Турбина перелом

ДЛЯ НАГЛЯДНОГО ПРИМЕРА ВОЗЬМЕМ:-

1) новое колесо компрессора, 2) новый ротор.

1.новое колесо компрессора

2. новый ротор

1. Многочисленные повреждения лопаток компрессорных колес.

Причина:

1) попадание достаточно крупного постороннего предмета.

2) попадание небольших посторонних предметов.

3) равномерный абразивный износ колеса компрессора в следствии несвоевременной замены воздушного фильтра.

Так же несвоевременная замена воздушного фильтра может привести к износу аксиального подшипника (упорного), как на примере №6, что в свою очередь приведет к выходу турбокомпрессора из строя.

При ремонте колесо компрессора необходимо заменить на новое.

Причиной попадания посторонних предметов на колесо компрессора м.б. невнимательность при замене воздушного фильтра, не герметичность патрубков идущих от воздушного фильтра в турбокомпрессор (турбину). Для профилактики попадания посторонних предметов удалите все посторонние частицы с воздушных турботрактов. Не используйте турбокомпрессор с поврежденными лопастями, это может привести к более серьезным его повреждениям.

2. Многочисленные повреждения лопаток турбинного колеса.

Причина:

1)Попадание посторонних предметов небольшого размера.

2) Попадание посторонних предметов мелкой фракции

3) Попадание постороннего предмета достаточно крупной фракции. При ремонте необходимо заменить вал на новый.

Причиной попадания посторонних предметов на колесо турбины м.б. невнимательная установка турбокомпрессора, отколовшиеся куски поршневых колец или клапанов, либо окалина металла в выпускном коллекторе.

Для профилактики попадания посторонних предметов на колесо турбины необходимо проверить состояние двигателя и выпускного коллектора.

3. Масляное голодание.

Причина: Количество или давление масла, подаваемого в ТКР, меньше требуемого, характеризуется следами побежалости на роторе турбокомпрессора и налетом бронзы от подшипников скольжения.

Причина: Забитый масляный подвод в турбокомпрессор, неисправен масляный насос двигателя, низкий уровень масла в двигателе, попадание воздуха в систему смазки. Аналогичные следы на роторе могут оставаться после использования жидкостей для промывки двигателя, либо при химическом загрязнении масла (его разжижении).

Для профилактики замените масло-подающую магистраль, проверьте масляное давление. Не используйте жидкости для промывки двигателя, следите за состоянием двигателя и регулярно меняйте масло.

1.Износ вала

2.Износ вала

3.Износ упорного подшипника

4. Абразивный износ.

1) Абразивный износ динамических уплотнений турбокомпрессора, характеризуется наличием неравномерных царапин на поверхности уплотнения.

2) Абразивный износ подшипников скольжения, характеризуется наличием неравномерных царапин на внешней и внутренней поверхностях.

3) Абразивный износ ротора, характеризуется наличием неравномерных задиров и царапин на поверхности вала.

Причина: Грязное масло. Причины загрязнения масла: часто возникает при капитальном ремонте двигателя и во время его обкатки после ремонта, засоренный масляный фильтр или некачественный масляный фильтр (с плохим качеством фильтрации), износ поршневой группы двигателя, масло низкого качества (не оригинальное масло).

Для профилактики чаще меняйте масло и масляный фильтр.

1.последствия износа 1

2.последствия износа 2

3.последствия износа 3

5. Пригоревшее масло в масляных каналах подшипников (для сравнения подшипник- 2 чистый).

Перегрев масла в турбокомпрессоре опасен тем, что закоксованное масло, может забить масляные каналы турбокомпрессора, что в результате может привести и к масляному голоданию.

Причина: Перегрев двигателя или резкое выключение двигателя (не дав турбокомпрессору остыть), некачественное масло.

Для профилактики, перед тем как глушить двигатель, дайте турбокомпрессору остыть 2-3 минуты. Используйте только масла рекомендованные заводом изготовителем Вашей техники.

1.Последствия перегрева масла

2.Последствия перегрева масла 2

6. Износ аксиального (упорного) подшипника.

Износ упорного подшипника, может возникать по нескольким причинам: 1) Забитый воздушный фильтр, 2) забитый катализатор (нейтрализатор выхлопных газов), 3) забитый интеркулер и впускной коллектор (как правило, они забиваются масляным коксом, который может копиться со временем). 4) Резко слетевший (под нагрузкой) воздушный патрубок, идущий от турбокомпрессора в интеркулер, либо сразу во впускной коллектор. В результате это может возникнуть неисправность как на рисунке №2. В результате турбокомпрессор выйдет из строя.

Для профилактики следите за общим состоянием всех вышеуказанных систем, регулярно подкручивайте хомуты турботрактов.

1.Износ аксиального (упорного) подшипника

2.Износ аксиального (упорного) подшипника

7. Перегрев турбокомпрессора (турбины) со стороны турбинного корпуса и ротора с подшипником.

Перегрев турбокомпрессора (турбины) со стороны турбинного корпуса характеризуется наличием трещин и следами побежалости на корпусе турбины р.2.

Причина:

Профилактика перегрева следите за топливной системой и состоянием катализатора.

Также на рисунке 1 и 3 мы видим следы перегрева ротора (со следами попадания постороннего предмета) и подшипника скольжения. Причиной данного перегрева м.б. те же, что и с перегревом корпуса турбины, либо недостаточная подача масла, по причинам указанным в пункте №3.

1.Перегрев ротора

2.Корпус

3.Перегрев ротора 2

Химическое загрязнение масла.

Химическое загрязнение – частая причина износа ротора и подшипников, а так же перегрева. Визуальные признаки почти такие же, как и у недостаточной подачи масла. Обычно причиной является разжижение масла топливом, в следствии износа поршневой группы, а так же при редкой замене масла. В этом случаи уменьшаются смазывающие свойства масла.

Для профилактики на старых двигателях меняйте чаще масло.

Предельные режимы эксплуатации.

Высокая скорость, нагрузка и температура выхлопных газов -повреждение высокой температурой частично описано в разделе № 6 данной статьи.

На опорной шейке ротора, как правило, масляный нагар и закоксовывание. Часто задняя поверхность колеса турбины немного вогнута, обычно это явление сопровождаемое «оранжевой коркой» на задней части колеса компрессора – это верные признаки езды с превышением скорости и чрезмерной нагрузки на двигатель.

Езда с превышением скорости и нагрузок может также быть причиной потери части лопастей турбокомпрессора. Может выглядеть подобно повреждениям посторонними предметами, часто это сопровождается, трещиной у основания лопасти и в некоторых случаях, колесо турбины может разорвать из-за езды с превышением предельно допустимой скорости. От кратковременных перегрузок появляются трещины, поскольку колесо «растягивается» больше его расчетных пределов. Трещины увеличиваются при последующих перегрузках, в итоге приводя к полному разрушению.

Источник

Турбина: как работает, почему ломается и легко ли ремонтируется

Турбина, или, как ее правильно называть – турбокомпрессор, служит для нагнетания воздуха в цилиндры двигателя. Чем больше воздуха попадает в цилиндры, тем больше топлива можно с ним смешать и получить в результате более высокие мощностные характеристики двигателя без увеличения его рабочего объема.

Как устроена турбина

Турбокомпрессор имеет привод от потока выхлопных газов: жесткой связи с какими-либо движущимися частями двигателя у него нет. Это прерогатива, например, компрессора, который приводится непосредственно со шкива коленвала. На первый взгляд «турбина» устроена просто: представьте себе вал, на обои концах которого расположены две крыльчатки. Крыльчатки помещены в герметичные корпуса, «закрученные» на один оборот будто ракушки улитки. Турбинное колесо приводится от потока выхлопных газов: выхлопные газы воздействуют на лопасти турбины, раскручивают его и уходят дальше в выхлопную систему через центральное отверстие улитки. Соединенное валом с турбинным колесом компрессорное (насосное) колесо начинает вращаться с той же скоростью и нагнетать воздух во впускной коллектор. Компрессор всасывает воздух через центральное отверстие, передает его к лопаткам. При этом обеспечивается нагнетание воздуха под заданным давлением. Сжатый воздух направляется дальше во впускную систему двигателя: попадает в цилиндры, проходя через промежуточный охладитель-радиатор (интеркулер). Сжатому воздуху нужно охлаждение, т.к. при сжатии воздух неизбежно нагревается. Подавать нагретый воздух в камеры сгорания бессмысленно: моментально падает КПД двигателя.

Турбокомпрессор оснащен рядом компонентов, обеспечивающих его регулировку, управление и контроль. Часто на дизельных двигателях применяются турбины с «изменяемой геометрией». Геометрия тут действительно меняется, но не турбины как таковой, а ее направляющего аппарата, который представляет собой встроенные в «улитку» турбины планки-лопасти. Эти лопасти, подобно закрылками на крыльях самолета, меняют свое положение относительно насосного колеса. Лопасти приводятся от отдельного актуатора, управляемого соленоидом. Чем ниже скорость работы дизельного двигателя, тем меньше поток и давление выхлопных газов. Следовательно, лопатки принимают большой угол атаки, чтобы сильнее направлять газы на лопасти турбины. С ростом объема выхлопных газов угол атаки лопаток направляющего механизма снижается. Направляющего аппарата у турбин бензиновых двигателей не бывает – в нем нет нужды. Единственные бензиновые турбомоторы с регулируемой геометрией направляющего аппарата турбины применяются на 4- и 6-цилиндровых оппозитных моторах Porsche.

Зато на бензиновых моторах все большее распространение приобретают двухпоточные турбины, в английской терминологии twin. Суть в том, что выпускной коллектор, подводящий выхлопные газы к турбине, «собирает» газы в два раздельных канала. Такое разделение (буквально как в коллекторе типа 4-2-1, также известному как «паук») позволяет снизить противодавление газов в выпускном коллекторе, улучшить его продувку и в итоге немного повысить эффективность двигателя. К тому же и поток газов к турбине в этом случае более равномерный.

Любые автомобильные турбины оснащаются перепускным клапаном (байпас, от англ. bypass – обход). Этот клапан служит для стравливания избытка сжатого компрессором воздуха в момент резкого закрытия дросселя (отпускания педали газа). Если этот воздух не стравливать, он пойдет из впускного коллектора обратно в противоход вращению крыльчатки, в результате чего возможно повреждение элементов ротора компрессора.

Также турбокомпрессоры оснащаются перепускной заслонкой или клапаном на выпуске. Этот клапан называется «уэстгейт» (от англ. wastegate – дословно «ворота растраты», или просто перепускной клапан). Он служит для того, чтобы направлять часть потока выхлопных газов в обход турбины. При этом ограничивается и контролируется скорость вращения ротора турбокомпрессора. Уэстгейт приводится от специального актуатора («вакуумника»), который управляется соленоидом. Обычно соленоид связан и с актуатором, и с впускным коллектором вакуумными трубками.

Важной частью любого турбокомпрессора являются подшипники, на которых удерживается и вращается вал. Подшипники обязательно нуждаются в смазке и охлаждении моторным маслом, которое подводится к ним по специально выделенным каналам. Иногда, в основном на гоночных автомобилях, подшипники турбокомпрессора охлаждаются антифризом (он омывает обоймы, а не сами подшипники).

Турбокомпрессор в целом не считается проблемным и капризным элементом силового агрегата. Эта деталь способна не доставлять проблем весь срок службы двигателя. Если экономить на обслуживании силового агрегата или ездить агрессивно и неаккуратно, снижается срок службы и мотора, и турбины.

Причины поломок турбины

Недостаток смазки и охлаждения

Чаще всего турбина выходит из строя из-за недостатка смазки подшипников, на которые опирается ее вал. Причины, которые привели к масляному голоданию, следует искать вне турбины. Эта поломка приводит к износу подшипников и их перегреву: масло не только смазывает, но и охлаждает. Обычно из-за масляного голодания нормальная рабочая температура подшипников и вала турбины подскакивает с 60-90°С до 400°С (к неотведенному теплу добавляется тепло, выделяемое в подшипниках при трении). При такой температуре остатки масла буквально горят, коксуются и еще сильнее засоряют маслопроводящие каналы и отверстия в подшипниках. Работающие «на сухую» перегретые подшипники быстро изнашиваются, зазор увеличивается до недопустимых размеров. В таких условиях вал турбины может потерять центровку. Это в свою очередь приведет к тому, что роторы турбокомпрессора начнут задевать за корпуса («улитки»). Турбокомпрессор получит серьезные повреждения и либо заклинит, либо разрушатся его внутренние детали.

То, как быстро произойдет поломка турбины и насколько серьезными будут последствия, зависит от характера масляного голодания. Нехватка масла может наступить быстро. Например, в случае обрыва маслопроводящей трубки или резкого уменьшения производительности масляного насоса. Резкое масляное голодание может погубить отремонтированную или новую установленную турбину. Эта неприятность случается при неправильной установке турбокомпрессора, когда в масляных каналах в картридже сохраняется воздушная пробка, которую масло не в состоянии продавить.

Медленное масляное голодание развивается в условиях небольшого недостатка масла из-за, например, снижения производительности масляного насоса, закоксованности масляной магистрали или их перегибов.

Периодическое масляное голодание обычно происходит при резкой остановке турбомотора после серьезных нагрузок. В этом случае прекращается смазка и охлаждение, но в полостях турбины сохраняется высокая температура, при которой масло коксуется и если не забивает масляные каналы, то уменьшает площадь их сечения. В перспективе это может привести к медленному масляному голоданию и связанных с ним поломках.

Загрязненное масло

Нередко моторное масло содержит в себе частицы износа трущихся деталей двигателя. Если фильтр не задерживает абразив, то он неизбежно попадет в масляные каналы турбины (и другие важные детали двигателя). В результате владелец столкнется с поломкой, вызванной износом подшипников, увеличением радиального люфта. В любом случае факты, приводящие к поломке, находятся в двигателе, а не в турбине.

Попадание посторонних предметов

И тут причины неисправности турбины, произошедшие из-за разрушения или повреждения ее лопастей твердыми частицами, лежат за пределами ее корпуса. Чтобы достичь лопастей ротора, обычно это ротор компрессора, посторонние частицы должны попасть во впускную систему двигателя. Как правило мусор прорывается через изношенный воздушный фильтр или через неплотные соединения впускных патрубков. Мелкие частицы вызывают локальные повреждения кромок ротора или их сошлифовывание.

Подпор картерных газов

Картерные газы так или иначе циркулируют в двигателе. Они образуются при прорыве газов из цилиндров через поршневые кольца. Любой двигатель оснащен системой вентиляции этих газов: без нее внутри двигателя (под клапанной крышкой и в картере) образовывалось бы избыточное давление, способное выдавить любые уплотнения двигателя (первыми в этом случае сдаются сальники коленвала или распредвалов). К тому же картерные газы несут в себе частицы сгоревшего топлива, которые обычно отфильтровываются в выхлопной системе.

Одним словом, если система вентиляции картерных газов засоряется или ее производительность снижается по другим причинам, избыточное давление может препятствовать стеканию масла из каналов турбины обратно в двигатель. В этом случае масло будет искать себе другую дорогу. Масло может просачиваться в холодную (компрессорную) часть: отсюда оно попадает в интеркулер, а оттуда – во впускные каналы и, следовательно, в камеры сгорания. Тут оно просто сгорает. В результате можно столкнуться с «жором масла», никак не связанным с состоянием ЦПГ.

Если масло будет уходить в горячую (турбинную) часть, то оно тоже сгорит под действием высоких температур. Правда, сгорание приведет к образованию масляного налета – закоксовыванию – внутри «улитки». Порой приходится сталкиваться с тем, что количество отложений бывает настолько большим, что ротор турбины начинает задевать за него и перестает свободно вращаться.

Также картерные газы могут достичь точек смазки и охлаждения подшипников. В этом случает происходит масляное голодание, закоксовывание маслопроводящих каналов. Все это вновь приводит к выходу турбокомпрессора из строя.

Симптомы неисправности турбины

Любые неисправности в системе наддува воздуха обычно связаны с несвоевременным и некачественным обслуживанием автомобиля либо его эксплуатацией в предельных режимах. Регулярные ТО по технологии производителя машины и применение сертифицированных материалов (масел, фильтров и т.д.) обеспечивают турбокомпрессору надежность и безотказность.

Причины поломок турбокомпрессора обычно кроются не в нем самом, а в двигателе. Если турбина начала подавать тревожные сигналы, то помимо ее ремонта нужно позаботиться о поиске неисправности и ее устранении. Возможно поломку вызвала та или иная подсистема силового агрегата. Если не устранить неисправность, отремонтированный или новый турбокомпрессор, установленный вместо дефектного, быстро выйдет из строя.

Симптомы неисправности турбины можно условно разделить несколько больших частей.

1. Падение мощности двигателя, снижение разгонной динамики. Этот симптом ощущается моментально водителем. Не сложно догадаться, что неисправность следует искать в недостаточном поступлении воздуха в двигатель из-за неисправной системы управления наддувом или его повреждения. Если при этом в моторном отсеке появляется задымление, то следует искать утечку выхлопных газов.

2. Дым из выхлопной трубы подозрительного цвета: сизого (белого, синего) или черного. Дым светлого цвета, валящий из выхлопной трубы при ускорении, является причиной сгорания масла в цилиндрах двигателя. Оно туда может попасть из-за утечек в турбокомпрессоре. Если масло попадает в камеры сгорания, то его следы можно обнаружить в интеркулере и во впускном коллекторе.

Черный цвет выхлопных газов свидетельствует о сгорании в цилиндрах обогащенной топливной смеси. В этом случае следует искать утечки воздуха в «холодной» части турбокомпрессора, включая интеркулер и впускной коллектор.

1. Снижение уровня масла – этот симптом может свидетельствовать как о сгорании масла в цилиндрах, так и о его утечках и сгорании внутри «улитки» турбины.

2. Посторонние шумы при работе турбокомпрессора могут быть вызваны как утечками воздуха или выхлопных газов, так и механическими повреждениями турбины (ее крыльчаток или подшипников).

Ремонт турбины: починка или замена?

Прежде чем решиться на манипуляции с турбиной нужно определить причину неисправности и устранить ее ведь дело может быть вовсе не в турбине. Если же по итогам диагностики была «приговорена» турбина, то и тут не стоит спешить с заменой. Турбокомпрессор – узел, состоящий из ряда компонентов, подлежащих замене и, иногда, ремонту. Можно отдельно поменять любой из роторов, актуатор, клапаны и даже корпус турбины. Также продаются ремкомплекты турбин со всеми необходимыми уплотнениями. Корпус, как правило, разборный: отдельно идут «улитки» турбины и компрессора и центральная часть, называемая «картриджем». В картридж входит центральная часть турбины с подшипниками, сальниками, валом и обоими роторами. Стоимость картриджа варьируется от 200 до 350 рублей. Замена обойдется еще в 200 рублей.

«Базовый» вариант ремонта турбины – это ее замена целиком. Стоимость «б/ушных» турбин на популярные модели автомобилей варьируется от 180 до 500 рублей. Стоимость новых и восстановленных турбин: от 600 до 1500 бел. рублей и выше.

В любом случае, неисправную турбину следует продиагностировать и определить вышедшие из строя детали. «Точечная» замена деталей может продлить жизнь турбокомпрессору и сэкономить деньги.

Источник