Самостоятельный ремонт турбины
Немного о конструкции
При всей своей сложности, турбокомпрессор не отличается изобилием деталей – он имеет всего три основных части – турбинную, работающую на стороне выхлопных газов, компрессорную, отвечающую за наддув двигателя, а между ними находится подшипниковый узел (так называемый картридж), через который проходит вал ротора. Вал и турбинное колесо представляют собой одно целое, а компрессорное колесо крепится на валу. Также имеется система регулирования, которая в зависимости от конструкции ТК может быть расположена на турбинном или компрессорном корпусе. Это устройство отвечает за работу перепускного клапана агрегата. Картридж имеет уплотнения, препятствующие попаданию масла в корпуса. На этом перечень деталей ТК заканчивается.
При такой кажущейся простоте у технически грамотного владельца может возникнуть желание произвести ремонт самостоятельно. Тем более, что новая турбина стоит достаточно дорого (500 – 1000 у.е.), а после восстановления цена может достигать 450 у.е. Выходом может стать покупка турбокомпрессора б.у. , однако вряд ли кто даст на него гарантию. Также существует определенный дефицит квалифицированных специалистов по ремонту ТК – иногда приходится некоторое время ждать своей очереди. Тем не менее, решившегося на самостоятельный ремонт ожидают многочисленные «подводные камни», о которых он и не подозревал.
Небольшой нюанс и далекоидущие последствия
Одна из распространенных ошибок, регулярно допускаемых теми, кто решился на самостоятельный ремонт ТК, связана с непониманием демпфирующего эффекта, заложенного в конструкцию подшипникового узла агрегата. Именно этот вопрос требует некоторых пояснений, поскольку непонимание может привести к печальным последствиям.
Необходимость демпфирования связана с особенностями работы двигателя. Выхлопные газы поступают в выпускной коллектор и далее на рабочее колесо турбины порциями в соответствии с тем, как открываются выпускные клапаны двигателя. Таким образом, поток не является однородным – воздействие его на ротор турбины имеет импульсный характер. Для компенсации ударного воздействия потребовалось бы придание ротору гораздо большей жесткости, что привело бы к увеличению размеров и веса всего агрегата. Выход был найден в виде применения в подшипниках скольжения втулок плавающего типа, которые на стороне корпуса выполняют демпфирующую функцию.
Между плавающей втулкой и корпусом имеется определенный зазор, в котором образуется масляная пленка, практически идентичная той, которая образуется между ротором и втулкой. Втулка вращается с частотой, примерно вдвое меньшей частоты вращения ротора, а две масляные пленки успешно компенсируют импульсное воздействие отработанных газов на ротор турбины, выполняя амортизирующие функции.
При самостоятельном ремонте турбины может быть диагностирован якобы повышенный люфт между втулкой и корпусом, это принимается за дефект, после чего из соответствующего материала (обычно бронзы) вытачиваются втулки, которые запрессовываются в корпус с некоторым натягом. Аналогия очевидна – эти втулки напоминают втулки в головке шатуна или в стартере, но эта ошибка приводит к печальным последствиям. Турбина работает на предельных режимах, и отсутствие одной масляной пленки приводит к снижению демпфирующего эффекта, отчего многократно увеличивается износ подшипников скольжения. В граничных случаях может даже произойти поломка вала ротора.
Второй нюанс – дисбаланс
Балансировка вращающихся деталей имеет большое значение для их корректной и долговечной работы. Яркий и достаточно простой пример – балансировка колес, которую нужно производить после каждого ремонта с разборкой. Иначе в случае передних колес на руль будет передаваться биение. И даже отсутствие каких-либо особых внешних признаков дисбаланса задних колес, тем не менее, приводит к их преждевременному, и весьма характерному износу пятнами. Стоит отметить также повышенную нагрузку и, как следствие, повышенный износ деталей подвески.
Естественно, размеры крыльчаток турбины несопоставимы с размерами колес, однако стоит учитывать и тот факт, что частота вращения их выше на несколько порядков – нормальная частота вращения ротора составляет 100 тыс. об./мин и выше, а в некоторых моделях она может достигать 300 тыс. об./мин. Как известно, нагрузки на вращающуюся деталь растут пропорционально квадрату скорости. Таким образом, при таких оборотах нагрузки вполне сопоставимы, и малейший дисбаланс способен привести к катастрофическим последствиям.
Разборка подшипникового узла, даже ослабление затяжки его болтов приводит к тому, что балансировка нарушается. Совершенно понятно, что в кустарных условиях отбалансировать ротор возможным не представляется, и даже если была произведена корректная замена всех дефектных деталей, такой ремонт начисто теряет смысл – турбокомпрессор с дисбалансом выйдет из строя гарантированно быстро.
Балансировка ротора ТК производится на специальном оборудовании квалифицированным специалистом, причем этот процесс проходит в два этапа. Прежде всего, необходимо отбалансировать сам ротор, после чего картридж собирается и производится балансировка всего узла. Для этого применяется два разных станка, и на втором имитируется работа ТК в реальных условиях, на подшипники подается масло нужной температуры и создаются нагрузки на ротор.
Стоит повторить еще раз – в кустарных условиях балансировка ротора турбины невозможна в принципе. И даже если все нужные детали были заменены и сборка проведена правильно, такой агрегат будет иметь дисбаланс, который приведет к его быстрому выходу из строя.
Что можно сделать самостоятельно
При всей сложности ремонта турбокомпрессора есть операции, которые владелец при наличии должных технических навыков может произвести самостоятельно. Речь идет о демонтаже и монтаже агрегата. При этом следует соблюдать некоторые правила, чтобы избежать неприятностей.
Перед установкой отремонтированного турбокомпрессора тщательно промыть трубку подвода масла, поскольку здоровье агрегата напрямую зависит от подачи масла к нему. Кроме того, после ремонта оставшаяся грязь может попасть внутрь агрегата и изначально повредить его. Вообще в случае работы с турбиной следует соблюдать максимальную чистоту и аккуратность. Перед установкой ТК на двигатель следует залить около 20 г масла в принимающее отверстие, после чего необходимо несколько раз провернуть вал для равномерного его распределения. Непременно нужно заменить масло, масляный и воздушный фильтры.
Запрещается использование герметиков при монтаже трубок через прокладку. Следует использовать только новые прокладки хорошего качества. После сборки необходимо запустит двигатель и дать ему поработать на холостом ходу в течение 10-15 минут. При этом нужно убедиться в отсутствии подтеканий масла и охлаждающей жидкости через соединения. Период обкатки турбины составляет 1000 километров пробега. При этом не следует превышать скорость выше 100 км/ч, а также избегать резкой смены режимов движения.
Отремонтировать турбокомпрессор самостоятельно или в обычном автосервисе возможным не представляется. Для квалифицированного ремонта с гарантией следует обращаться только в мастерские, специализирующиеся на такого рода ремонте. Такая мастерская непременно должна быть оборудована станками для предварительной и окончательной балансировки ротора турбокомпрессора.
Источник
Шариковые VS втулочные турбины — плюсы и минусы сходства и различия.
Цель написания этой статьи — ознакомить владельцев настоящих или будущих, с шарикоподшипниковой технологией (ballbearing) в турбокомпрессорах.
Втулочная турбина:
Как известно в классических втулочных турбинах одной из самых нагруженных частей является упорный подшипник
Представляет он из себя бронзовую пластину к которой подведено масло для смазки и упоры или шпульку, кто как называет, которые стоят на валу и опираясь на эту пластину удерживают вал от осевого перемещения.
Нужно это для того чтобы крыльчатки турбины и компрессора не терлись о корпуса турбины и не изнашивались. С ростом наддува вал турбины начинает испытывать осевое давление в сторону турбинной части, соответственно возрастает нагрузка на пластину подшипника и упоры которые в какой-то момент перестают выдерживать нагрузку и начинают изнашиваться.
Так у турбины появляется осевой люфт, что и является износом. Со временем износ прогрессирует и в какой-то момент крыльчатка турбины касается лопастями корпуса, жить такой турбине остается считанные дни.
Любой износ неравномерен вал разбалансируется, появляется вибрация и турбина в буквальном смысле слова разваливается.
Есть еще один недостаток у втулочной турбины – это трение, внутри картриджа турбины, что приводит к более поздней раскрутке и большему лагу.
Принято говорить, что турбина на втулках менее респонсная (медленнее раскручивается), чем шариковая. Еще к минусам втулочных турбокомпрессоров следует отнести придирчивость к качеству и чистоте масла, склонность в закоксовыванию масла на валу.
Еще один серьезный минус о котором мало знают, это большое количество масла необходимое для создания масляного клина на подшипниках скольжения. Большое количество масла имеет склонность утекать не в слив или поддон двигателя, а через уплотнения вала в компрессор или в турбинную часть на выхлоп. Происходит это от износа и закоксовывания уплотнительных колец на валу турбины.
Практически любая втулочная турбина, что попадала мне в руки — имела утечки масла в сторону компрессора и турбины.
Теперь рассмотрим конструкцию турбин на шарикоподшипниковой технологии:
В 90х годах прошлого столетия компания Garrett разработала альтернативу своей серии турбокомпрессоров — «Т». К тому времени порядком устаревших, имеющих старомодный дизайн турбинной и компрессорной частей. А также главный минус большие массы вращающихся частей.
Было принято решение полностью разработать турбину на радиально-упорном подшипнике качения, имеющие полностью новые турбинные и компрессорные колеса.
Основная деталь такого турбокомпрессора — это подшипник:
Он устроен так, что нет больше нужды в упорном подшипнике, а следовательно снижаются вращающиеся массы и чем меньше трение, тем раньше выход на буст.
Сам подшипник состоит из внутренних и наружных обойм сепаратора и самих тел вращения шариков.
Как видно из рисунка подшипник не простой, а упорный, то есть при воздействии осевых нагрузок внутренняя обойма не дает валу двигаться в сторону и задевать за корпус также в подшипник подается смазка через специальные отверстия
Для этого турбокомпрессора было разработано специально новое компрессорное (фото) и турбинное колесо с более открытым профилем лопатки (серия GT X , а позже серия GTX R )
Благодаря этому газы стали проходить более свободно, упало противодавление и получилось уменьшить размер турбинной части при той же мощности.
Все это вместе с переделанным компрессором позволило поднять на 15% производительность, а также сделать респонс более быстрым.
Ощущается это как уменьшение времени реакции на педаль газа и повышение крутящего момента в зоне низких частот вращения коленвала. Многие водители, кто управляет такими автомобилями, восхищались отличной реакцией на педаль газа и быстрым почти мгновенным ростом мощности.
Еще один плюс таких турбин в том, что масло в картридж подается через специальный жиклер (рестриктор) с подобранным сечением, благодаря чему масло подается ровно сколько нужно для смазки подшипника.
Думаю, не стоит говорить о том, что масло такие турбины практически не пропускают.
Однако не обошлось и без ложки дегтя — подшипник имеет ряд конструктивных недоработок. (Сознательно или нет — это сделано опустим, сейчас речь не об этом).
Сепараторы подшипника сделаны в буквальном смысле слова из пластмассы. Автору известны случаи, когда они при росте EGT (температуры выхлопа) — плавились. Последствия печальны — шарики без поддержки начинают выпадать с дорожек, вал начинает болтаться цеплять за корпус крыльчатки стачиваются уплотнения стираются и вся турбина приходит в негодность .
Также сепараторы разваливаются от банальных хлопков в глушитель при переливе топлива и еще попросту от старости.
В общем, узел получился достаточно надежный (выдерживает высокие наддувы) и ненадежный (есть шанс повреждения пластмассового сепаратора и выхода из строя турбины).
Хотя известны конструкции других производителей, где нет таких недостатков. Обоймы сделаны из бронзы, и есть распорная пружина, цель которой, распирать обоймы выбирая тем самым люфт из данного узла. Такой узел достаточно надежен сам по себе, но турбина в которой он установлен имеет ряд других недостатков, о которых речь пойдет в отдельной статье.
Авторами данного проекта накоплен большой опыт в изучении конструкции и увеличении срока службы шарикоподшипниковых турбин.
Источник
Ремонтируем турбину своими руками
Для многих автолюбителей, которые любят мощность и скорость, вопрос покупки машины с турбированным двигателем является весьма принципиальным.
В свою очередь, задача турбокомпрессора – подача большего объема воздуха в цилиндры двигателя и как следствие, увеличение мощности последнего.
Единственный недостаток столь полезного элемента – частый выход из строя, поэтому каждый автолюбитель должен уметь производить хотя бы минимальный ремонт турбины.
Особенности конструкции турбины двигателя
Конструктивно турбокомпрессор – это весьма простой механизм, который состоит из нескольких основных элементов:
- Общего корпуса узла и улитки;
- Подшипника скольжения;
- Упорного подшипника;
- Дистанционной и упорной втулки.
Корпус турбины выполнен из сплава алюминия, а вал – из стали.
Следовательно, при выходе из строя данных элементов единственным верным решением является только замена.
Большую часть повреждений турбины можно с легкостью диагностировать и устранить. При этом работу можно поручить профессионалам своего дела или же сделать все своими руками.
В принципе, ничего сложного в этом нет (как производить демонтаж и ремонт турбины мы рассмотрим в статье).
Основные неисправности и их причины
Как показывает практика эксплуатации, всего можно выделить две основные причины поломок – некачественное или несвоевременное ТО.
Если же по плану производить технический осмотр, то турбина будет работать долго и без особых нареканий со стороны автолюбителей.
Итак, на сегодня можно выделить несколько основных признаков и причин выхода из строя турбины:
- 1. Появление синего дыма из выхлопной трубы в момент повышения оборотов и его отсутствие при достижении нормы. Основная причина такой неисправности – попадание масла в камеру сгорания из-за течи в турбине.
- 2. Черный дым из выхлопной трубы — свидетельствует о сгорании топливной смеси в интеркулере или нагнетающей магистрали. Вероятная причина – повреждение или поломка системы управления ТКР (турбокомпрессора).
- 3. Дым из выхлопной трубы белого цвета свидетельствует о забитости сливного маслопровода турбины. В такой ситуации может спасти только чистка.
- 4. Чрезмерный расход масла до одного литра на тысячу километров. В этом случае нужно обратить внимание на турбину и наличие течи. Кроме этого, желательно осмотреть стыки патрубков.
- 5. Динамика разгона «притупляется». Это явный симптом нехватки воздуха в двигателе. Причина – нарушение работы или поломка системы управления ТКР (турбокомпрессор).
- 6. Появление свиста на работающем двигателе. Вероятная причина – утечка воздуха между мотором и турбиной.
- 7. Странный скрежет при работе турбины часто свидетельствуют о появлении трещины или деформации в корпусе узла. В большинстве случаев при таких симптомах ТКР долго не «живет» и дальнейший ремонт турбины может оказаться неэффективным.
- 8. Повышенный шум в работе турбины может стать причиной засорения маслопровода, изменение зазоров ротора и задевание последнего о корпус турбокомпрессора.
- 9. Увеличение токсичности выхлопных газов или расхода топлива часто говорит о проблемах с поставкой воздуха к ТКР (турбокомпрессору).
Читайте про другие причины дыма из выхлопной трубы.
Особенности демонтажа турбины
Чтобы провести ремонт турбины своими руками, ее необходимо демонтировать.
Делается это в следующей последовательности:
- 1. Отсоедините все трубопроводы, которые идут к турбине. При этом стоит быть крайне осторожным, чтобы не повредить сам узел и смежные с ним устройства.
- 2. Снимайте турбинную и компрессорную улитки. Последняя демонтируется без проблем, а вот турбинная улитка зачастую прикреплена весьма плотно.
Здесь демонтаж можно выполнить двумя способами – методом киянки или же с помощью самих крепежных болтов улитки (путем постепенного отпускания их со всех сторон).
При выполнении работы необходимо быть очень осторожным, чтобы не повредить колесо турбины.
- 3. Как только работа по демонтажу улиток завершена, можно проверить наличие люфта вала. Если последний отсутствует, то проблема неисправности не в вале.
Снова-таки, небольшой поперечный люфт является допустимым (но не более одного миллиметра).
- 4. Следующий этап – снятие колес компрессора. Для выполнения этой работы пригодятся пассатижи. При демонтаже учитывайте, что компрессорный вал в большинстве случаев имеет левую резьбу.
Для демонтажа компрессорного колеса пригодится специальный съемник.
- 5. Далее демонтируются уплотнительные вкладыши (они расположены в углублениях ротора), а также упорный подшипник (крепится он на трех болтах, поэтому проблем со снятием не возникает).
- 6. Теперь можно снимать вкладыши с торцевой части – их крепление осуществляется с помощью стопорного кольца (при демонтаже иногда приходится повозиться).
Подшипники скольжения (со стороны компрессора) фиксируются с помощью стопорного кольца.
7. При выполнении работы по демонтажу необходимо (вне зависимости от поломки) хорошо промыть и почистить основные элементы – картридж, уплотнители, кольца и прочие комплектующие.
Особенности ремонта
Как только демонтаж завершен, можно делать ремонт. Для этого под рукой должен быть специальный ремкомплект, где есть все необходимое – вкладыши, метиз, сальники и кольца.
Проверьте качество фиксации номинальных вкладышей. Если они болтаются, то их нужно проточить и провести балансировку вала.
При этом вкладыши желательно хорошо почистить и смазать моторным маслом.
Стопорные кольца, расположившейся внутри турбины, необходимо установить в картридж. При этом проследите, чтобы они оказались на своем месте (в специальных пазах).
После этого можно монтировать вкладыш турбины, предварительно смазав его маслом для двигателя. Фиксация вкладыша производится стопорным кольцом.
Следующий шаг – монтаж компрессорного вкладыша, после чего можно вставлять хорошо смазанную втулку.
Далее надевайте на нее кольцо пластину и хорошенько затяните болтами (без фанатизма).
Установите грязезащитную пластину (крепится с помощью стопорного кольца) и маслосъемное кольцо.
Остается только вернуть на место улитки. Вот и все.
В данной статье указан общий алгоритм работ по разборке и сборе турбины. Безусловно, в зависимости от типа последней, частично данный алгоритм будет изменен, но общих ход работ будет идентичный.
Ну а если выявлена серьезная поломка, то лучше сразу заменить старую турбины на новую.
Выводы
При отсутствии серьезных дефектов ремонт турбины занимает не более нескольких часов времени. Зато с помощью подручных инструментов и подготовленного заранее материала можно сделать весьма качественный и бюджетный ремонт.
Источник