Turbocompresores para motores diésel KamAZ 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300
El sistema de sobrealimentación de la turbina de gas, al utilizar parte de la energía de los gases de escape, proporciona el suministro de aire precomprimido a los cilindros del motor
La sobrealimentación permite aumentar la densidad del aire que entra en los cilindros, quemando más combustible en el mismo volumen de trabajo y, como resultado, aumentando la potencia por litro del motor.
El sistema de sobrealimentación de turbina de gas del motor consta de dos turbocompresores intercambiables, colectores de admisión y escape y tuberías (ver figura).
Los turbocompresores están instalados en los tubos de escape, uno para cada banco de cilindros.
Los colectores y tubos de escape están fabricados en hierro fundido de alta resistencia VCh50.
El sellado de las juntas de gas entre las bridas de montaje de la turbina del turbocompresor, los tubos de escape y los colectores se realiza mediante juntas de acero resistentes al calor.
Las juntas son piezas de un solo uso y deben reemplazarse cuando se revisa el sistema.
La junta de gas entre el colector de escape y la culata está sellada con una junta de chapa de acero fibroso bordeada con cinta revestida de metal.
Los colectores de escape están fabricados en una sola pieza, se fijan a las culatas con pernos y se aseguran con arandelas de seguridad.
Para compensar los movimientos angulares de la cabeza del perno de montaje del colector de escape que se producen cuando se calienta, se instala una arandela esférica especial debajo de la cabeza del perno.
Los colectores de admisión y los tubos están fabricados en aleación de aluminio AK9ch y están conectados entre sí mediante pernos.
Las uniones entre los colectores y las tuberías están selladas con juntas de paronita.
Para igualar la presión entre las dos filas de cilindros, los colectores de admisión están conectados mediante un tubo de conexión.
El sistema de turbocompresor del motor debe estar sellado.
Cuando el tracto de escape no está sellado herméticamente, la velocidad del rotor del turbocompresor disminuye y, en consecuencia, la cantidad de aire bombeado a los cilindros disminuye, lo que conduce a un aumento en el estrés térmico de las piezas, una disminución de la potencia del motor y de las prestaciones. vida.
Un conducto de admisión con fugas también provoca los inconvenientes antes mencionados y el desgaste por "polvo" del grupo cilindro-pistón y, en consecuencia, un fallo prematuro del motor.
Los cojinetes del turbocompresor se lubrican desde el sistema de lubricación del motor a través de tubos fluoroplásticos con trenzado metálico.
El aceite se drena desde los turbocompresores a través de tubos de acero hasta el cárter del motor. Los tubos de drenaje están conectados entre sí mediante un manguito de goma, que se aprieta con abrazaderas.
El aire ingresa al compresor centrífugo desde el filtro de aire, se comprime y se suministra bajo presión al colector de admisión del motor.
El tubo de salida del compresor y el tubo de entrada del colector están conectados entre sí mediante un manguito de goma resistente al calor, que se aprieta con abrazaderas.
Los motores están equipados con un turbocompresor TKR7N-1, TKR7S-9 (Fig. Turbocompresor TKR 7S, Turbocompresor TKR 7N) o su análogo extranjero S2B/7624TAE/1.00 D9 de Schwitzer.
Los turbocompresores TKR7S-9 y TKR7N-1 son modificaciones de los modelos básicos de turbocompresores TKR7S y TKR7N, respectivamente.
El texto y las figuras contienen descripciones e imágenes de modelos básicos que son comunes a todas las modificaciones de TKR.
El turbocompresor TKR7S-9 consta de una turbina centrípeta y un compresor centrífugo, conectados entre sí por un conjunto de cojinetes.
Una turbina con carcasa de dos pasos 7 de fundición de alta resistencia VCh40 convierte la energía de los gases de escape en energía cinética de rotación del rotor del turbocompresor, que luego se convierte en trabajo de compresión de aire en la etapa del compresor.
Turbocompresor TKR7S: 1 - carcasa del compresor; 2 - cubierta; 3 - carcasa de cojinete; 4 - cojinete de empuje; 5 - cojinete; 6 - estaca tapón; 7 - carcasa de la turbina; 8 - anillo de sellado; 9 - rueda de turbina; 10 - eje del rotor; 11 - pantalla de turbina; 12 - barra; 13 - perno; 14 - rejilla de drenaje de aceite; 15 - casquillo; 16 - deflector de aceite; 17 - barra; 18 - perno; 19 - nuez; 20 - rueda del compresor; 21 anillo de sellado; 22 - difusor
El rotor del turbocompresor TKR7S consta de una rueda de turbina 9 con un eje 10, una rueda de compresor 20, un deflector de aceite 16 y un manguito 15, fijado al eje con una tuerca 19.
La rueda de la turbina está fabricada a partir de una aleación resistente al calor mediante fundición de precisión y está soldada por fricción al eje de acero.
La rueda del compresor con álabes curvados hacia atrás en el sentido de giro está fabricada en aleación de aluminio y, tras el procesamiento mecánico, se equilibra dinámicamente hasta un valor de 0,4 g.mm.
Los muñones de los cojinetes del eje del rotor se endurecen con corriente de alta frecuencia hasta una profundidad de 1-1,5 mm hasta una dureza de 52-57 HRC3.
Después del procesamiento mecánico, el rotor se equilibra dinámicamente a un valor de 0,5 g.mm.
El buje, el deflector de aceite y la rueda del compresor se instalan en el eje del rotor y se aprietan con una tuerca a un par de 7,8-9,8 Nm (0,8-1 kgf.m).
Después del montaje no se equilibra adicionalmente el rotor, sino que únicamente se comprueba el descentramiento radial de los muñones del eje.
Si el valor de descentramiento radial no es mayor que 0,03 mm, se aplican marcas a las partes del rotor en un plano y se permite ensamblar el rotor en un turbocompresor.
Al instalar el rotor en la carcasa del cojinete, es necesario alinear las marcas en las piezas del rotor.
El rotor gira en los cojinetes 5, que son casquillos giratorios flotantes.
Los movimientos axiales del rotor están limitados por el cojinete de empuje 4, fijado entre la carcasa del cojinete 3 y la tapa 2. Los cojinetes están hechos de bronce BrO10S10.
La carcasa del cojinete del turbocompresor está hecha de una carcasa de hierro fundido compuesto VCh50 y una cubierta de aleación de aluminio para reducir la transferencia de calor de la turbina al compresor.
Para reducir la transferencia de calor entre la carcasa de la turbina y la carcasa del cojinete, se instala una pantalla 11 hecha de acero resistente al calor.
En la carcasa del cojinete se instala un filtro de drenaje de aceite 14 que, junto con anillos elásticos partidos 8, evita fugas de aceite de la cavidad de la carcasa.
Para eliminar las fugas de aire en la conexión "carcasa del compresor - carcasa del cojinete" se instala un anillo de sellado de goma 21.
Las carcasas de la turbina y del compresor se fijan a la carcasa del cojinete mediante los pernos 12, 17 y las tiras 13, 18.
Este diseño permite instalarlos en cualquier ángulo entre sí, lo que a su vez facilita la instalación del turbocompresor en el motor.
Turbocompresor TKR7N
Turbocompresor TKR7N: 1 - cojinete; 2 – pantalla; 3- anillos de estanqueidad; 6-tuerca del cuerpo; 7 - compresores; 4-difusor; 5, 18 - deflector de aceite; 8 - rueda del compresor; 9 - rejilla de drenaje de aceite; 10 - cubierta; 11 - carcasa del cojinete; 12 – retenedor; 13 - adaptador, 14 - junta; 15 - pantalla de turbina; 16 - rueda de turbina; 17 - carcasa de la turbina
A diferencia del turbocompresor TKR7S, el diseño del turbocompresor TKR7N utiliza una carcasa de turbina isobárica de un solo paso y un monobuje de bronce de tipo oscilante como cojinete.
El rotor del turbocompresor consta de una rueda de turbina con eje 16, una rueda de compresor 8 y un deflector de aceite 7, fijado al eje con una tuerca 6.
El rotor gira en el cojinete 1, que está impedido de movimiento axial y radial por el retén 12, que, junto con el adaptador 13, es también un canal de suministro de aceite.
En la carcasa del cojinete 11 se instalan unas tapas de acero 10 y una rejilla de drenaje de aceite 9 que, junto con anillos elásticos partidos 5, evitan fugas de aceite de la cavidad de la carcasa del cojinete.
Para reducir la transferencia de calor desde la carcasa de la turbina a la carcasa del cojinete, se instalan entre ellas una pantalla de hierro fundido 15 y dos juntas de acero 14 o una pantalla de hierro fundido 15 y una junta de acero asbesto con borde 14.
Debido a que el rotor del turbocompresor está equilibrado con alta precisión, el desmontaje completo y el mantenimiento de la unidad deben realizarse en empresas especializadas con el equipo, las herramientas y los dispositivos necesarios.
El motor 740.11-240 está equipado con un turbocompresor TKR7N-1 o TKR7S-9
Los motores 740.13-260 y 740.14-300 están equipados con un turbocompresor S2B/7624TAE/1.00 D9
Características técnicas del turbocompresor TKR7S-9
Rango de suministro de aire a través del compresor, kg/seg: 0,05-0,2
Presión de sobrealimentación (exceso) a la potencia nominal del motor, kPa (kgf/cm 2), no inferior a: 80 (0,8)
Velocidad del rotor a la potencia nominal del motor, rpm: 90000-100000
Temperatura de los gases a la entrada de la turbina, K (°C)
- - permitido durante 1 hora: 1023 (750)
- - permitido sin límite de tiempo: 973 (700)
Presión (exceso) de aceite lubricante en la entrada del turbocompresor, a una temperatura del aceite de 80-95 °C, kPa (kgf/cm2)
- - a la velocidad nominal del cigüeñal del motor: 294-442 (3,0-4,5)
- - a la velocidad mínima del cigüeñal del motor, no menos de: 98 (1,0)
Características técnicas del turbocompresor TKR7N-1
Rango de suministro de aire a través del compresor, kg/seg: 0,05-0,18
Presión de sobrealimentación (exceso) a la potencia nominal del motor, kPa (kgf/cm 2), no inferior a: 60 (0,6)
Velocidad del rotor a la potencia nominal del motor, rpm: 80000-90000
Temperatura de los gases a la entrada de la turbina, K (°C)
- - permitido en 1 hora: 973 (700)
- - permitido sin límite de tiempo: 923 (650)
Presión (exceso) de aceite lubricante en la entrada del turbocompresor, a una temperatura del aceite de 80-95 °C, kPa (kgf/cm2)
- - a la velocidad nominal del cigüeñal del motor: 294-442 (3,0-4,5)
- - a la velocidad mínima del cigüeñal del motor, no menos de: 98 (1,0)
Características técnicas del turbocompresor S2B/7624TAE/1.00D9
Rango de suministro de aire a través del compresor, kg/seg: 0,05-0,22
Presión de sobrealimentación (exceso) a la potencia nominal del motor, kPa (kgf/cm 2), no inferior a: 110(1,1)
Velocidad del rotor a la potencia nominal del motor, rpm: 90000-100000
Temperatura de los gases a la entrada de la turbina, K (°C)
- - permitido en 1 hora: 1023 (750)
- - permitido sin límite de tiempo: 973 (700)
Presión (exceso) de aceite lubricante en la entrada del turbocompresor, a una temperatura del aceite de 80-95 °C, kPa (kgf/cm2)
- - a la velocidad nominal del cigüeñal del motor: 294-442 (3,0-4,5)
- - a la velocidad mínima del cigüeñal del motor, no menos de: 98 (1,0)
Modos de funcionamiento recomendados para motores turboalimentados
Para evitar que el aceite sea aspirado desde los turbocompresores y entre en los cilindros del motor, las partes de flujo del compresor y la turbina, no se recomienda hacer funcionar el motor en modo de ralentí durante más de 10 minutos con una velocidad del cigüeñal inferior a 700 minutos -1.
Esto provoca la coquización de los anillos del pistón, la contaminación de la parte de flujo del compresor y la formación de carbón en la parte de flujo de la turbina.
Cuando el motor se ve obligado a funcionar al ralentí (calentándose, bombeando aire a los cilindros del sistema de frenos, etc.), es necesario mantener la velocidad del cigüeñal al menos a 1000-1200 min -1.
Antes de parar el motor después de haber estado funcionando bajo carga, es necesario establecer el modo de ralentí durante al menos 3 minutos para evitar el sobrecalentamiento del cojinete del turbocompresor y la coquización del rotor.
Está prohibido detener repentinamente el motor después de haber estado funcionando bajo carga.
La pérdida de potencia, el humo, el alto consumo de combustible, el sobrecalentamiento del motor, la alta temperatura del escape y las fugas de aceite del turbocompresor son síntomas de problemas con los sistemas turboalimentados.
Sin embargo, todo esto a menudo se atribuye injustamente a un mal funcionamiento del turbocompresor, ya que los defectos en otras partes del motor provocan síntomas similares.
Dado que el turbocompresor es una unidad de motor autoajustable, solo los fallos mecánicos o el bloqueo de los canales de aire y gas debido a la suciedad y objetos extraños perjudican su funcionamiento.
Antes de parar el motor después de haber estado funcionando bajo carga, es necesario establecer el modo de ralentí durante al menos 3 minutos para evitar el sobrecalentamiento del cojinete del turbocompresor y la coquización del rotor.
Está prohibido detener repentinamente el motor después de haber estado funcionando bajo carga.
Reparación del turbocompresor
Si el sello entre la brida de montaje de la turbina y el tubo de salida del colector está dañado, reemplace la junta de acero.
Si aparecen ruidos extraños, así como un aumento de humo y una reducción de la potencia del motor asociados al estado técnico del turbocompresor, desconecte el tubo de escape del turbocompresor y compruebe la facilidad de rotación del rotor.
Si el rotor gira con dificultad, se atasca o toca las piezas de la carcasa, retire el turbocompresor.
Retire el turbocompresor en el siguiente orden:
- - retire el filtro de aire (al retirar el turbocompresor izquierdo), los tubos de conexión, la T;
- - desconectar el tubo de alimentación de aceite al turbocompresor;
- - aflojar las abrazaderas que sujetan los tubos de conexión de la carcasa del compresor;
- - Desbloquee y desatornille los pernos del colector de escape, mueva el colector de escape hacia atrás, desconecte la línea de drenaje de aceite, retire el colector de escape del conjunto del turbocompresor.
Nota: Desactivar Para facilitar la posterior instalación, antes de desmontar el turbocompresor, aplicar marcas en las carcasas de la turbina y del compresor indicando su acoplamiento con la carcasa del cojinete;
- - desatornille los seis pernos de montaje de la turbina y retire la carcasa del compresor junto con la carcasa del cojinete;
- - desatornille los ocho tornillos que sujetan la carcasa del compresor y retírelo;
- - lavar la carcasa del compresor y la rejilla con combustible diésel, eliminar los depósitos;
- - lavar la carcasa del cojinete del lado del compresor y eliminar los depósitos de las superficies de las palas y la carcasa.
¡Atención! Para evitar dañar las superficies de las palas y alterar el equilibrio del rotor, no utilice objetos metálicos para eliminar depósitos o corregir palas dobladas;
- comprobar la integridad de las palas de las ruedas y la ausencia de dobleces en las mismas. Si hay aspas dañadas, reemplace el turbocompresor.
¡Atención! Debido a que el rotor del turbocompresor se equilibra con alta precisión durante el montaje, no se permite el desmontaje del rotor del turbocompresor.
El desmontaje completo del turbocompresor se realiza en empresas especializadas que cuentan con el equipo y los dispositivos necesarios;
- - montar el turbocompresor en orden inverso. Instale las carcasas del compresor y de la turbina en relación con la carcasa del cojinete utilizando las marcas;
- - apretar los pernos de montaje de la carcasa del compresor con un torque de 4,9-7,8 Nm (0,5-0,8 kgf.m), los pernos de montaje de la carcasa de la turbina con un torque de 23,5-29,4 Nm (2,4-3,0 kgf.m) ;
- - comprobar la facilidad de rotación del rotor y la ausencia de su contacto con las partes de la carcasa en sus posiciones extremas axiales y radiales;
- - instalar el colector de escape, apretar los pernos de montaje con un torque de 43,1-54,9 Nm (4,4-5,6 kgf-m), bloquear los pernos.
Posibles fallos en la turboalimentación y métodos de solución de problemas
Mal funcionamiento
- causa del mal funcionamiento
Solución de problemas
Pérdida de potencia del motor, humo negro
- filtro de aire sucio
Limpie o reemplace el filtro de aire
- bloqueo del suministro de aire al compresor TKR
Elimine el desorden o reemplace las piezas defectuosas
- Fuga en la línea de suministro de aire al compresor del turbocompresor
Apriete los tornillos de la abrazadera y sustituya los manguitos si es necesario
- Fuga en la línea de salida de aire del compresor del turbocompresor al sistema de admisión
Apriete los tornillos de la abrazadera, sustituya los manguitos y las juntas si es necesario
Humo azul
- coquización del rotor de la turbina, unidad de sellado del turbocompresor
Reparación en taller especializado o sustitución del turbocompresor
- Mala ventilación del cárter
Elimine la resistencia y reemplace las piezas defectuosas si es necesario
