Вал турбокомпрессора

Вал турбины это одна из основных частей газовой турбины турбокомпрессора. Он состоит из колеса турбины и собственно вала , соединенных между собой как правило методом трения.

Заготовка колеса турбины изготавливается из жаропрочного сплава на никелевой основе методом литья по выплавляемых моделях. Перед сваркой заготовка колеса торцуется со стороны диска , а в бобышке сверлится небольшое отверстие для лучшей свариваемости с валом.

Заготовка вала изготавливается из высококачественной конструкционной стали 40Х. С одной стороны вал подвергается обработке, а именно сверлится отверстие, равное отверстию в колесе турбины для улучшения свариваемости.

Дальнейшая обработка вала и колеса турбины производится совместно:

протачивается в размер посадочное место под установку газомасляного уплотнения , прорезаются канавки под уплотнительные кольца ( или кольцо ) и тепловая канавка;

калится на установке ТВЧ, а потом шлифуются посадочные места под радиальные подшипники скольжения;

шлифуют поверхность под установку деталей упорного подшипника, втулки газомасляного уплотнения;

нарезается резьба под гайку специальную.

После механической обработки, вал ротора турбины подвергается динамической балансировке на специальном балансировочном станке путем снятия металла с бобышки и тыльной стороне колеса турбины.

В последнее время в некоторых моделях зарубежных турбокомпрессоров применяется керамический вал с колесом или керамическое колесо турбины, соединенное с металлическим валом.

Вал ротора с керамическим колесом турбины имеют ряд преимуществ по сравнению с колесом турбины из никелевого сплава, а именно:

меньшую массу, а значит инерционность , что улучшает характеристики турбокомпрессора;

устойчивость к высокой температуре ( можно работать при температурах до 1100℃);

малый коэффициент температурного расширения, что позволяет уменьшить зазор между корпусом турбины и колесом турбины, а значит повысить коэффициент полезного действия турбины.

Применение керамических материалов имеет и недостатки:

хрупкость, что может привести к разрушению колеса турбины при попадании макрочастиц;

технологические трудности при соединении колеса турбины с валом.

Все эти причины сдерживают применение керамических материалов в турбокомпрессоростроении.

При работе ротор турбокомпрессора подвергается воздействию высоких температур и частоте вращения до 200 000 об/мин., что иногда приводит к поломке турбонагнетатель. Вал турбины пополам – это выход из строя вала по причине нарушения эксплуатации.

Основные поломки при эксплуатации приходятся на масляную систему:

выход из строя масляного насоса;

забиты или изогнуты маслоподводящие трубки, затрудняющие смазку подшипников;

грязный или некачественный масляный фильтр;

грязное или некачественное масло;

несоответствие марки масла, предусмотренного инструкцией по эксплуатации двигателя;

недостаточное количество масла в системе.

Все эти причины приводят к износу подшипникового узла , увеличению зазоров в радиальных подшипниках и увеличению люфта в осевом направлении.