توضیحات

توربوشارژ

کوماتسو PC200-5 یک بیل مکانیکی هیدرولیک، نوعی تجهیزات سنگین ساختمانی است که برای کارهایی مانند خاکبرداری،

بارگیری و جابجایی مواد در صنایعی مانند ساخت و ساز و معدن طراحی شده است.

این دستگاه مجهز به کوماتسو 6D105 قدرتمندی است که 145 اسب بخار در 2200 دور در دقیقه تولید می کند و به آن اجازه می دهد کارهای سخت را به طور موثر انجام دهد.

این دستگاه دارای حداکثر وزن عملیاتی 20000 کیلوگرم و حداکثر نیروی حفاری 56000 نیوتن است که توانایی تحمل بارهای سنگین و حفاری عمیق در زمین را دارد.

PC200-5 دارای حداکثر عمق حفاری 18000 میلی متر و حداکثر فاصله حفاری 7000 میلی متر است که دسترسی کافی را برای کاربردهای مختلف فراهم می کند.

ظرفیت سوخت 220 لیتر و برد عملیاتی آن تا 8 ساعت است که عملکرد مداوم بدون نیاز به سوخت گیری مکرر را تضمین می کند.

به طور کلی، کوماتسو PC200-5 یک بیل مکانیکی قابل اعتماد و قدرتمند است که برای پاسخگویی به نیازهای صنایع سنگین طراحی شده است.

بیل کوماتسو

کوماتسو PC200-5 یک بیل مکانیکی هیدرولیک است که توسط شرکت سازنده تجهیزات سنگین ژاپنی کوماتسو تولید می شود.

این یک بیل مکانیکی با اندازه متوسط ​​است که معمولاً در کاربردهای ساختمانی و معدنی استفاده می شود.

PC200-5 مجهز به یک توربوشارژ است که یک دستگاه القایی اجباری توربین است که هوا را به یک موتور احتراق داخلی فشرده می کند تا قدرت و کارایی را افزایش دهد.

توربوشارژر معمولاً روی میل لنگ موتور نصب می‌شود و توسط توربینی به حرکت در می‌آید که با عبور گازهای خروجی از آن می‌چرخد.

این افزایش جریان هوا و فشار به موتور اجازه می دهد تا سوخت بیشتری را بسوزاند و در نتیجه قدرت و گشتاور افزایش می یابد.

توربو شارژ بیل کوماتسو

توربو شارژ یک دستگاه القایی اجباری توربین است که هوا را به یک موتور احتراق داخلی فشرده می کند تا توان خروجی را افزایش دهد.

در یک موتور احتراق داخلی، یک توربوشارژ (همچنین به عنوان توربو یا توربوشارژر نیز شناخته می‌شود) یک دستگاه القایی اجباری است که از جریان گازهای خروجی تغذیه می‌شود.

این انرژی از این انرژی برای فشرده‌سازی هوای ورودی استفاده می‌کند و هوای بیشتری را به موتور وارد می‌کند تا قدرت بیشتری برای یک جابجایی مشخص تولید کند.

طبقه بندی فعلی این است که یک توربوشارژر از انرژی جنبشی گازهای خروجی تغذیه می شود، در حالی که یک سوپرشارژر به صورت مکانیکی (معمولاً توسط یک تسمه از میل لنگ موتور) نیرو می گیرد.

با این حال، تا اواسط قرن بیستم، یک توربوشارژر “توربو سوپرشارژ” نامیده می شد و یک نوع سوپرشارژ در نظر گرفته می شد.

قبل از اختراع توربوشارژ، القای اجباری تنها با استفاده از سوپرشارژهای مکانیکی امکان پذیر بود.

استفاده از سوپرشارژها در سال 1878 آغاز شد، زمانی که چندین موتور گازی دو زمانه سوپرشارژ با استفاده از طرحی توسط مهندس اسکاتلندی دوگالد کلرک ساخته شد.

سپس در سال 1885، گوتلیب دایملر روش استفاده از پمپ دنده‌ای را برای وادار کردن هوا به موتور احتراق داخلی به ثبت رساند.

حق اختراع 1905 توسط آلفرد بوچی، مهندس سوئیسی که در Sulzer کار می کرد، اغلب به عنوان تولد توربوشارژ در نظر گرفته می شود.

این حق ثبت اختراع برای یک موتور شعاعی مرکب با توربین جریان محوری اگزوز و کمپرسور نصب شده بر روی یک شفت مشترک بود.

اولین نمونه اولیه در سال 1915 با هدف غلبه بر اتلاف توان موتورهای هواپیما به دلیل کاهش چگالی هوا در ارتفاعات به پایان رسید.

با این حال، نمونه اولیه قابل اعتماد نبود و به تولید نرسید.

یکی دیگر از اختراعات اولیه برای توربوشارژها در سال 1916 توسط مخترع توربین بخار فرانسوی آگوست راتو،

برای استفاده مورد نظر آنها در موتورهای رنو مورد استفاده توسط هواپیماهای جنگنده فرانسوی، درخواست شد.

به طور جداگانه، آزمایش در سال 1917 توسط کمیته ملی مشاوره هوانوردی (NACA) و سنفورد الکساندر ماس نشان داد که یک توربوشارژ می تواند موتور را قادر سازد

تا از اتلاف نیرو (در مقایسه با نیروی تولید شده در سطح دریا) در ارتفاع 4250 متری جلوگیری کند. (13944 فوت) بالاتر از سطح دریا.

این آزمایش در پیکس پیک در ایالات متحده با استفاده از موتور هواپیمای لیبرتی L-12 انجام شد.

اولین کاربرد تجاری توربوشارژر در ژوئن 1924 بود که اولین توربوشارژر سنگین، مدل VT402، از کارخانجات Baden Brown، Boveri & Cie،

تحت نظارت آلفرد بوچی، به SLM، لوکوموتیو و ماشین کاری سوئیس تحویل داده شد. وینترتور.

این موضوع در سال 1925 بسیار دقیق دنبال شد،

زمانی که آلفرد بوچی با موفقیت توربوشارژها را روی موتورهای دیزلی ده سیلندر نصب کرد و توان خروجی را از 1300 به 1860 کیلووات (1750 تا 2500 اسب بخار) افزایش داد.

این موتور توسط وزارت حمل و نقل آلمان برای دو کشتی مسافربری بزرگ به نام های Preussen و Hansestadt Danzig استفاده می شد.

این طرح به چندین تولید کننده مجوز داده شد و توربوشارژها شروع به استفاده در برنامه های کاربردی دریایی، ریلی و بزرگ ثابت کردند.

توربوشارژرها در چندین موتور هواپیما در طول جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفتند، که با Boeing B-17 Flying Fortress در سال 1938 شروع شد،

که از توربوشارژهای تولید شده توسط جنرال الکتریک استفاده می کرد.

اولین کاربرد عملی برای کامیون ها توسط شرکت تولید کامیون سوئیسی Saurer در دهه 1930 انجام شد. موتورهای BXD و BZD با توربوشارژ اختیاری از سال 1931 به بعد تولید شدند.

صنعت سوئیس نقش پیشگامی با موتورهای توربوشارژ داشت که توسط Sulzer، Saurer و Brown، Boveri & Cie شاهد بودند.

تولیدکنندگان خودرو تحقیقاتی را در مورد موتورهای توربوشارژ در طول دهه 1950 آغاز کردند، با این حال مشکلات “تأخیر توربو” و اندازه بزرگ توربوشارژر در آن زمان قابل حل نبود.

اولین خودروهای توربوشارژ شورولت کورویر مونزا با عمر کوتاه و اولدزموبیل جت فایر بودند که هر دو در سال 1962 معرفی شدند.

پذیرش بیشتر توربوشارژ در خودروهای سواری در دهه 1980 آغاز شد، به عنوان راهی برای افزایش عملکرد موتورهای کوچکتر.

مانند سایر دستگاه‌های القایی اجباری، یک کمپرسور در توربوشارژ هوای ورودی را قبل از ورود به منیفولد ورودی تحت فشار قرار می‌دهد.

در مورد توربوشارژر، کمپرسور از انرژی جنبشی گازهای خروجی موتور که توسط توربین توربوشارژر استخراج می‌شود، نیرو می‌گیرد.

اجزای اصلی توربوشارژر عبارتند از:

توربین – معمولاً طراحی توربین شعاعی

کمپرسور – معمولاً یک کمپرسور گریز از مرکز

مونتاژ چرخشی مرکز مسکن

بخش توربین (که «سمت داغ» یا «سمت اگزوز» توربو نیز نامیده می‌شود) جایی است که نیروی چرخشی به منظور تأمین انرژی کمپرسور (از طریق یک شفت چرخان از مرکز توربو) تولید می‌شود.

پس از اینکه اگزوز توربین را چرخاند، به لوله اگزوز ادامه می دهد و از خودرو خارج می شود.

این توربین از یک سری پره برای تبدیل انرژی جنبشی از جریان گازهای خروجی به انرژی مکانیکی شفت دوار (که برای تامین انرژی بخش کمپرسور استفاده می شود) استفاده می کند.

محفظه‌های توربین جریان گاز را از طریق بخش توربین هدایت می‌کنند و خود توربین می‌تواند تا سرعت 250000 دور در دقیقه بچرخد.

برخی از طرح‌های توربوشارژر با گزینه‌های متعدد محفظه توربین در دسترس هستند، که اجازه می‌دهد محفظه‌ای انتخاب شود تا به بهترین وجه با ویژگی‌های موتور و الزامات عملکرد مطابقت داشته باشد.

عملکرد توربوشارژر با اندازه آن و اندازه های نسبی چرخ توربین و چرخ کمپرسور ارتباط نزدیکی دارد. توربین های بزرگ معمولاً به نرخ جریان گاز خروجی بالاتری نیاز دارند،

بنابراین تاخیر توربو افزایش می یابد و آستانه تقویت افزایش می یابد.

توربین‌های کوچک می‌توانند بوست را به سرعت و با نرخ جریان پایین‌تر تولید کنند، زیرا اینرسی چرخشی پایین‌تری دارد، اما می‌تواند یک عامل محدودکننده در اوج قدرت تولید شده توسط موتور باشد.

فن‌آوری‌های مختلف، همانطور که در بخش‌های بعدی توضیح داده شد، اغلب با هدف ترکیب مزایای توربین‌های کوچک و توربین‌های بزرگ هستند.

موتورهای دیزلی بزرگ اغلب از یک توربین ورودی محوری تک مرحله ای به جای توربین شعاعی استفاده می کنند.

یک توربوشارژ دوقلو از دو ورودی گاز خروجی مجزا برای استفاده از پالس‌ها در جریان گازهای خروجی از هر سیلندر استفاده می‌کند.

در یک توربوشارژر استاندارد (تک اسکرول)، گاز خروجی از تمام سیلندرها ترکیب شده و از طریق یک ورودی وارد توربوشارژر می شود که باعث تداخل پالس های گاز هر سیلندر با یکدیگر می شود.

برای یک توربوشارژ دوقلو، سیلندرها به دو گروه تقسیم می شوند تا پالس ها را به حداکثر برسانند.

منیفولد اگزوز گازهای این دو گروه سیلندر را جدا نگه می دارد، سپس آنها از طریق دو محفظه مارپیچی مجزا (“طومارها”) قبل از ورود به محفظه توربین از طریق دو نازل جداگانه عبور می کنند.

اثر مهاری این پالس‌های گاز انرژی بیشتری را از گازهای خروجی بازیابی می‌کند، تلفات انگلی را به حداقل می‌رساند و پاسخ‌دهی را در سرعت‌های پایین موتور بهبود می‌بخشد.

یکی دیگر از ویژگی‌های مشترک توربوشارژرهای دوقلو این است که دو نازل اندازه‌های متفاوتی دارند: نازل کوچک‌تر با زاویه تندتری نصب می‌شود و برای پاسخ‌دهی در دورهای پایین استفاده می‌شود،

در حالی که نازل بزرگ‌تر زاویه کمتری دارد و برای مواقعی که خروجی‌های بالا وجود دارد بهینه‌سازی شده است. مورد نیاز است.

توربوشارژهای با هندسه متغیر (همچنین به عنوان توربوشارژ نازل متغیر نیز شناخته می‌شوند) برای تغییر نسبت ابعاد موثر توربوشارژر با تغییر شرایط عملیاتی استفاده می‌شوند.

این کار با استفاده از پره های قابل تنظیم در داخل محفظه توربین بین ورودی و توربین انجام می شود که بر جریان گازها به سمت توربین تأثیر می گذارد.

برخی از توربوشارژرهای هندسه متغیر از یک محرک الکتریکی دوار برای باز و بسته کردن پره ها استفاده می کنند،

در حالی که برخی دیگر از محرک پنوماتیک استفاده می کنند.

اگر نسبت تصویر توربین بیش از حد بزرگ باشد، توربو قادر به ایجاد تقویت در سرعت های پایین نخواهد بود.

اگر نسبت تصویر خیلی کوچک باشد، توربو موتور را در سرعت‌های بالا خفه می‌کند که منجر به فشار بالای منیفولد اگزوز، تلفات پمپاژ بالا و در نهایت خروجی توان کمتر می‌شود.

با تغییر هندسه محفظه توربین با شتاب گرفتن موتور، نسبت تصویر توربو را می توان در حد مطلوب خود حفظ کرد.

به همین دلیل، توربوشارژرهای با هندسه متغیر اغلب دارای تاخیر کمتر، آستانه تقویت پایین تر و کارایی بیشتر در سرعت های موتور بالاتر هستند.

مزیت توربوشارژرهای هندسه متغیر این است که نسبت تصویر بهینه در دور موتورهای پایین بسیار متفاوت از سرعت موتورهای بالا است.

یک توربوشارژ با کمک الکتریکی، یک توربین سنتی اگزوز را با یک موتور الکتریکی ترکیب می‌کند تا تاخیر توربو را کاهش دهد.

این با یک سوپرشارژر الکتریکی که فقط از یک موتور الکتریکی برای تامین انرژی کمپرسور استفاده می کند، متفاوت است.

کمپرسور هوای بیرون را از طریق سیستم ورودی موتور می‌کشد، آن را تحت فشار قرار می‌دهد و سپس آن را به داخل محفظه‌های احتراق (از طریق منیفولد ورودی) می‌رساند.

بخش کمپرسور توربوشارژر از یک پروانه، یک دیفیوزر و یک محفظه حلزونی تشکیل شده است. مشخصات عملکرد یک کمپرسور توسط نقشه کمپرسور توضیح داده شده است.

برخی از توربوشارژرها از یک “پوشش پورت” استفاده می کنند که به موجب آن حلقه ای از سوراخ ها یا شیارهای مدور اجازه می دهد تا هوا از اطراف پره های کمپرسور خارج شود.

طرح‌های پوشاننده پورت‌شده می‌توانند مقاومت بیشتری در برابر نوسان کمپرسور داشته باشند و می‌توانند کارایی چرخ کمپرسور را بهبود بخشند.

مجموعه چرخشی هاب مرکزی (CHRA) محوری را در خود جای می دهد که توربین را به کمپرسور متصل می کند.

شفت سبک تر می تواند به کاهش تاخیر توربو کمک کند.CHRA همچنین دارای یک یاتاقان است که به این شفت اجازه می دهد تا با سرعت بالا و با حداقل اصطکاک بچرخد.

برخی از CHRA ها با آب خنک می شوند و دارای لوله هایی برای عبور مایع خنک کننده موتور هستند.

یکی از دلایل خنک شدن آب، محافظت از روغن روان کننده توربوشارژر در برابر گرم شدن بیش از حد است.

ساده ترین نوع توربوشارژ، توربوشارژ شناور آزاد است. این سیستم می تواند در حداکثر دور موتور و دریچه گاز کامل به حداکثر افزایش دست یابد،

با این حال اجزای اضافی برای تولید موتوری مورد نیاز است که در محدوده ای از شرایط بار و دور در دقیقه قابل راندن باشد.

اجزای اضافی که معمولاً همراه با توربوشارژر استفاده می شوند عبارتند از:

اینترکولر – رادیاتوری است که برای خنک کردن هوای ورودی پس از تحت فشار قرار گرفتن توسط توربوشارژر استفاده می شود

تزریق آب – پاشیدن آب به داخل محفظه احتراق، به منظور خنک کردن هوای ورودی

Wastegate – بسیاری از توربوشارژرها در برخی شرایط قادر به تولید فشار تقویتی هستند که بیشتر از آن چیزی است که موتور می تواند به طور ایمن تحمل کند، بنابراین اغلب برای محدود کردن مقدار گازهای

خروجی که وارد توربین می شود از ضایعات استفاده می شود.