涡轮增压器的使用方法和失效分析

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use and failure analysis of turbochargeru Ling(Xinjiang，Aksu agricultural mechanization technology promation stations，Aksu，Xiiang 843000，China)Abstrac the turbocharger can exclude exhaust by engine and drive the compressor by turbine，in order to supplymore compressed air for the engine.It is an important component for improving the engine power and lowering emissions。

Keywords：turboeharger，usage；failure analysis；failure内燃机是-种耗气机械，因为燃油需要与空气混合才能完成燃烧冲程。-旦空燃比达到某-值后，再增加燃油，除了将黑烟和未燃尽的燃油排到大气中外，不会产生更多功率。发动机供油越多，黑烟就越浓。因此，超过空燃比极限后，增加供油量只会造成燃油消耗量过多、大气污染 、废气温度升高，并使柴油机寿命缩短。涡轮增压器利用发动机排除的废气，通过涡轮驱动压缩机，向发动机提供更多的压缩空气，是提高发动机功率和降低排放的重要部件。涡轮增压器在空气较为稀薄的高海拔地区很有用。在高海拔地区，通常普逋发动机的动力会减小，因为在活塞的每个冲程中，发动机都只能获得少量的空气。涡轮增压发动机可能同样会减小动力，但减小量会少很多，因为稀薄的空气会更容易被涡轮增压器抽入发动机。

常见涡轮增压可分为四种 ：机械增压系统、气波增压系统、废气涡轮增压系统、复合增压系统。涡轮增压装置主要是由涡轮室和增压器组成。首先是涡轮室的进气口与发动机排气歧管相连，排气口则接在排气管上。然后增压器的进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上，最后涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。我们平常所说的涡轮增压装置其实就是-种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，-般来说，涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入汽缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入汽缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整-下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。

1 涡轮增压器的使用方法多年的经验告诉我们，造成涡轮增压器事故的主要原因收稿日期：2013-05-22作者简介 ：刘凌(1978-)，女，河南人，大学专科、主要研 究方向农机推广。

是润滑问题，例如润滑油供油滞后、节流或缺油和在润滑油里有杂质等。占第二位的原因是外来物体进入压气机叶轮或涡轮叶轮。要有良好的维护保养习惯，特别是对空气滤清器、润滑油品质和润滑油滤清器等的维护保养。因为涡轮增压器工作转速很高，所以良好的维护保养是非常重要的。适当的操作步骤和预防性的维护保养，可以保证涡轮增压器的使用寿命和良好性能。

(1)在发动机润滑油压力建立以前，必须使发动机保持在怠速状态。发动机在启动之后立即加速，会使涡轮增压器在其轴承还来不及得到充分润滑的情况下就以最大转速工作。涡轮增压器在润滑不充分的情况下工作会损坏它的轴承。重复地这样做会导致涡轮增压器过早地损坏。如果润滑油路阻塞，使高转速运转的涡轮增压器在短时间甚至几秒钟内，造成涡轮转子轴及浮动轴承的磨损，引起增压器的失效〃议起动发动机后应先怠速运行 35min。

(2)在发动机停车之前，要使它的温度和转速逐步地从最大值降下来。涡轮增压器的工作转速和连续工作温度都比其它机器要高。当发动机在最大输出功率或最大扭矩状态下T作时，涡轮增压器的转速和温度也达到最大值，停车后不应立即关掉发动机 ，应怠速运转 3-5rain，使涡轮增压器的温度和转速逐步降下来，防止发生结焦和轴承损坏。这时需要发动机中速怠速或在轻负荷工况下工作-段时间，同时仍要保持发动机的润滑油压力和流过冷却系统的空气量不变。遵循这些准则可以防止涡轮增压器长期在缺乏润滑油的情况下运转，并可以防止涡轮增压器内部积碳现象，这是在热回吸的作用下使轴承或中间壳里的残留润滑油碳化而形成的〃议在停机前应先怠速运行 3-5min。

(3)预先润滑涡轮增压器。在更换滑油或做任何维修(包括放出润滑油)之后，涡轮增压器需要进行预先润滑。在发动机启动前要将曲轴盘动几次。确保包括润滑油泵和整个发动机在内的发动机润滑系统完好，确保所有通道和管路畅通，润滑油有足够的流量和压力。启动发动机后，在进入高速运转第 40卷第 7期 刘 凌：涡轮增压器的使用方法和失效分析 131前，让它怠速-段时间，以建立起整个润滑油循环和压力。

(4)低温时启动发动机必须谨慎。发动机启动后，不要立即加大负荷 ，应怠速 3-5min，以保证增压器的良好润滑，对于停放时间较长的车辆 ，应事先做好预润滑工作，用机油壶往增压器的进油口注入-定的机油，并用手转动叶轮，以保证涡轮转子轴与浮动轴承有有效的承载油膜保护。当环境温度过低或车辆长时间不用时，会影响发动机建立正常的润滑油压力和流量。在这种情况下，发动机启动后必须怠速几分钟才能进入高速工作状态。

(5)要避免发动机长时间的怠速。当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时，润滑油会通过密封件渗漏到涡轮和压气机中。这-般不会造成机械损伤，但会弄脏叶轮。

2 常见失效原因分析经验表明，致使增压器出现故障的主要原因有发动机有缺陷、增压器零件的尺寸不正确、润滑油不足、外来物体损坏以及工作温度过高等。这些现象主要表现在发动机功率不足或排气 冒黑烟、增压器工作噪声过大、涡轮增压器压气机侧漏油、涡轮增压器涡轮侧漏油 、发动机润滑油消耗量过大等。用户在使用增压器时，如果遇到以上问题，应采取以下步骤进行机上诊断，确定失效原因以后，再决定是否更换。其判断发法如下：(1)发动机功率不足或发动机排气冒黑烟。检查空气滤清器是否阻塞或油浴式滤清器中油的粘度是否过大、压气机与发动机进气管的连接是否松动、发动机进气管是否漏气、发动机排气管是否漏气、涡轮增压器连接法兰处是否漏气、涡轮增压器转子总成是否有粘合或摩擦现象、空气滤清器与涡轮增压器的压气机之间的管路是否发生节流、压气机与进气管之间管道是否发生节流、发动机气门、活塞、活塞环是否出现故障等。

(2)涡轮增压器工作噪声过大。检查空气滤清器是否阻塞而造成节流、压气机进气口管道或压气机壳中是否有异物、发动机排气系统中是否有异物、涡轮壳中是否有过厚的积炭、涡轮增压器转子总成是否有粘合或摩擦现象、发动机进气或排气管道是否松动等。

(3)涡轮增压器压气机侧的油封漏油。检查空气滤清器是否发生阻塞而造成节流、涡轮增压器润滑油排油管道是否发生节流、发动机曲轴箱呼吸器是否阻塞、压气机叶轮是否磨损或损坏、涡轮增压器轴承、轴承孔或轴颈是否磨损、发动机的活塞严重窜气或曲轴箱内部压力过高、曲轴箱内润滑油是否太满等。

(4)涡轮增压器涡轮侧的油封漏油。检查润滑油是否加的过多、发动机曲轴箱呼吸器是否阻塞、涡轮增压器润滑油排气管道是否发生节流、中间壳是否有淤泥或润滑油焦化、涡轮增压器的轴承或轴颈是否磨损、发动机曲轴箱内的压力是否过高等。

(5)发动机润滑油消耗量过大。检查发动机润滑油的牌号或粘度是否正确、涡轮增压器压气机侧的油封是否漏油、涡轮增压器涡轮侧的油封是否漏油、发动机排气歧管中是否有漏润滑油的现象等。

3 结语涡轮增压器根本不会改变发动机本身的工作特性。涡轮增压器不是-种能源，它唯-作用是向发动机提供更多的压缩空气 ，使发动机可以燃烧更多的燃油，从而产生更多的功率。它之所以能够工作完全是撒于发动机废气的流量 、压力和温度。因此 ，如果-台增压的发动机发生故障 ，而涡轮增压器已经被检查并已确定是工作正常的，那么就要对非增压的发动机-样进行故障检修。简单地替换-台好的涡轮增压器并不能排除发动机本身的机械故障。

(上接第 115页)力，因此主要校核侧压下托臂的的强度。由静强度计算公式 n L 11.4511.45，而由图 7(a)可知盯 - j 1. ] l当外加载荷为 15MPa时危险点的等效应力是 348.027MPa，实际工作中托臂受的载荷为 l37MPa，由此也可粗略计算出 n。

-34 8.0 2-7 ：10.95，这与静强度公式计算出的安全系数相差很i.j ，校而设计安全系数n]2.3，因此静强度完全满足要求 ，这对提高设备的运转率意义很重要。

4 结论通过对托臂进行瞬态动力学分析，得到了托臂的应力分布情况。所得的应力分布规律与理论计算、分析的结果较为吻合，也较好的反映出了材料的力学性能。并进-步利用所得到的有限元分析结果，通过常规的校验结构强度安全性的方法，计算了托臂在侧压下的安全系数，结果表明该托臂的静强度安全系数远远超过设计要求，有利于提高设备的运转率。其次，此次分析工作也将为托臂的进-步优化设计提供理论依据。