Различают внешнее и внутреннее расположение подшипников (рис. 10.3).
Имеются также особые конструктивные схемы, например схема, при которой одна опора расположена снаружи, а другая — между колесами компрессора и турбины, или схема с моноротором (см. рис. 10.6).
К преимуществам внешнего расположения подшипников (бесконсольной схемы) относятся: хороший доступ к подшипникам и в связи с этим удобство обслуживания и возможность их замены при малом объеме монтажных работ; меньшие диаметры цапф подшипников, чем при внутреннем расположении опор; меньший подвод теплоты к подшипнику, расположенному со стороны турбины, так как оц может находиться в большем отдалении от диска. Правда, в этом случае также требуется охлаждаемое водой входное устройство компрессора.
Расположение опор по концам вала имеет следующие основные недостатки: большую габаритную длину; более толстый и тяжелый вал, так как вследствие большего расстояния между подшипниками ему требуется обеспечить большую изгибную жесткость; худшую соосность подшипников, так как в отдельных корпусных деталях она должна достигаться за счет точности их взаимных посадок и так как искривления вследствие неравномерного распределения температур в связи с большими расстояниями между опорами сказываются сильнее; подвод воздуха к компрессору и газа к турбине осуществляется не так свободно, как при внутреннем расположении опор; худший доступ к облопаченным деталям.
К преимуществам внутреннего расположения опор (двухконсольной схемы) в соответствии с вышеизложенным относится: меньшая габаритная длина при одинаковых размерах колес, как это, например, видно из сравнения рис. 10.4 и 10.5, и вместе с тем большая компактность и меньшая масса. Это часто облегчает размещение турбокомпрессора на двигателе. Газоподводящие каналы могут выполняться прямыми или с небольшими поворотами. Кроме того, турбокомпрессоры с внутренним расположением опор обходятся или вовсе без водяного охлаждения, или только с одним охлаждаемым водой подшипником, так как возможная деформация корпуса из-за различных температур не оказывает влияния на соосность подшипников (оба подшипника в одной и той же части корпуса на небольшом расстоянии друг от друга). Для турбокомпрессора, имеющего внутреннее расположение опор, не требуется газоподводящего корпуса с водяным охлаждением, что способствует улучшению к. п. д. и уменьшению опасности коррозии корпуса при работе двигателя на тяжелом топливе. Стоимость изготовления турбокомпрессора с внутренним расположением подшипников, как правило, заметно ниже. Меньшая масса ротора обеспечивает более быстрый разгон турбокомпрессора.
Основными недостатками являются: больший диаметр подшипников и в связи с этим несколько повышенное трение в них; более сильный нагрев от турбинного диска подшипника, расположенного со стороны турбины; меньшее расстояние между подшипниками требует более точной балансировки ротора; замена подшипников, кроме особых конструкций, требует большего объема монтажных работ.
Конструктивная схема с расположением обоих подшипников по одну сторону от колес (рис. 10.6) возможна только для радиальной турбины [10.3]. Эта конструкция характеризуется наименьшим диаметром подшипников, в особенности наружного, и хорошим доступом к подшипникам. Она позволяет также работу в надкритической области частот вращения, так как расположенная в низкочастотном диапазоне критическая частота вращения первого порядка быстро преодолевается, а ее влияние предотвращается демпфированием подшипников. Это приводит к особенно плавному ходу при высоких частотах вращения.
|