Что бы турбокомпрессор работал тихо и эффективно в течении длительного времени, вращающиеся компоненты должны быть правильно сбалансированы. Проблема в том что многие люди не знают, что такое «правильно сбалансированный» на самом деле означает.
Дисбаланс обычно выражается как произведение массы и радиуса. Если один грамм веса помещается в один миллиметр радиуса, то говорят дисбаланс составляет один грамм-миллиметр.
Современные допуски балансировки турбокомпрессоров, как правило выражаются в миллиграмм – миллиметрах или тысячных долей грамма – миллиметр. Например турбины Garrett T3, T4 имеют допуск баланса около 0.010 грамм-мм.
Нельзя смешивать балансировку и сборку турбокомпрессора. Вращающаяся группа турбины состоит из нескольких частей (вал турбины, компрессорное колесо, гайка, колары). Из этих компонентов только вал турбины и компрессорное колесо сбалансированы. Балансировка этих компонентов имеет решающее значение и должно быть сделано до начала сборки. Осевые прокладки (колары), гайка не сбалансированы при механической затяжке могут вносить осевые изменения. Эти осевые изменения называются «конечный дисбаланс турбины» (КДТ)
КДТ не является основной проблемой для больших турбин. Как правило вал турбины и компрессорное колесо такой турбины сбалансированы более точно чем требует допуск. Таким образом, когда турбина собирается КДТ не является большим что бы вызвать поломку турбокомпрессора.
С ростом популярности маленьких турбин в автомобильной промышленности, КДТ стал вносить больше влияния. Из-за легкой массы и высокой скорости вращения компонентов турбины, просто балансировка отдельных частей недостаточна. Типичные симптомы немного несбалансированной турбины являются утечки масла и звуковые эффекты возникающие на разных оборотах работы турбины.
Для устранения конечного дисбаланса турбины необходимо балансировка картриджа турбины в сборе.
Есть в основном два вида балансировки картриджа: высокоскоростная и низкоскоростная балансировка.
Высокоскоростная балансировка турбины – это машина, которая использует сжатый воздух для разгона турбокомпрессора на относительно высокую скорость (порядка 80000 оборотов в мин), маслонасос и датчик вибрации. Эта машина воспроизводит почти реальные условия работы турбины. После проверка небольшой дисбаланс корректируется путем удаления лишних масс на гайке компрессора или вала.
Низкоскоростная балансировка — стенд куда монтируется собранный картридж компрессора, там установлены два датчика вибрации. Из за короткого цикла и низкой скорости балансировки смазка подается без давления.
Любой тип балансировки картриджа турбины – устраняет КДП на приемлемый уровень.
Другое распространенное заблуждение, что балансировка на более высоких скоростях приводит к более лучшим результатам. Так как ротор турбины является жестким, то дисбаланс 10 миллиграмм-миллиметр при 1000 оборотах/мин будет такой же и при 100000 оборотах/мин. Силы создаваемые данным дисбалансам будут увеличиваться с оборотами, но абсолютное количество дисбаланса останется неизменным. Очень важно что бы балансировочное оборудование было достаточно чувствительным.
В заключении хочу сказать, что можно делать турбины которые очень хорошо уравновешенны и без балансировки картриджа. Очень важна точность деталей, качество сборки и соответствие их друг другу.
Ключ к максимальной жизни турбокомпрессора – правильный подбор компонентов, точность балансировки, а также тщательная сборка.
Дополнительная балансировка собранного турбокомпрессора не является абсолютно необходимой, но она дает более высокую степень уверенности в работоспособности турбины.