Łożyska turbosprężarki

Łożyska turbosprężarki podtrzymują wał obrotowy wewnątrz turbosprężarki, gdzie wysoka prędkość obrotowa, podwyższona temperatura, stabilność filmu olejowego i wąskie tolerancje wymiarowe bezpośrednio wpływają na wydajność wirnika. W przeciwieństwie do łożysk stosowanych w maszynach konwencjonalnych, zastosowania w turbosprężarkach wymagają dokładnej kontroli luzu promieniowego, geometrii łożyska, wykończenia powierzchni, konstrukcji koszyka, doboru materiału i warunków smarowania.

BMT opracowuje i produkuje łożyska precyzyjne do urządzeń obracających się z dużą prędkością, w tym łożyska niestandardowe i niestandardowe. Od 2004 roku firma DEMY (D&M) Bearings Co., Ltd. gromadzi doświadczenie w produkcji łożysk i opracowywaniu łożysk niestandardowych, wspierane przez zautomatyzowane procesy szlifowania, montażu i kontroli. W przypadku zastosowań w turbosprężarkach dobór łożysk można dopasować do wymiarów wału, prędkości roboczej, temperatury, układu smarowania i konkretnego modelu turbosprężarki.

Kluczowe rozważania projektowe

Szybki obrót

Wirniki turbosprężarek mogą pracować przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych, co stwarza rygorystyczne wymagania dotyczące geometrii łożysk, dokładności wymiarowej, wykończenia powierzchni i smarowania. Gama BMT obejmuje modele o ograniczonych prędkościach od 80 000 do 180 000 obr/min, w zależności od specyfikacji łożyska i zastosowania.

Przy tych prędkościach nawet niewielkie odchylenia okrągłości, luzu lub koncentryczności mogą mieć wpływ na wibracje, tarcie i wydajność pracy. Dlatego wybór łożyska powinien opierać się na całym wirniku i układzie smarowania, a nie na samej prędkości.

Odporność termiczna

Na środowisko łożysk ma wpływ ciepło przenoszone od strony turbiny, gorące gazy spalinowe, temperatura wału i warunki smarowania. Wymienione modele BMT mają ograniczoną temperaturę znamionową do 600°C, w zależności od konkretnej konfiguracji łożysk i warunków pracy.

Wytrzymałość temperaturowa zależy nie tylko od materiału łożyska, ale także od konstrukcji koszyka, środka smarnego, warunków chłodzenia, obciążenia, prędkości i rzeczywistej temperatury w miejscu łożyska.

Wybór klatki i materiału

Różne warunki pracy wymagają różnych konfiguracji klatek. Wymienione modele mogą być dostarczane z klatką PEEK, mosiężną lub metalową.

Klatki PEEK można rozważyć tam, gdzie wymagana jest niska masa, stabilność wymiarowa i odporność na wymagające środowiska operacyjne. Konfiguracje koszyków mosiężnych i innych metalowych zapewniają alternatywne rozwiązania do zastosowań, w których ważniejsza jest wytrzymałość mechaniczna, odporność na temperaturę lub określone warunki smarowania.

Należy wybrać odpowiedni koszyk, biorąc pod uwagę prędkość łożyska, temperaturę, środek smarny, obciążenie i warunki montażu.

Dostępne modele i zastosowania

Poniższe modele są przeznaczone do określonych zastosowań turbosprężarek GT i GTX. Przed dokonaniem wyboru wymiary i ograniczenia eksploatacyjne należy porównać z rzeczywistym zespołem turbosprężarki.

Uwaga: Podane wartości prędkości i temperatury są ograniczonymi wartościami znamionowymi dla odpowiednich modeli, a nie uniwersalnymi limitami operacyjnymi dla wszystkich turbosprężarek. Rzeczywiste warunki pracy należy ocenić w oparciu o konstrukcję łożyska, smarowanie, obciążenie, prędkość wału, układ chłodzenia i konfigurację turbosprężarki.

Jak wybrać odpowiednie łożysko

W przypadku wymiany turbosprężarki lub nowego projektu zgodność wymiarowa to tylko pierwszy krok. Inżynierowie i zespoły zakupowe powinny przed złożeniem zamówienia potwierdzić następujące parametry:

Na przykład HP5.218G34.2 ma średnicę wewnętrzną 6 mm, średnicę zewnętrzną 18 mm i wysokość 34,2 mm, a podana prędkość ograniczona wynosi 180 000 obr./min. Jest przeznaczony do zastosowań GT17, GT20 i GT25. Nie należy zastępować innego modelu tylko dlatego, że jego wymiary wydają się podobne; należy również sprawdzić położenie wirnika, luz, smarowanie i warunki pracy.

Produkcja i kontrola jakości

System produkcji łożysk BMT obejmuje transport materiałów, precyzyjne szlifowanie, montaż, pomiary i kontrolę końcową. Firma dysponuje około 100 zestawami zautomatyzowanych urządzeń do szlifowania i produkcji, wraz z zautomatyzowanymi liniami montażowymi oraz precyzyjnymi przyrządami pomiarowymi i testującymi.

Dzięki rocznej zdolności produkcyjnej sięgającej około 100 milionów zestawów łożysk, BMT może sprostać zarówno standardowym wymaganiom produkcyjnym, jak i projektowym. Kontrole produkcyjne stosowane są począwszy od materiałów przychodzących aż po kontrolę gotowych łożysk, aby zachować spójność wymiarową pomiędzy partiami produkcyjnymi.

Rozwój łożysk OEM i niestandardowych

Producenci, firmy regenerujące i dystrybutorzy turbosprężarek mogą wymagać łożysk o niestandardowych wymiarach, określonych materiałach koszyków, niestandardowych luzach lub konfiguracjach dostosowanych do konkretnego zastosowania.

BMT ma doświadczenie w rozwoju łożysk niestandardowych, sięgające początków swojej działalności w zakresie produkcji łożysk. Firma może ocenić rysunki, próbki, wymagania aplikacyjne i specyfikacje techniczne dla niestandardowych projektów łożysk.

W przypadku projektu OEM lub projektu zamiennego klienci mogą zapewnić:

1. Istniejący model łożyska lub numer części

2. ID, OD i wzrost

3. Model turbosprężarki

4. Wymiary wału

5. Maksymalna prędkość robocza

6. Temperatura robocza w miejscu łożyska

7. Metoda smarowania

8. Wymagany materiał na klatkę

9. Wymagana ilość i roczne zapotrzebowanie

10. Rysunek lub próbka, jeśli jest dostępna

Informacje te pomagają inżynierom określić, czy istniejący model jest odpowiedni, czy też wymagany jest projekt dostosowany do indywidualnych potrzeb.

Typowe zastosowania

Te konfiguracje łożysk do wysokich prędkości można stosować w zespołach turbosprężarek związanych z zastosowaniami serii GT i GTX, w tym:

· Turbosprężarki do pojazdów osobowych

· Turbosprężarki do pojazdów użytkowych

· Naprawa i regeneracja turbosprężarek samochodowych

· Wydajne układy turbosprężarek

· Elementy zamienne turbosprężarki

· Wysokoobrotowe zespoły obrotowe

Konkretny model powinien być zawsze dopasowany do odpowiedniej konstrukcji turbosprężarki, a nie wybierany wyłącznie na podstawie typu pojazdu lub wymiarów nominalnych.

Często zadawane pytania

Czym te łożyska różnią się od łożysk konwencjonalnych?

Łożyska turbosprężarki pracują przy wyższych prędkościach obrotowych i bardziej wymagających warunkach termicznych i smarnych. Dlatego ich konstrukcja wymaga dokładniejszego uwzględnienia luzu, wykończenia powierzchni, konstrukcji koszyka, smarowania i dokładności wymiarowej.

Jaka jest maksymalna prędkość dostępnych modeli?

Spośród wymienionych modeli, HP5.218G34.2 ma najwyższą ograniczoną prędkość wynoszącą 180 000 obr/min. Inne modele mają prędkość 150 000, 120 000, 100 000 lub 80 000 obr./min, zgodnie z ich indywidualnymi specyfikacjami.

Czy wszystkie modele są przystosowane do pracy w temperaturze 600°C?

W dostarczonych specyfikacjach dla wszystkich sześciu modeli podana jest temperatura ograniczona do 600°C. Nie należy jednak interpretować tego jako uniwersalnej temperatury pracy łożyska. Rzeczywista dopuszczalna temperatura zależy od położenia łożyska, materiału koszyka, środka smarnego, prędkości, obciążenia i warunków chłodzenia.

Czy klatki PEEK można stosować w turbosprężarkach o dużej prędkości?

Tak, konfiguracje klatek PEEK można stosować w wybranych zastosowaniach wymagających dużych prędkości. Jednakże przy wyborze koszyka należy wziąć pod uwagę prędkość, temperaturę, smarowanie, obciążenie mechaniczne i konkretną konstrukcję łożyska.

Czy BMT może produkować niestandardowe łożyska turbosprężarek?

Tak. BMT ma doświadczenie w opracowywaniu łożysk niestandardowych i może ocenić niestandardowe wymiary, materiały koszyków, luzy i wymagania aplikacji w oparciu o rysunki klienta, próbki lub specyfikacje techniczne.

Jak wybrać pomiędzy HP60G01 a HP0822G07?

Obydwa modele mają średnicę wewnętrzną 8 mm, średnicę zewnętrzną 22 mm, ograniczoną prędkość 150 000 obr/min i są przeznaczone do zastosowań GT25R, GT28R, GT30R i GT35R. Ich kluczową różnicą wymiarową jest wysokość: HP60G01 to 53,73 mm, natomiast HP0822G07 to 41,95 mm. Właściwy wybór należy zatem potwierdzić w odniesieniu do zespołu turbosprężarki i wymiarów montażowych.

Czy luz łożyskowy wpływa na wydajność turbosprężarki?

Tak. Luz wpływa na tworzenie się filmu olejowego, wytwarzanie ciepła, ruch wału i stabilność wirnika. Zarówno nadmierny, jak i niewystarczający luz może powodować problemy, dlatego odpowiednią wartość należy określić na podstawie wału, obudowy, temperatury, prędkości i warunków smarowania.

Czy mogę zamówić próbki przed masową produkcją?

Dla odpowiednich projektów można zorganizować przykładową ocenę. Dostarczenie istniejących łożysk, rysunków, modeli turbosprężarek lub wymagań wymiarowych pozwala BMT potwierdzić odpowiednią specyfikację przed produkcją na większą skalę.