Le choix du laiton ou d'autres matériaux semi-doux pour les roulements de journaux chez les turbocompresseurs, en particulier pour le roulement de poussée, est principalement entraîné par leur capacité à intégrer des débris et à maintenir un film de liquide hydrodynamique entre la tige et la surface de palier. Voici pourquoi:
-
Embeddabilité: Les matériaux semi-doux peuvent intégrer de petites particules de débris qui peuvent entrer dans le système d'huile, les empêchant from provoquant une notation ou des dommages à l'arbre le plus dur. Ceci est crucial dans l'environnement à haute vitesse et à température à haute température d'un turbocompresseur où l'usure est des préoccupations importantes. Veuillez prévenir la rupture turbo causée par la contamination par l'huile. Cela contraste avec des matériaux plus durs, qui pourraient rayer ou marquer l'arbre.
- Lubrification hydrodynamique: Le matériau semi-doux permet la formation d'un film de liquide hydrodynamique, où la pression d'huile soutient l'arbre et empêche le contact direct métal-métal. Cela réduit la friction et l'usure, améliorant la durée de vie du roulement. La source suivante est from Garrett Installer Connect Training
- Conformabilité: Ces matériaux peuvent être conformes à de légères désalignements ou imperfections dans l'arbre, garantissant une distribution plus uniforme de la charge et réduisant les concentrations de contraintes localisées. La source suivante est from Garrett - Advancing Motion
Le concept de distribution de la charge et de réduction des concentrations de contraintes localisés est crucial pour garantir la longévité et les performances des roulements de turbocompresseur. Voici une explication plus détaillée:
Distribution de chargement:
Dans un turbocompresseur, la charge se réfère aux forces exercées sur le système de roulement en raison des vitesses de rotation élevées de la turbine et des roues du compresseur. Ces forces peuvent être radiales (agissant perpendiculaires à l'arbre) et axiales (agissant le long de l'arbre). Un système de roulement bien conçu vise à répartir ces charges uniformément à travers la surface du roulement. Cela empêche une usure excessive sur des zones spécifiques, ce qui pourrait entraîner une défaillance prématurée.
Concentrations de stress:
Les concentrations de stress sont des zones où le stress est significativement plus élevé que le matériau environnant. Ceux-ci peuvent se produire en raison de divers facteurs, tels que:
- Discontinuités géométriques: Des coins nets, des encoches ou des changements soudains du diamètre de l'arbre peuvent créer des concentrations de contraintes.
- Défauts matériels: Les défauts ou les inclusions dans le matériau de roulement peuvent l'affaiblir et entraîner des concentrations de stress.
- Désalignement: Si l'arbre et le roulement ne sont pas parfaitement alignés, cela peut entraîner une distribution inégale de charge et des concentrations de contraintes.
Réduction des concentrations de stress:
Plusieurs stratégies de conception peuvent aider à réduire les concentrations de stress dans les roulements de turbocompresseur:
- Rayons de filet: L'ajout de coins lisses et arrondis (filets) lors de discontinuités géométriques aide à distribuer le stress plus uniformément.
- Sélection des matériaux: Le choix des matériaux avec une résistance élevée et une ténacité peut résister aux concentrations de stress et empêcher la propagation des fissures.
- Finition de surface: Une finition de surface lisse sur l'arbre et le roulement réduit le frottement et minimise l'initiation des concentrations de contraintes.
-
Lubrification appropriée: Le maintien d'un film de liquide hydrodynamique entre l'arbre et le roulement aide à distribuer la charge et à réduire l'usure.
Prévention de la rupture turbo causée par la contamination par l'huile
Conclusion:
En distribuant efficacement la charge et en minimisant les concentrations de contraintes, les roulements de turbocompresseur peuvent fonctionner de manière fiable sous des vitesses et des charges élevées. L'utilisation de matériaux semi-doux dans les roulements de journaux est une stratégie clé pour atteindre cet objectif, contribuant à la performance globale et à la durabilité des turbocompresseurs.
Alors que Les roulements à billes offrent des avantages En termes de vitesse de réponse et de durabilité, leurs coûts et difficultés de reconstruction plus élevés font des roulements de journaux avec des matériaux semi-doux un choix pratique et fiable pour de nombreuses applications de turbocompresseur, en particulier celles où la rentabilité et la facilité de maintenance sont des considérations importantes.