101 de mecanizado de propulsor: Procesos, eficiencia de diseño y aplicaciones | Mecanizado CNC Falcon

Desde el aeroespacial hasta el HVAC, los impulsores son los caballos de batalla de la dinámica de fluidos, convirtiendo la energía de rotación en presión y flujo. Este blog analiza varios aspectos de la fabricación del impulsor, responde a sus preguntas sobre la diferencia entre un impulsor y una hélice, y analiza los enfoques de diseño avanzados en busca de la madre de todas las eficiencias.

¿Cómo se fabrican los impulsores?

La Fabricación de propulsores requiere una combinación de dibujos de ingeniería avanzados y mecanizado de precisión. Aquí hay una vista de instantánea del proceso:

Diseño y simulación

La fabricación moderna del impulsor comienza con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) para definir la geometría de la pala, las relaciones de presión y las trayectorias de flujo. Otros aspectos, tales como los ángulos de entrada/salida y el ángulo de polarización, pueden fijarse por adelantado y optimizarse utilizando una metodología de superficie de respuesta (RSM) basada en la eficiencia y el par.

Determinación del material

Los materiales comunes para los impulsores incluyen aluminio de aleación, aceros inoxidables y resinas de ingeniería con un rendimiento mecánico superior. En el caso de los compresores centrífugos para vehículos de pila de combustible, se prefieren las aleaciones livianas y duraderas debido a problemas de pérdida de energía.

Producción de preformas

La preforma generalmente se fabrica mediante un proceso de fundición (a menudo un proceso de fundición fina) para crear una forma casi de red. Como medida adicional de garantía, los parámetros del proceso de fabricación requieren forjar secciones críticas para mejorar la integridad estructural. En el caso de los impulsores a base de resina (por ejemplo, sopladores centrífugos), la mayoría de las veces, la soldadura láser se usa para unir las palas huecas a un cubo rotador mientras está bajo compresión axial.

Mecanizado CNC

Los perfiles de cuchilla complejos con tolerancias micras se procesan en máquinas CNC de varios ejes.LJZCNC es un servicio de mecanizado de 5 ejes para proporcionar superficies mecanizadas lisas en los impulsores utilizados para reducir la turbulencia.

Acabado y pruebas

Una vez que se completa el mecanizado, las piezas recibidas pueden sufrir equilibrio, pulido y recubrimientos como niquelado. El rendimiento operativo del impulsor se puede verificar mediante la realización de pruebas hidrodinámicas en un entorno de laboratorio.

Impulsor frente a hélice: las diferencias importantes

Aunque tanto un impulsor como una hélice tienen palas giratorias, son diferentes en sus funciones y diseños de aplicación:

Función:

Un impulsor está destinado a mover fluidos a través de un conjunto (ej., bombas y compresores) haciendo que el fluido se acelere radialmente (hacia afuera desde el centro) o axialmente (lejos de la dirección de rotación de la cuchilla). Una hélice está diseñada para crear empuje para mover un vehículo (barco, Dron) a través de un fluido (aire o agua).

Diseño:

Los impulsores generalmente tienen cuchillas que están encerradas para crear un flujo dirigido del fluido. Las hélices suelen tener palas abiertas diseñadas para un empuje máximo debido a la disminución de la resistencia cuando se mueven a través de un fluido.

Las hélices construyen empuje por algunas razones diferentes a las que un impulsor lograría su aumento de presión para una aplicación. Las hélices buscarían la relación empuje-potencia en busca de eficiencia. Un impulsor puede suministrar potencialmente el fluido a una presión requerida basada en el diseño, que es esencial para la estabilidad del flujo y el rendimiento del flujo a lo largo del tiempo.

Aplicaciones:

Impulsores: turbocompresores, compresores de pila de combustible, bombas industriales.

Hélices: motores fuera de borda para embarcaciones, aviones y turbinas eólicas para la generación de energía.

¿Qué constituye un diseño de impulsor eficiente?

Un diseño eficiente del componente de la pala se reduce a comprometer el rendimiento aerodinámico, el rendimiento del material resistente y la capacidad de fabricar las palas:

Optimización de la geometría de la cuchilla

Los ángulos de salida y los ángulos de polarización pueden ser cruciales para las relaciones de par y lo eficiente que es en el rendimiento máximo. Los ángulos más grandes de la salida maximizarían la eficiencia energética de transferencia, que es especialmente importante para un convertidor de par automotriz. En el mismo sentido, el diseño de la cuchilla se ha creado entre bastidores utilizando CFD, lo que ayuda a prevenir el potencial o riesgo de turbulencia o cavitación.

Innovación material

Los materiales de aleación de paredes delgadas, resistentes y de alta resistencia crearán un diseño óptimo de la cuchilla del impulsor debido al peso minimizado y la resistencia minimizada del material a la presión. Con el uso emergente de la fabricación aditiva, se podrían utilizar nuevos diseños que aceleren el uso de una geometría única para

Pique el interés de los propietarios.

Acabado de superficie

Cuando el impulsor está pulido, reduce las pérdidas de fricción. Los revestimientos están disponibles, y el DLC (carbono similar al diamante), por ejemplo, es más resistente a

Desgaste y corrosión.

Flexibilidad operacional

El impulsor que sea más ideal será el más eficiente en todas las cargas. Por ejemplo, es fácil optimizar el diseño de un impulsor de compresor centrífugo para tener características de rendimiento planas o una curva de rendimiento plana a través de las variaciones operativas en la carga.

Aplicaciones industriales y capacidades CNC LJZ

Ya sea un compresor de celda de combustible, un convertidor de par automotriz o propulsión de empuje en una embarcación (marina), los impulsores suelen constituir el diseño ideal.

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