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抛丸器叶轮

更新:2017-6-3 8:07:47点击:
  • 产品品牌山东朗泰
  • 产品型号Q034
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产品介绍

为提高抛丸叶片(也称叶轮叶片)使用寿命,除在材料上改进外,人们总想在叶片外形上作适当改进,使既能提高抛丸速度,又能延长使用寿命。 国外早已大力推广园孤曲线叶片,然而往往不能如愿以偿,大力推广倾斜叶片,然而由于介绍得不深入,没有被人们了解。

1、叶轮叶片形状的国外情况: 在国外上世纪就将曲线叶片当作技术创新大力宣传和推广,美国潘伯(Pangorn)公司在上世纪70年代的第五届国际铸造博览会(GIFA)上展出了RK型曲线叶片抛丸器, 日本太平洋株式会社等公司购买了该公司这项专利;比利时的工程师里昂·鲁藤创造了“鲁藤涡轮机”型抛丸器加以宣传;在我国也在这时候引进不少装有曲线叶片抛丸器的抛丸机械,但用的不是很好,大部分企业用了不久就更换成国产直叶片了,而国外曲线叶片宣传并没有停歇。

2、叶轮叶片形状的国内情况: 国内对曲线叶片也早有关注,尤其是铸锻所有关人员在参加第五届国际铸造博览会上带回了不少有关资料,做出样品试验也在抛丸试验研究课题中做了各种曲率曲线叶片的试验,其园孤曲线叶片效果并不理想。由高速摄影机拍出的有些曲线叶片的弹丸抛出速度低于设计的速度,而捡查叶片磨损程度时发现叶片出口段有部分本没有磨损痕迹,分析其原因是由于设计园孤曲线叶片按哥氏力为零而设计(或略大于零)的,目的弹丸在叶片运动时对叶片压力小,磨损少。对于圆弧曲线叶片,弹丸在进入叶轮叶片的初期,其速度还小于叶片速度时,是在加速,其速度方向也按其本身规律随着改变,加速到某一速度时,其速度(不是叶片速度)方向和叶片的曲面切向一致了,就开始脱离叶片和曲线叶片切向平行自由直线飞行,而叶片按其曲率继续弯曲,两者分道扬镳,不同曲率半径叶片(只要是圆弧的)都有这种情况,不过脱离叶片位置不同而己,曲率半径大的靠前,反之靠后。即使曲率半径稍大点曲线叶片,弹丸对叶片有一定压力(即有一定哥氏力),在还不够大时,由理论力学告诉我们:一个物体要运动起来,要改变方向,或要加、减速度(即要改变运动状态),一定要有作用在这个物体上的推动力,显然,弹丸在叶片上运动,要被加速的动力来自叶轮的叶片的摩擦力的传递,如哥氏力不大,其推动(或称带动)弹丸运动的摩擦力难以加速弹丸,使得弹丸抛出速度与计算有差距。 另一种情况是叶片磨损集中了,在某段反而严重了,叶片某段磨损到一定程度即不能再用,整个叶片即报废,得不偿失。 我国引进的曲线叶片抛丸器用一段时间后不用的原因可能和上述原因有关。 新叶片,表面较粗糙,摩擦力较大,足以加速弹丸运动,当叶片表面磨光后,摩擦力小了。这就是引进曲线叶片,用了一段时间后,不好用的原因之一。 再是曲线叶片的曲率半径一般稍大于哥氐力为零时半径,使用一段对间后,出口处磨损了一些,使达到哥氐力为零时半径,是不好用原因之二。 通过对国外宣传曲线叶片的介绍,对照试验情况进行分析,认为结果值得怀疑。例如“鲁藤涡轮机”型抛丸器,似乎是单一曲率圆弧,其只想象地作出曲线叶片出口处的相对速度和叶轮切向速度的合成抛出速度,所示,是否是试验(高速摄影拍得)或计算获得不得而知。 和我们试验的上述分析有相同之处。 也就是说弹丸法向速度(叶轮是一整体,叶轮上每个点都互相牵连,法向速度互相平衡,对外永远为零,叶片上自身每点的速度是园周速度(也称切向速度)也是绝对速度。)可能在叶片某点变为零了(即哥氐力为零),脱离叶片自由飞行了,有使用经验的人一看曲线叶片,就会认为:这种叶片在开始的时候可能好用,用了不长时间后, 可能就不好用了; 而用径向直叶片绝对没有这种情况。 这也是直线叶片至今一直没有被否定掉的原因所在。图1“鲁藤涡轮机”曲线叶片 那么曲线叶片形状是怎样得出来的呢? 没有看到国外全面阐述曲线叶片形状学方面文献,只看到零星分散在介绍曲线叶片的商业文章中的一些叙述。笔者同事写了一篇《曲线叶片圆孤半经的确定》的文章,对曲线叶片作了全面分析,其 圆 弧 叶 片 半 经 计算 公 式 是 ρ ≥ρmin=3/4。依此公式作出曲线叶片基线,此公式和文献[的假设条件相同,即自原点到假设计算点的哥氏力为零(或接近零)求得的,大概“鲁藤涡轮机”型抛丸器可能也是这样分析的,因为是单曲率中心的园孤,只是原点到计算点的哥氏力都为零(或接近于零),当弹丸进入叶轮叶片加速到该点(即计算点)叶片的速度后就会脱离叶片自由直线飞行,得不到叶片对它的加速,抛出速度反而低。上述叶片自身每点哥氏力为零的曲线叶片曲率半径计算公式来源各不相同,但计算都会得到同样的公式,但是对它的认识各不相同,造成应用就有曲线叶片分析图很大差别。 这为零是指曲线叶片上,叶片自身每点哥氏力为零(即法向速度亦为零),非处于叶片该点的弹丸就自动变为哥氏力零(也是非弹丸法向速度为零),如果弹丸速度低于叶片该点的速度时,要加速(曲线叶片既要加大法向力,还要改变方向),要加速和改变速度方向都要有哥氏力才做到,哥氏力并不为零,而且是巨大的(因为法向速度除其数值由零变大外,其方向要随叶片曲率急聚改变,这要付出巨大哥氏力才行,哥氏力反而大了,直线叶片的法向速度只有数值改变,方向不改变,相对说来,哥氏力要小些),在磨损叶片同时加速弹丸速度,一当弹丸得到哥氐力为零的速度时就脱离叶片自行飞出了。就叶片整体而言同样要磨损,不过集中了,所以有很大局限性,叶片磨损,开始时小,中间大(并不比直线叶片小), 而后接近计算点时小了,造成中间段有巨大哥氐力,国外也有相类似情况,就是这种情况。

3、倾斜叶片: 以上情况在撰写《现代抛丸器几限个疑点的质疑》一文中就注意到了,并和同事们作了严格的分析计算,整理成文章发表有关杂志上。 笔者是根据题义,将自计算原点到计算点距离缩小,使速度变化率缩小(即改变法向力大小和方向),需要哥氏力小了因而叶片磨损小了。 定出一些“典型点” 的哥氏力为零的曲率半径: 即算出Rk=1.0R0,1.5R0,2.0R0,2.5R0,3.0R0的相应的 ρmin=0,0.84,1.30,1.72,2.12数值作出园孤,再联接各线的交点,恰好是一直线,这就是倾斜叶片基线。分折图3可知:基线上1,2,3,4,5五点的法向力变化率小了,因为其基线方向不变化,在变化过程中哥氏力小了,到了计算点上哥氏力为零了,可以推算,在此1-5基线上每一点的弹丸哥氏力基本上为零的,而其速度在叶片中该一点上若小于叶片速度就要图3倾斜叶片分析图 被叶片加速到叶片速度,因而弹丸处于叶片该点本身的速度就是绝对速度,又永远小于后一点园孤处的叶片绝对速度,要被后一点园孤叶片加速,使弹丸等于后一园孤叶片的绝对速度,永远不会自由飞出,可以看出其变化率小了,其哥氏力也小了,直到叶片出口处被抛出为止,这时出口处才名符其实

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