带花键孔的离心式涡轮叶轮结构

上次在车间做五轴试切首件的时候，叶尖残留的接刀毛刺卡进了蜗壳流道，整台试验台的振动值直接超了阈值，拆检的时候才发现最初的叶片前缘圆角做的太锐，切削时让刀量比仿真值大了0.12毫米。这次重构模型的时候特意把叶根过渡区的曲率做了连续调整，没有用之前那种分段拼接的曲面，避免跨格式转档的时候出现面的破碎，之前试过把文件导去做流场仿真，碎面会让网格划分的时候出现二十多个负体积，前处理要耗掉大半天时间补面。中心的花键孔我特意核对了渐开线的齿形公差，没有直接调用标准件库的现成模型，之前做样机的时候用过库里面的花键，装配的时候轴和孔的侧隙留的不均匀，高速转起来花键副的磨损比预期快三倍，这次把齿侧的配合公差带按实际工况做了偏移，既保证装配的时候能顺利推入，又不会在满负荷运转的时候出现冲击窜动。叶片的型线是参考了实际工况下的气流入射角调整的，没有完全照搬教科书上的等角螺线，之前做竞赛实训的时候见过队友做的等厚叶片，高转速下叶尖的形变量超过了许用值，运转时蹭到蜗壳内壁直接打坏了整轮叶片，这次把叶片从根到尖的厚度做了渐变，靠近轮毂的位置留足了强度余量，叶尖位置减薄来降低转动惯量，同时把叶片的出口安装角做了微小的偏置，减少气流离开叶轮时的尾迹损失。做曲面的时候反复检查了相邻面的G2连续性，之前有版本在叶片吸力面和轮毂的交接处出现了曲率突变，拿去做铸造的时候那个位置容易出现缩松缺陷，成品做动平衡的时候去重量比正常情况多了两倍，还很难找到不平衡量的准确位置。花键孔的端面我特意加了0.2毫米的倒角，不是随便加的工艺角，之前压装轴的时候没有倒角，孔口的锐角刮掉了轴表面的防锈涂层，运转一段时间后锈迹夹在花键配合面里，拆检的时候花键都出现了轻微的咬合损伤。整个模型的曲面我都做了缝合检查，没有自由边也没有重叠面，不管是拿去做数控加工编程还是做铸造模的分型，都不用再花时间修补几何缺陷，之前帮师弟改参赛模型的时候，他的叶轮模型有四十多个开放边，拿去3D打印的时候打出来的叶片有好几处缺肉，最后赶不上交稿时间只能弃赛。其实做这种叶轮最容易忽略的就是叶片之间的流道顺滑度，很多人做的时候只关注单个叶片的型线，忽略了相邻叶片构成的流道截面变化率，这次我逐段核对了流道从入口到出口的截面面积，保证是均匀渐变的，不会出现局部的气流加速或者滞止，之前测过一版截面突变的模型，效率比设计值低了近八个百分点，还在特定转速下出现了强烈的气流啸叫。