Как посчитать шаг импеллера?
Молодой человек, подобные вопросы задают/вали (и на них отвечают/чали) на всякого рода партактивах и комиссиях. Здесь место для обмена информацией на основе доброжелательности и общей заинтересованности. Никаких задач по получению “особенно-выдающихся” ТТХ я не ставил. Интересно и очень полезно было освоить проектирование и производство сложного и точного изделия (ducted fan) в аддитивной технологии. Также полезным был этап сбора информации и создание расчётных моделей. Хотя дизайн импеллера был, в общем собирательным и основывался на имеющихся в наличии коммерческих образцов EDF. С ними потом и сравнивались построенные прототипы. На испытаниях замерялись в основном статическая тяга в зависимости от мощности источника питания, а также радиационная температура и скорости потока на входе и выходе. Все модели имели кроме того входные и выходные насадки расчётной геометрии. С ними также были проведены различные эксперименты. По каждой модели были сделаны краткие резуме, видео с данными были выложены на You Tube и на ветке этого Форума: rcopen.com/forum/f101/topic372604 В общем и целом результаты были вполне удовлетворительными как по части общей конструкции, так и по достигнутым результатам. Замеры статической тяги и скоростей потока для разных моделей помогли проверить качество расчётов и правильность выводов эмпирической теории. На одном из печатных EDF 64 был построен и облётан контурный Su 34. Собственно, вернулся к этой теме только для того, чтобы закончить конструкцию сборного 8 -и лопаточного ротора для EDF 80. Этот EDF испытывался с 14-и лопастным полнопечатным ротором (ABS) и дал весьма средние характеристики тяги, главным образом из-за отсутствия оптимального источника питания для 1kW мотора. Но конструктивно эта модель была лучшей, имея дюралевый статор и возможности по изменению геометрии потоков. Ну вот, собственно и весь “отчёт”.
Валентин! Конечно, могу выложить stl лопатки, но лучше иметь весь ротор в сборке (ступицу с гнёздами и spinner), чтобы полнее понимать конструкцию. Пробный вариант я вчера собрал, выявил дефекты печати в ступице (надо поменять позицию на 180º) и теперь должен напечатать заново. Ну и комплект лопаток. Когда я это сделаю, покажу, а тогда и выложу.
…я обычно обрабатываю получившиеся детали руками и у меня подобных температур не возникает.
PLA не только “плывёт” (и закусывает инструмент) при повышении температуры, например при сверлении глубоких каналов или при проточке на станке, но ещё и имеет очень низкий коэффициент уноса материала при обработке абразивами/надфилями/напильниками. Поэтому доработка PLA обычно заключается в прохождении облойных кромок, рассверливании до 10% каналов и склейке в основном циакрином и эпокси с заполнением стыков. Попытка ошкуривания поверхности перед грунтовкой разлохмачивает верхний слой. Поэтому лучше это делать после 1 слоя грунта. Ну и точные сопряжения на малых размерах с этим материалом получаются плохо. А вот однослойная печать высоких “стаканных” пространственных фигур получается хорошо вследствие относительно низких температур. Как и, например печать нервюр с заполнением геодезической сеткой.
PLA не только “плывёт” (и закусывает инструмент) при повышении температуры, например при сверлении глубоких каналов или при проточке на станке
Вы не знаете, когда наступает срыв потока на лопасти в импеллере? Есть ли методика расчета?
Поэтому доработка PLA обычно заключается в прохождении облойных кромок, рассверливании до 10% каналов и склейке в основном циакрином и эпокси с заполнением стыков.
Хм… странно, у меня совсем другой опыт работы с PLA… Вот такие шарики я делал из деревянного PLA к новому году:
Печатается одним куском с поддержкой из того же материала.
Соответственно, очень много работы по удалению поддержки, шкурению и полировки растворителем.
Кстати, растворителем PLA клеится на ура, сильно лучше чем циакрином и эпоксидкой.
Хм… странно, у меня совсем другой опыт работы с PLA… сильно лучше чем циакрином и эпоксидкой.
Сергей!
Собственный опыт бесценен. Его надо приумножать, лелеять и пользоваться:)) Чем больше Вы будете работать в этой технике, тем больше узнаете и тем дальше отодвинете горизонты… Однако, мы говорим о разных вещах. Я всегда имею в виду “детали машин и механизмов”, спроектированные в технике цифрового дизайна и изготовленные в аддитивной технике (методом добавления материала) 3D printing. Попробуйте на своём принтере, например, изготовить макет шасси для модели-копии. У меня как раз такой проект на ходу и я с удовольствием поделюсь архивами для сторонних изготовителей (всегда любопытно увидеть собственную разработку со стороны). Тогда и сможете прочувствовать нюансы материалов, детали настроек принтера, особенности обработки (пока не проектирования) напечатанных деталей с целью попадания в допуски сборки и функционирования.
Для примера вот такое фото: сборка макета стойки шасси (Як-1, 1:8) (справа) выполненная (печатные детали) из PLA в зоне шлиц-шарнира. Слева, тот же шлиц-шарнир уже в варианте прототипа лётной модели, изготовленный из ABS. Даже на фото видны отличия пластиковых деталей в части их подгонки, терминации кромок и комбинации с металлическими деталями.
Кстати, у меня нет опыта работы с растворителем PLA. У нас он продаётся на Mercado Libre (свободный Inet рынок), но как-то нужды особой в его покупке я не увидел, обходясь традиционными для конструктивов компаундами и клеями. Ведь, повторяю, подобные узлы, как правило относятся к гибридным сборкам, то есть соединениям пластика с металлом, деревом или другими полимерами или композитами.
Вы не знаете, когда наступает срыв потока на лопасти в импеллере? Есть ли методика расчета?
В общем и целом тогда же, когда и в простом пропеллере… Вам надо начать именно с теории пропеллера, поскольку ducted fan - это частный случай многолопастного п. Теория п. достаточно хорошо прописана в советских учебниках по аэродинамике. А вот теории DF что-то не припоминается. Есть огромная библиография по расчётам насосов, но там другая среда и другие физические феномены (кавитация). В англоязычной литературе теория DF хорошо прописана, вплоть до модельного уровня. Могу дать ссылки или просто выложить из моего архива. Например, в прекрасной книге “Model Aircraft Aerodynamics” есть хорошо иллюстрированная глава Теория Пропеллера с заключительной темкой именно о DF. Но с преамбулой, что это сложно и здесь не рассматривается, хотя основные моменты теории списаны именно с 2-х лопастного случая простого п. Из доступного в архиве есть пара обзорных статей на тему моделирования DF UAV Theory O.J.Ohanian (набить в Google). В них теория DF изложена на вполне доступном тех. eng. Есть, в том числе, и расчёты эффективности DF в зависимости от угла pitch от которого, собственно и зависит скорость потока и распределение эпюр давления на лопатке. Надо внимательно почитать и посмотрть таблицы и, я думаю, какой-то алгоритм расчёта критических параметров, приводящих к срыву потока на лопатке, обязательно проклюнется.
Вам надо начать именно с теории пропеллера
Собственно, все прописано в этой книге: “Основы теории крыльев и винта”, Г. Глауэрт, 1931. Tеория винта изложена и как частный случай может приложена к ветряку и вентилятору (импеллер). “Добрые” советские дяди уже перевели её для Вас. Вот здесь можете её забрать:
www.dropbox.com/s/…/Main_rotor%26wing.djvu?dl=0
А в простейшем выражении: Vtip blade =pi x D x n </= 250 m/s (avg. sound velocity).
www.dropbox.com/s/…/Propellery.djvu?dl=0
А здесь наиболее полная версия на русском:“Воздушные винты”, Александрова. 1951. С такой разложенной по полочкам прикладной теорией можно построить весьма качественный импеллер. Успехов.
На печать времени уходит немного, а вот на доработку… За рабочую неделю, по вечерам, удалось доработать 5 лопаток. В основном, использовались бархатные ювелирные надфили, Dremel с насадками (вплоть до фетра с пастой), гладилка (штихель для дерева) и губки с абразивом. После механической обработки напылялся полиуретановый фон (Rust Oleum) с последующей шлифовкой и новым напылением. Ступица и спиннер были рассверленына станке до рабочего диаметра 6 мм и склеены цианакрилом. затем шпаклёвка в аэрозоле. После доработки всех напечатанных лопаток, импеллер будет собран и проточен на токарном станке для получения опимальной центровки на оси.
www.dropbox.com/s/…/Propellery.djvu?dl=0
А здесь наиболее полная версия на русском:“Воздушные винты”, Александрова. 1951. С такой разложенной по полочкам прикладной теорией можно построить весьма качественный импеллер. Успехов.
Не открывается, не смотря на все советы в программе “Акробат”???
На печать времени уходит немного, а вот на доработку
У меня вот почему то при печати высоких и тонких моделей, трескается по слоям.
Ширину лопасти есть толк делать большой? или как у пропеллера процентов 8 делать от диаметра?
в программе “Акробат”???
Иосиф!
Книга в формате DjVu. Вам надо установить DjVu reader и книга откроется автоматом. Успехов и здоровья.
почему то при печати
Если Вы внимательно читали мои посты о технологии печати единичной лопатки, то должны были обратить внимание на результаты качество vs. printing position. Лопасть ДОЛЖНА печататься лёжа. А основание - стоя. Тогда сопряжение основание - ступица будут иметь удовлетворительное разрешение, а лопатка удовлетворительную прочность вдоль главной оси. Но качество поверхности после печати будет низким и требует доработки (со шпаклёвкой). В случае большой детали это совсем не сложно, надо только иметь шаблоны и следить за весом. Но это плата за возможность полукустарного индивидуального производства детали со сложной геометрией. Кстати, импеллеры для турбин, в основном дорабатывают на CNC из отливок, покупая готовые заготовки, чтобы не тратить время и деньги на стружку. Вопрос о геометрической форме лопасти следует увязывать с расчётной моделью имп.(вентилятора), а не сравнением с пропеллером.
У них разные задачи. Ширина лопатки, и-в, например, напрямую связана с эффективностью пропускания потока между соседними лопатками. Посмотрите на свой и. сбоку и Вы увидите и поймёте как ширина (и угол установки) лопатки влияет на создание щели-туннеля, в котором разгоняется поток. А пропеллер ведь работает в свободном потоке.
P.S. А вообще, именно умение оптимизировать дизайн детали и настройки принтера для получения удовлетворительного соотношения: качество-прочность и отделяет простого пользователя 3D принтера, печатающего в основном с чужих stl, от грамотного проектировщика (digital 3D print prototyping) и опытного оператора печатающей машины. В идеале надо стремиться к совмещению этох функций. На дистанции, не зная ни вашего дизайна, ни принтера, ни програмы slicer, которой Вы пользуетесь, ни материала из которого печатаете (ABS?) трудно дать совет. Вам бы, по-хорошему, нужно было открыть тему о разработке такой ВМУ на базе 3D printing. И начать с проектной части с увязкой её с технологией изготовления. Это как хлеб печь. Вроде у всех мука, дрожжи, вода и печь, а хлеб разный получается.
После доработки всех напечатанных лопаток, импеллер будет собран …
Лопатки к ступице будут приклеиваться? Если не секрет, каким клеем пользуетесь для этого?
Лопатки к ступице будут приклеиваться? Если не секрет, каким клеем пользуетесь для этого?
Нет секретов. Проект не коммерческий, поэтому делюсь всем, что может быть полезным для других. В этом идея всех форумов. Использую для склейки/блокировки деталий из печатных материалов аргентинскую версию (US Dupon, естественно) цианакриловой композиции: “La Gotita”. Прочность на разрыв/отрыв склейки сравнима с прочностью материала. На PLA возможна расклейка плоского шва ацетоном. Для ABS нужно убедиться в отсутствии ошибок, поскольку склейка неразьёмна. Лопатки устанавливаются по достаточно плотной посадке типа “ласточкин хвост”. На рисунке хорошо видна геометрия стыка. При печати: “основание вверх, лопатка горизонтально” и правильно выбранных допусках на печать соединений, такая геометрия легко реализуется с лёгкой доводкой сборочных поверхностей надфилем.
Несколько фоток, чтобы закрыть стихийно образовавшуюся ветку в этой темке: “совсем не об этом”. 8-и лопастной импеллер сборной конструкции закончен. Лопатки, ступица, спиннер были отпечатаны (ABS), доработаны (со шпаклёвкой) и собраны на цианакриле. Готовый ротор покрывался фоном и чёрным тоном (Rust Oleum). Установлен через переходник (дюраль) на ось мотора. Когда будет время, испытаю сборку на стенде. stl files могу выложить. Dixi.
Несколько фоток, чтобы закрыть стихийно образовавшуюся ветку в этой темке: “совсем не об этом”. 8-и лопастной импеллер сборной конструкции закончен. Лопатки, ступица, спиннер были отпечатаны (ABS), доработаны (со шпаклёвкой) и собраны на цианакриле. Готовый ротор покрывался фоном и чёрным тоном (Rust Oleum). Установлен через переходник (дюраль) на ось мотора. Когда будет время, испытаю сборку на стенде. stl files могу выложить. Dixi.
Шаг лопастей какой то маленький ) тяга будет не очень.
Шаг лопастей какой то маленький ) тяга будет не очень.
Шаг (крутка) лопасти выбирается в соответствии с мощностью мотора и его kv. И в теории EDF угол верхней части выбирается обычно около 30-32º. Что и было реализовано в данной конструкции. Есть эмпирический график с наилучшими значениями угла, который показывает лучшую эффективности крутки лопатки именно в этом диапазоне. Если вы угол увеличите, то будет турбулентное торможение потока, если уменьшите, холостая работа лопатки. А тяга есть производная от многих переменных. Когда Вы дойдёте в своей конструкции до замера тяга vs. хххх, то убедитесь в справедливости этого утверждения. Надеюсь, что Вы нас порадуете результатами.
Шаг (крутка) лопасти выбирается в соответствии с мощностью мотора и его kv. И в теории EDF угол верхней части выбирается обычно около 30-32º. Что и было реализовано в данной конструкции. Есть эмпирический график с наилучшими значениями угла, который показывает лучшую эффективности крутки лопатки именно в этом диапазоне. Если вы угол увеличите, то будет турбулентное торможение потока, если уменьшите, холостая работа лопатки. А тяга есть производная от многих переменных. Когда Вы дойдёте в своей конструкции до замера тяга vs. хххх, то убедитесь в справедливости этого утверждения. Надеюсь, что Вы нас порадуете результатами.
Большая ошибка не “привязывать” шаг (угол установки сечения) к оборотам при номинальной мощности. В зависимости от коэффициента перекрытия эффективность лопасти можно увеличить применяя переменный шаг. Имеет значение и выбранный профиль с значениями рабочих углов атаки зависящих от местных Re.
Большая ошибка…
Estimado Jose!
В вентиляторах (импеллерах) так и делается (так сделано и на этой модели, естественно). Pitch - величина переменная. У корня лопатки (можно видеть на scrin shot Solid Works) угол атаки ок. 42º , а на излёте кромка повёрнута уже на 32º. Если бы этого не было лопатка бы не разгоняла поток, приходящий от корня (где скорость его минимальная). А это, согласитесь, немалая часть общего п. Профиль лопатки также был выбран из подобия с аналогичным коммерческим известного производителя. Ну и последнее, прежде чем приступить к дизайну, автор всенепременно изучил вопрос на всех уровнях. Все предыдущие модели EDF собственной конструкции показали вполне стандартную эффективность, хорошо кореллирующуюся с теорией и результатами коммерческих аналогов. Saludos!
Ждем результатов со стенда.
Estimado Jose!
В вентиляторах (импеллерах) так и делается (так сделано и на этой модели, естественно). Pitch - величина переменная. У корня лопатки (можно видеть на scrin shot Solid Works) угол атаки ок. 42º , а на излёте кромка повёрнута уже на 32º. Если бы этого не было лопатка бы не разгоняла поток, приходящий от корня (где скорость его минимальная). А это, согласитесь, немалая часть общего п. Профиль лопатки также был выбран из подобия с аналогичным коммерческим известного производителя. Ну и последнее, прежде чем приступить к дизайну, автор всенепременно изучил вопрос на всех уровнях. Все предыдущие модели EDF собственной конструкции показали вполне стандартную эффективность, хорошо кореллирующуюся с теорией и результатами коммерческих аналогов. Saludos!
Похоже, мы говорим на разных языках. Углы атаки в 42 и 32 градуса можно “считать” при НУЛЕВОЙ скорости набегающего потока, а эффективным углом атаки является угол между местными хордами лопасти и вектором движения потока. Тот угол который создает динамическую тягу (не путать со статической).