涡轮增压技术不仅应用于传统的燃油车,也应用于新能源车。涡轮增压器作为现代汽车发动机的关键部件,其性能直接影响到汽车的动力性和燃油经济性。由于涡轮增压器需要承受高温高压的恶劣工作环境,因此其制造材料多为钛金属和高温合金。涡轮不仅仅应用在发动机进气上,在制冷压缩机上也要用到涡轮。在涡旋压缩机中动、静涡旋盘涡旋型线的加工是一道关键工序,涡旋型线属于深槽薄壁类形状,型线加工的轮廓度、侧壁与底面的垂直度和表面粗糙度要求高,具体要求如下:
轮廓度0.02mm,垂直度0.01mm,直线度0.005mm,粗糙度Ra0.6μm,平行度0.02mm,平面度0.01mm。
对动、静盘上涡旋型线的加工
加工工艺、解决方案:
使用三刃的铣刀进行粗加工,去除大的余量;然后再用PCD复合铣刀进行精加工。
加工实例:
零件名称:涡旋盘——动盘、静盘。
零件材料:铝合金
机床:精密五轴数控车床
冷却方式:机床外冷加工类型:仿型铣削+成型铣削
刀具:PCD材质切削刃切削参数:n=50000~60000r/min,f=8000~9000mm/min
加工寿命:6000~7000件
切削刃采用PCD材质,切削刃非常锋利,耐磨性高;基体采用硬质合金,刀具刚性好;采用5~6个刃结构,包括三种刃型结构,将一些部位进行拆分,分布在三种刃型上,降低了加工的切削力,同时能有效抑制毛刺和振纹的产生。
大多数人认为涡轮机视为附有叶片(如风扇叶片)的轴。
传统意义上将涡轮定义为由气体或水的作用力驱动的发动机在风扇叶片上。但有一种涡轮没有任何叶片,它就是特斯拉涡轮。特斯拉声称该涡轮机是有史以来设计效率最高,设计最简单的旋转式发动机。特斯拉涡轮具有一系列紧密堆积的平行盘,这些平行盘附接到轴上并布置在密封室内。当允许流体进入腔室并在圆盘之间通过时,圆盘会旋转,从而使轴旋转。这种旋转运动可以以多种方式使用,从为水泵,鼓风机和压缩机提供动力到正在运行的汽车和飞机。
特斯拉涡轮机(Tesla turbine)是一种无叶片,由流体剪切力驱动的涡轮机,传奇科学家尼古拉·特斯拉的发明,于1913年取得专利。它被称为无叶片涡轮 ,因为它应用了边界层效应 ,而非传统的用流体直接冲击涡轮叶片。此外,特斯拉涡轮机还被称为“边界层涡轮机(boundary layer turbine)”、“凝聚型涡轮机(cohesion-type turbine)”和“普朗特层涡轮机(Prandtl layer turbine)”(以纪念德国力学大师路德维格·普朗特)。生物工程学研究者将其看作一种“多碟式离心泵(multiple disk centrifugal pump)”。特斯拉曾梦想用它来利用地热发电,成为“我们未来的能源”。特斯拉涡轮机的原理是流体的边界层效应(boundary layer effect),流体受黏滞力影响,会在管壁或者其它物体边缘形成一层很薄的边界层,在边界层内,固定表面的流速为0,离表面越远速度越大。利用这个效应就可以让高速运动的液体带动一组圆盘转动。因此它的效率比普通的叶片涡轮机高得多。特斯拉涡轮由一组光滑圆盘组成,盘上有喷嘴向盘边缘持续吹出气流。这种气流会由于流体粘度和气体在表面层的粘滞性而吸附在圆盘上。当气流速度放慢,同时给圆盘施加以能量,气体会作螺旋向心运动并排出。由于转子的表面光滑没有隆起,这个设计极其坚固(普通有叶片的涡轮就可想而知了)。特斯拉曾经在设计了涡轮机汽车的图纸,他声称这种涡轮机的效率非常高,用一箱汽油可以跑遍美国各地。但到现在为止,这种无叶片涡轮机始终没有得到大范围的应用。