Guide de sélection des pales hélicoïdales

1. Définir clairement le contexte dapplication

Le contexte dapplication des pales hélicoïdales détermine leur conception et le choix des matériaux. Voici les scénarios courants et leurs exigences :

Transport de matériaux (par exemple, convoyeur à vis) : utilisé pour le transport de matériaux en poudre, granulés ou en vrac (par exemple, céréales, charbon, ciment), nécessitant une bonne résistance à lusure et un pas uniforme.

Propulsion de fluides (par exemple, hélice) : utilisé pour les navires ou les équipements fluidiques, nécessitant une haute précision et de bonnes performances déquilibrage dynamique.

Mélange (par exemple, chimie, alimentation) : nécessite une résistance à la corrosion et une surface lisse pour éviter ladhérence des matériaux.

Machines agricoles (par exemple, moissonneuse) : nécessite une haute résistance, une résistance à lusure et une adaptation aux conditions de travail complexes.

Points clés de la sélection :

Déterminer lenvironnement de travail (par exemple, température, humidité, corrosivité).

Définir clairement les caractéristiques des matériaux ou des fluides (par exemple, taille des particules, viscosité, abrasivité).

Déterminer le type déquipement (par exemple, transport continu ou fonctionnement intermittent).

2. Déterminer les paramètres de conception clés

Les paramètres de conception des pales hélicoïdales ont un impact direct sur les performances et doivent être déterminés en fonction des besoins de lapplication :

Diamètre extérieur et diamètre intérieur :

Le diamètre extérieur influence la capacité de transport ou la force de propulsion et correspond généralement aux dimensions de léquipement.

Le diamètre intérieur doit correspondre au diamètre de larbre pour assurer une installation stable.

Pas :

La taille du pas influence lefficacité du transport ou la poussée. Un pas trop grand peut entraîner un blocage, tandis quun pas trop petit réduit lefficacité.

Plage de pas courante : 0,5 à 2 fois le diamètre extérieur, ajustée en fonction des caractéristiques du matériau ou du fluide.

Épaisseur de la pale :

Lépaisseur doit équilibrer la résistance et le poids. Les pales minces (2-6 mm) conviennent aux charges légères, tandis que les pales épaisses (6-20 mm) conviennent aux charges lourdes ou aux environnements à forte usure.

Angle dhélice :

Langle influence le flux de matière ou lefficacité de la poussée, généralement optimisé par le calcul de la dynamique des fluides (CFD) ou des formules empiriques.

Continuité :

Pales hélicoïdales continues : Conviennent au transport sur de longues distances, coût de fabrication plus élevé.

Pales hélicoïdales segmentées : Faciles à installer et à entretenir, conviennent aux applications non standard ou en petites séries.

Points clés de la sélection :

Utiliser un logiciel de CAO pour la modélisation, combiné à une analyse par éléments finis (FEA) pour vérifier la résistance.

Se référer aux normes de lindustrie (par exemple, la norme CEMA pour les convoyeurs) ou aux spécifications de conception de léquipement.

3. Sélection des matériaux

Le choix des matériaux doit être basé sur lenvironnement de travail et le budget :

Acier au carbone ordinaire (par exemple, Q235, Q345) :

Avantages : faible coût, bonne usinabilité.

Application : environnements non corrosifs, tels que le transport de matériaux secs.

Acier inoxydable (par exemple, 304, 316) :

Avantages : résistant à la corrosion, surface lisse, conforme aux exigences alimentaires ou chimiques.

Application : environnements humides, acides ou alcalins ou transformation des aliments.

Acier résistant à lusure (par exemple, Hardox, NM400) :

Avantages : haute dureté, forte résistance à lusure.

Application : scènes à forte usure telles que le minerai et le charbon.

Acier allié ou matériaux composites :

Avantages : résistant aux températures élevées ou à la corrosion chimique spéciale.

Application : fours à haute température, réacteurs chimiques, etc.

Traitement de surface :

Pulvérisation dun revêtement résistant à lusure (par exemple, céramique, polyuréthane) ou galvanisation pour améliorer la durabilité.

Points clés de la sélection :

Choisir la dureté en fonction de labrasivité du matériau (par exemple, acier résistant à lusure avec HRC>50).

Privilégier lacier inoxydable ou les matériaux de revêtement dans les environnements corrosifs.

Tenir compte de limpact du poids sur la charge de léquipement, les matériaux à parois minces et à haute résistance peuvent réduire la consommation dénergie.

4. Sélection du processus de fabrication

Le processus de fabrication influence le coût, la précision et lefficacité de la production et doit être choisi en fonction des besoins :

Formage par laminage à froid :

Avantages : haute précision, surface lisse, adapté à la production de masse.

Application : pales continues à parois minces (par exemple, épaisseur <6 mm).

Limites : ne convient pas aux parois épaisses ou aux formes complexes.

Formage par laminage à chaud/moulage :

Avantages : convient aux pales à parois épaisses ou de grand diamètre, sadapte aux conceptions non standard.

Application : équipements lourds ou pales personnalisées.

Limites : surface rugueuse, nécessitant un traitement ultérieur.

Soudure segmentée :

Avantages : grande flexibilité, facile à transporter et à assembler sur site.

Application : pales en petites séries ou non standard.

Limites : faible résistance des soudures, nécessité de contrôler strictement la déformation.

Usinage CNC :

Avantages : haute précision, adapté aux formes complexes ou aux petites séries.

Application : hélices de haute précision ou développement de prototypes.

Limites : coût élevé, faible efficacité.

5. Exigences de performance et de qualité

Sassurer que les pales hélicoïdales répondent aux normes de performance et de qualité :

Précision dimensionnelle : écart de pas, de diamètre extérieur et de diamètre intérieur contrôlé à ±1-2 mm.

Qualité de surface : pas de fissures, de porosités, rugosité Ra 3,2-12,5μm.

Équilibrage dynamique : les équipements rotatifs à grande vitesse doivent être soumis à des tests déquilibrage dynamique pour réduire les vibrations.

Qualité des soudures : les pales segmentées doivent être soumises à un contrôle par ultrasons ou aux rayons X des soudures.

Contrôle des matériaux : vérification des performances des matériaux par analyse spectrale ou test de dureté.

Points clés de la sélection :

Exiger du fournisseur quil fournisse des rapports de contrôle qualité (par exemple, dimensions, matériaux, soudures).

Les applications à grande vitesse ou à forte charge doivent être soumises à des tests déquilibrage dynamique et de fatigue.

6. Contrôle des coûts et du budget

Coût des matériaux : lacier au carbone est le plus économique, lacier inoxydable et lacier résistant à lusure sont plus chers.

Coût de fabrication : le laminage à froid pour la production de masse est peu coûteux, lusinage CNC et limpression 3D sont coûteux.

Coût de maintenance : les pales segmentées sont faciles à remplacer, ce qui réduit les coûts de maintenance.

Coût du cycle de vie : des matériaux durables et des processus de haute qualité peuvent réduire les coûts de maintenance et de remplacement à long terme.

Points clés de la sélection :

Équilibrer linvestissement initial et les coûts dutilisation à long terme.

Pour les petits lots ou les projets temporaires, il est possible de choisir la soudure segmentée pour réduire les coûts.

Pour les grands projets, privilégier le processus de laminage à froid à haute efficacité.