Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка модельного ряда высокопроизводительных шлифовальных машин с инновационным типом микротурбин для судостроительной, авиационной и других отраслей машиностроения

Докладчик: Химич Владимир Леонидович

Должность: заведующий кафедрой

Цель проекта:
Микротурбинные пневматические силовые приводы различной мощности (от десятков Ватт до нескольких тысяч Ватт) нашли широкое применение в различных областях современной техники и в технологиях ее производства. Такие агрегаты используются в источниках питания космических и подводных кораблей, в самолетах и вертолетах, для привода насосов и в турбодетандерах, в микротурбинных электростанциях и так далее. Особенно значимую роль пневматический силовой микротурбинный привод играет в ручном пневматическом инструменте. Такой инструмент имеет существенное значение в промышленных технологиях и во многом определяет производительность труда в судостроении и в авиастроении при производстве морской и авиационной техники. Использование электрического ручного инструмента ограничено тяжелыми условиями его работы (запыленность, влажность и другие показатели) и необходимостью обеспечить безопасность выполнения работ. Целью проекта является создание научно-технических основ проектирования высокоэффективного ручного пневматического инструмента, существенно повышающего производительность труда.

Основные планируемые результаты проекта:
Технологическая оснащенность производств ручным пневматическим инструментом, как в Российской Федерации, так и за ее рубежами, в настоящее время более чем на 99% обеспечена ротационно-пластинчатыми двигателями. Это обусловлено тем, что характеристики ротационно-пластинчатых двигателей успешно согласуются с параметрами шлифовальных кругом на керамической связке, широко применяемым в промышленности в течении уже многих десятилетий. На самом деле, по условиям прочности линейная скорость шлифовального круга на керамической связке не должна превышать 35 метров в секунду и, соответственно, частота вращения выходного вала пневматического инструмента должна составлять от 5000 до 12000 раз за минуту для шлифовальных кругов разного размера. Существующие низкооборотные ротационно-пластинчатые двигатели как раз обеспечивают такую частоту вращения выходного вала. Однако в последнее десятилетие на рынок промышленного инструмента вышли новые шлифовальные круги со скоростями резания от 80 до 150 метров в секунду и твердосплавные борфрезы, использование которых многократно увеличивает производительность технологических операций. Для такого высокопроизводительного инструмента требуется и новый силовой привод, обеспечивающий увеличение мощности силового привода и частоту вращения выходного вала в пределах от 20 до 130 тысяч раз за минуту. В силу особенностей рабочего процесса в ротационно-пластинчатых двигателей одновременно увеличить и мощность, и частоту вращения, не удается, что не позволяет полностью использовать новые возможности современного режущего инструмента. Основная проблема состоит в необходимости создания «высоконагруженной» ступени микротурбины, работающей с высокой эффективностью при малом (не более 0,15) отношении окружной скорости лопаток турбины и скорости истечения газового потока из сопел турбины. Предлагается создание принципиально новой кинематической схемы микротурбинного привода, основанной на использовании микротурбин с центробежной струйно-реактивной ступенью и центростремительной ступенью скорости.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
На основании полученных результатов возможно создание инновационного высокотехнологического ручного пневматического инструмента, значительно повышающего производительность труда в судостроении и в авиастроении, а также существенно превосходящего по своим характеристикам все мировые аналоги. В частности, прогнозируется достижение следующих показателей:
1. Повышение мощности не менее чем на 60% по сравнению с существующими аналогами.
2. Снижение удельного расхода воздуха не менее чем на 25% по сравнению с существующими аналогами.
3. Уменьшение массогабаритных показателей при одинаковой мощности по сравнению с существующими аналогами.
4. Повышение надежности и точности работы регулятора предельной частоты вращения по сравнению с существующими аналогами.
5. Улучшение показателей по уровню шума (менее 75 Дб) и вибрации (не более 60% от нормы стандарта) по сравнению с существующими аналогами.

Текущие результаты проекта:
В настоящее время выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему создания эффективных шлифовальных машин с пневматическим микротурбинным приводом. Проведены патентные исследования по пневматическим шлифовальным машинам и регуляторам частоты вращения роторов в соответствии с ГОСТ 15.011-96. Проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений проблемы создания эффективных шлифовальных машин с пневматическим микротурбинным приводом с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичной тематике и выбор направления исследований. Частично разработана концепция проектирования двухступенчатых микротурбин с центробежной струйно-реактивной ступенью и центростремительной ступенью скорости, реализующих новый принцип работы.