Регистрация / Вход
Прислать материал

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

Номер контракта: 14.577.21.0104

Руководитель: Химич Владимир Леонидович

Должность: заведующий кафедрой

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е.Алексеева"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
микротурбина, газовая динамика, сопловой аппарат, рабочее колесо, силовой привод, пневматический инструмент, технология, судостроение, авиастроение

Цель проекта:
Цель проекта - создание нового класса шлифовальных машин, обладающих высокой производительностью, мощностью и частотой вращения при меньшем весе и габаритах. Параметры модельного ряда создаваемых шлифовальных машин: мощность от 0,2 кВт до 1,5 кВт при частоте вращения ротора от 25 000 до 65 000 1/мин.

Основные планируемые результаты проекта:
Ожидаемыми результатами проекта являются повышение параметров и характеристик создаваемых шлифовальных машин по сравнению с аналогичными разработками мировых лидеров-производителей пневматического инструмента:
• применение инновационной турбины снизит удельный расход сжатого воздуха на 20…30%;
• точность и надежность работы регулятора частоты вращения ротора увеличит ресурс машин в 1,2…1,5 раза;
• применение пластмассовых деталей в конструкции машины снизит ее вес (при равной мощности) на 15…20%;
• применение агрегатно-модульного метода проектирования, специальной и общей унификации, а также использование метода литья под давлением деталей турбины уменьшит себестоимость ее изготовления на 30…40%.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Для достижения поставленной цели необходимо осуществить разработку концепции проектирования двухступенчатых микротурбин с центробежной струйно-реактивной ступенью и центростремительной ступенью скорости (СРТ-ЦС турбина); проведение теоретических и экспериментальных исследований, обеспечивающих рациональный выбор параметров турбопривода; разработку инновационного регулятора частоты вращения ротора; определение проектно-конструкторского облика ручных пневматических шлифовальных машин; разработку модельного ряда созданных машин.
Проект решает актуальные задачи повышения производительности труда и импортозамещения в инструментальной отрасли промышленности. Научная новизна заключается в создании инновационной радиальной двухступенчатой турбины и регулятора частоты вращения ротора принципиально нового типа.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В судостроительной и авиационной промышленности, на предприятиях общего машиностроения до 30% различных доводочных работ, таких, как обработка сварных швов, скругление острых кромок различных конструкций, удаление грата и облоя на литье, обработка сложных поверхностей прессформ и штампов из сталей высокой твердости выполняется с применением пневмоинструмента. Применение инновационных турбошлифовальных машин НГТУ, имеющих высокую частоту вращения в сочетании с увеличенной мощностью, позволяет в полной мере использовать современные высокоскоростные шлифкруги и борфрезы, обеспечивающие существенное (в 1,5 …2 раза) повышение производительности процессов шлифования и фрезерования. Поэтому, одной из важнейших перспектив является замещение машин с ротационным приводом (занимающих сегодня более 90% рынка) машинами конструкции НГТУ. На рынке высокоскоростных шлифовальных машин сегодня преобладает продукция иностранного производства, в основном, таких фирм, как Air TurbineTools (США), Deprag (Германия-Чехия), Atlas Copco (Швеция), Dynabrade (США) и других. За счет конкурентных преимуществ инновационных машин НГТУ в перспективе предусматривается полное замещение всей импортной продукции в классе высокооборотных шлифовальных машин.

Текущие результаты проекта:
* Разработана математическая модель течения газа в проточной части турбинной ступени для моделирования рабочих процессов, протекающих в микротурбинах.
* Разработана принципиальная схема, конструкция и методика расчета регулятора предельной частоты вращения ротора, принцип действия которого основан на деформации упругого элемента под воздействием центробежных сил инерции.
* В рамках одномерной теории турбомашин разработаны теоретические основы рабочего процесса СРТ-ЦС турбины.
* Исследовано влияние изменения коэффициентов скорости решеток соплового аппарата, промежуточного направляющего аппарата и центростремительного рабочего колеса на относительное изменение к.п.д. СРТ-ЦС турбины.
* Выполнены расчеты трехмерного течения в сверхзвуковых решетках вращающегося соплового аппарата. Определены направления аэродинамического совершенствования сопловых аппаратов СРТ-ЦС турбины. Выполнено профилирование каналов сопловых аппаратов для трех базовых машин модельного ряда.
* Разработан алгоритм определения проектного облика машин и сформирован облик трех базовых машин модельного ряда.
* Разработаны эскизная конструкторская документация, технология изготовления и технология сборки для экспериментальных образцов трех базовых машин.
* Изготовлены экспериментальные образцы трех базовых машин модельного ряда.