Новая разработка Уральского НОЦ повысит надежность пневмомотора

Научно-исследовательская работа по улучшению технических характеристик пневмомотора выполняется в ЮУрГУ в рамках проекта Уральского НОЦ «Передовые производственные технологии и материалы». Совместно с индустриальным партнером научные работники и инженеры создают 3D модель распределения газовых потоков в двигателе, чтобы потом на ее основе усовершенствовать конструкцию двигателя и сделать его работу более эффективной.

На базе Южно-Уральского государственного университета стартовала научно-исследовательская работа по теме «Разработка и корректировка 3D моделей, моделирование распределения воздушного потока, изготовление и исследовательские испытания макетного образца пневмомотора для шахтной техники». Работы выполняются в рамках Программы Уральского межрегионального научно-образовательного центра «Передовые промышленные технологии и материалы» совместно с индустриальным партнером ООО ПК «ТЭК-СпецМаш» по проекту «Гибкое интеллектуальное производство компонентов машиностроения для критических технологий Российской промышленности, обеспечивающих технологическую безопасность страны».

Модернизация проводится на базе реверсивного аксиально-поршневого нерегулируемого пневмомотора с профильным диском многократного действия. Пневмомотор предназначен для шахтных погрузочных и погрузо-транспортных машин, бурильных установок, лебедок и других агрегатов и механизмов. Изделие состоит из двух комплектных полублоков, ротора с профильным диском, пяти поршней, двух крышек и коробок для подвода и отвода воздуха. Детали пневмомотора изготовлены из высокопрочного алюминиевого сплава, стали и чугуна. Сжатый воздух через систему каналов подается в рабочие камеры и перемещает поршни, обеспечивая работу пневмомотора.

«На научно-исследовательском этапе ведутся работы по созданию трехмерной модели пневмомотора, составлению математической модели и выбору методов моделирования газодинамических потоков в конструкции. Сложность решаемой задачи связана с динамикой работы пневмомотора, в частности, с преобразованием возвратно-поступательного движения пяти поршней во вращательные движения ротора. Схема воздухораспределения и трехволновая дорожка дают возможность поршням совершать по три двойных хода за один оборот ротора. Подача сжатого воздуха в пневмомотор может осуществляться в различные полости и вызывать как левое, так и правое вращение ротора.

Технологические недостатки производства и сборки пневмомотора могут привести к циклическому нагружению поршня моментом сил. Для описания этого процесса мы создаем математическую модель и проводим анализ параметров напряженно-деформируемого состояния поршня с оценкой количества циклов нагружения, предшествующих разрушению корпуса поршня», − говорит кандидат технических наук, доцент Руслан Пешков.

В ходе исследовательской работы создана трехмерная модель конструкции пневмомотора и получены картины распределения газодинамических потоков для нескольких расчетных случаев. Проводится уточнение данных по максимальной скорости потока газа, максимальному давлению и температуре газа.

По результатам проведенных расчетов в элементы пневмомотора
будут внесены изменения, способствующие усовершенствованию конструкции, улучшению ее характеристик, повышению технологичности и надежности.

В качестве результата деятельности по первому этапу проекта к началу декабря 2022 года будет изготовлен и испытан макетный образец пневмомотора, производство которого планируется наладить на базе индустриального партнера ООО ПК «ТЭК-СпецМаш» на следующем этапе выполнения работ.

Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».

Читайте нас:

• «Наука ЮУрГУ» в Яндекс.Дзен
• «ЮУрГУNews» в Telegram
• «Я люблю ЮУрГУ» в VK
•  «Твой ЮУрГУ» в Одноклассники.ру