Научно-исследовательская работа по улучшению технических характеристик пневмомотора выполняется в ЮУрГУ в рамках проекта Уральского НОЦ «Передовые производственные технологии и материалы», созданного в рамках национального проекта "Наука и университеты". 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 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.