13-14 декабря Южно-Уральский государственный университет примет участие в Ежегодной национальной выставке ВУЗПРОМЭКСПО-2017. На выставочном стенде вуза будут представлены научные разработки ученых ЮУрГУ, а также проекты, реализуемые совместно с крупнейшими российскими предприятиями.
Ярким примером такого тандема станет экспонат шпиндельной бабки, выполненный в рамках проекта разработки конструкций и технологии полного цикла изготовления металлобетонных базовых элементов металлорежущих станков. Проект реализуется при финансовой поддержке Минобрнауки России и является частью федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы».
«Основной задачей проекта, – рассказывает руководитель проекта, проректор по научной работе ЮУрГУ, Дьяконов Александр, – является создание и развитие новых конструкций и энергоэффективных технологий изготовления импортозамещающего металлорежущего оборудования на основе металлобетонных базовых элементов для авиастроительных, ракетно-космических, судостроительных и энергомашиностроительных отраслей».
Шпиндельная бабка или передняя бабка – один из базовых элементов металлорежущего станка. Именно в ней размещены коробка скоростей, узел вращения шпинделя и другие элементы. Данный узел металлорежущего станка играет важнейшую роль и отвечает за передачу вращения заготовке в процессе ее обработки. Основным критерием работоспособности шпиндельных бабок станков является жесткость, которая необходима для правильной работы механизмов, и которая в свою очередь влияет на точность обработки и виброустойчивость системы. Недостаточная жесткость часто вызывает необходимость снижения режимов резания, что приводит к уменьшению производительности и эффективности станка.
Для удовлетворения всех вышеперечисленных требований учеными ЮУрГУ были разработаны составы бетонной смеси для шпиндельной бабки. Такие бетонные смеси состоят из растворной части в виде цемента (по ГОСТ 31108-2003), добавки и воды, а также крупного заполнителя в виде дробленного гранитного щебня различных фракций (по ГОСТ 8267-93) и мелкого заполнителя в виде фракционированного кристаллического песка (по ГОСТ 8736-2014). Отличительной особенностью применяемого состава является высокая «защебинистость», которая проявляется в образовании щебневого скелета у конструкции, обеспечивая дополнительную жесткость.
В настоящее время проведена целая серия исследовательских испытаний экспериментальных образцов шпиндельной бабки из металлобетона и шпиндельной бабки из чугуна. В ходе испытаний было установлено: собственные частоты у шпиндельной бабки из металлобетона выше, чем у чугунной, следовательно, и выше жесткость. Кроме этого, был проведен модальный анализ конечно-элементной модели шпиндельной бабки из металлобетона, который показал, что собственные частоты находят в высоких диапазонах от 900 Гц и не резонируют с рабочими частотами, находящимися в диапазоне до 27 Гц.
«Преимуществами шпиндельной бабки из металлобетона перед аналогами является экологичность и простота процесса ее изготовления, – объясняет ответственный исполнитель проекта, доцент кафедры технологии автоматизированного машиностроения ЮУрГУ Ирина Шмидт. – В отличие от полимербетонов цементный бетон не требует наличие специального оборудования и безвреден для окружающей среды».
Разработанный проект уже нашел свое применение: первым потребителем станет индустриальный партнёр разработок – ООО «Коломнаспецстанок». Сейчас предприятие осуществляет производство и поставку металлообрабатывающего оборудования как серийного, так и оборудования специального назначения, разработанного для конкретного потребителя. Также в планах – модернизация и капитальный ремонт имеющегося металлорежущего оборудования.
Отличительная особенность проекта, реализуемого учёными ЮУрГУ – это то, что разработанную технологию изготовления металлобетонных базовых элементов металлорежущих станков можно интегрировать практически в каждое предприятие станкостроительной отрасли без больших экономических затрат и в короткие сроки, поскольку технология не требует специализированного дорогостоящего оборудования.
Технология разработки и изготовления базовых элементов металлорежущих станков из металлобетона обеспечит разработку станка и технологии полного цикла его изготовления с техническими характеристиками не уступающими зарубежным аналогам.
Подробнее о выставке можно узнать на официальном сайте «ВУЗПРОМЭКСПО».