Грант Президента: технология изготовления полых шариков для подшипников
Поделиться
Дата публикации: 22 января 2020
Ученый рассказала о проекте и планах по его реализации.
Ольга Решетникова, к.т.н., доцент кафедры «Технология и системы управления в машиностроении» Института машиностроения, материаловедения c проектом «Разработка серийной технологии изготовления полых шариков для шариковых механизмов и опытных образцов подшипников с полыми телами качения» стала победителем конкурса на получение гранта Президента РФ.
Суть проекта
Значительную технологическую трудность в машиностроении представляет обработка точных сферических поверхностей, рабочих поверхностей колец подшипников. Шарики подшипников качения относятся к группе деталей, имеющих своей поверхностью сферу высокой точности. Повышение качества изготовления шариков имеет большое значение, так как они получают наибольшую удельную нагрузку при эксплуатации по сравнению с другими деталями подшипника.
В рамках проекта планируется выполнить аналитический обзор и критический анализ существующих конструкций узлов трения качения (подшипников качения и направляющих качения), в которых используются полые тела качения, а также технологий изготовления полых тел качения. На основе анализа планируется предложить инновационный продукт – перспективную технологию изготовления полых тел качения и конструкцию подшипника с полыми телами качения. Понимая специфичность изготовления и использования полых тел качения как в качестве тел качения для подшипников, так и в качестве свободных тел качения, коллектив ставит задачу изготовления полых шариков в условиях единичного, мелко- и среднесерийного производств, используя стандартное универсальное металлорежущее оборудование серийного производства. Это позволит изготавливать полые тела качения мелкими партиями и небольшими сериями, не перестраивая технологические линии подшипниковых производств, что было бы связано с большими финансовыми, материальными и временными затратами и значительно увеличивало бы (в десятки, а то и сотни раз) стоимость продукции. Реализация новой технологии изготовления полых тел качения будет возможна в условиях практически любого машиностроительного производства с незначительной модернизацией имеющегося металлорежущего станочного парка.Разработка находится на стадии теоретического обоснования предлагаемых технологических решений и организации экспериментальных исследований.
- Как возникла необходимость данного исследования?- В настоящее время шары различных размеров изготавливаются либо в условиях массового производства на подшипниковых заводах, либо в условиях единичного производства на прочих предприятиях для собственных нужд. Технология серийного производства шаров отсутствует. Между тем, в современных условиях и подшипниковые заводы получают заказы на изготовление ограниченной партии шаров, и машиностроительные заводы, изготавливающие шариковые механизмы, нуждаются в возможности изготовления шаров различных типоразмеров в условиях своего серийного производства. Наша работа направлена на решение проблемы разработки серийной технологии изготовления сплошных и пустотелых шаров.
- На какой стадии находится ваша разработка?- Разработка находится на стадии теоретического обоснования предлагаемых технологических решений и организации экспериментальных исследований.
- На какие исследования и эксперименты будут потрачены грантовые средства?- Компьютерные и натурные эксперименты по бесцентровому шлифованию сферических тел качения.
- В чем преимущество полых шариков для шариковых механизмов?- Пониженная масса, повышенная податливость, возможность восприятия рабочей нагрузки солидарно всеми телами качения в отличие от сплошных тел качения.
- Почему полые шарики не использовались раньше?- Ввиду отсутствия серийной технологии механической обработки.
- Как использование полых шариков изменяет поведение (работу) механизма в целом?- Одним из направлений усовершенствования конструкций подшипников является появление подшипников с полыми шариками, которые позволяют значительно снизить давление на наружное кольцо подшипника при высокой частоте вращения. Однако широкое использование пустотелых шариков в настоящее время сдерживается относительно высокой стоимостью, низкой производительностью и низким качеством их изготовления. Полые шарики имеют меньшую жёсткость по сравнению со сплошными, а значит, обладают большей податливостью. В целом применение полых шаров в механизмах повышает их нагрузочную способность.
- Сотрудничаете ли вы с какой либо организацией по данным исследованиям? Например, EПK?- Да, мы сотрудничаем с ЕПК Саратов, они заинтересованы в разрабатываемой серийной технологии обработки шариков подшипников.
- Где (в каких отраслях) будут применяться ваши разработки?- В авиакосмической промышленности, автомобилестроении, общем машиностроении.
- Является ли ваше исследование междисциплинарным? Сотрудничаете ли вы по данной разработке с другими кафедрами вуза?- Мы предполагаем сотрудничество с кафедрами «Сварка и металлургия» (помощь в изготовлении заготовок) и «Техническая механика и мехатроника» (расчеты математических моделей для обоснования технологий).
Суть проекта
Значительную технологическую трудность в машиностроении представляет обработка точных сферических поверхностей, рабочих поверхностей колец подшипников. Шарики подшипников качения относятся к группе деталей, имеющих своей поверхностью сферу высокой точности. Повышение качества изготовления шариков имеет большое значение, так как они получают наибольшую удельную нагрузку при эксплуатации по сравнению с другими деталями подшипника.
В рамках проекта планируется выполнить аналитический обзор и критический анализ существующих конструкций узлов трения качения (подшипников качения и направляющих качения), в которых используются полые тела качения, а также технологий изготовления полых тел качения. На основе анализа планируется предложить инновационный продукт – перспективную технологию изготовления полых тел качения и конструкцию подшипника с полыми телами качения. Понимая специфичность изготовления и использования полых тел качения как в качестве тел качения для подшипников, так и в качестве свободных тел качения, коллектив ставит задачу изготовления полых шариков в условиях единичного, мелко- и среднесерийного производств, используя стандартное универсальное металлорежущее оборудование серийного производства. Это позволит изготавливать полые тела качения мелкими партиями и небольшими сериями, не перестраивая технологические линии подшипниковых производств, что было бы связано с большими финансовыми, материальными и временными затратами и значительно увеличивало бы (в десятки, а то и сотни раз) стоимость продукции. Реализация новой технологии изготовления полых тел качения будет возможна в условиях практически любого машиностроительного производства с незначительной модернизацией имеющегося металлорежущего станочного парка.Разработка находится на стадии теоретического обоснования предлагаемых технологических решений и организации экспериментальных исследований.
- Как возникла необходимость данного исследования?- В настоящее время шары различных размеров изготавливаются либо в условиях массового производства на подшипниковых заводах, либо в условиях единичного производства на прочих предприятиях для собственных нужд. Технология серийного производства шаров отсутствует. Между тем, в современных условиях и подшипниковые заводы получают заказы на изготовление ограниченной партии шаров, и машиностроительные заводы, изготавливающие шариковые механизмы, нуждаются в возможности изготовления шаров различных типоразмеров в условиях своего серийного производства. Наша работа направлена на решение проблемы разработки серийной технологии изготовления сплошных и пустотелых шаров.
- На какой стадии находится ваша разработка?- Разработка находится на стадии теоретического обоснования предлагаемых технологических решений и организации экспериментальных исследований.
- На какие исследования и эксперименты будут потрачены грантовые средства?- Компьютерные и натурные эксперименты по бесцентровому шлифованию сферических тел качения.
- В чем преимущество полых шариков для шариковых механизмов?- Пониженная масса, повышенная податливость, возможность восприятия рабочей нагрузки солидарно всеми телами качения в отличие от сплошных тел качения.
- Почему полые шарики не использовались раньше?- Ввиду отсутствия серийной технологии механической обработки.
- Как использование полых шариков изменяет поведение (работу) механизма в целом?- Одним из направлений усовершенствования конструкций подшипников является появление подшипников с полыми шариками, которые позволяют значительно снизить давление на наружное кольцо подшипника при высокой частоте вращения. Однако широкое использование пустотелых шариков в настоящее время сдерживается относительно высокой стоимостью, низкой производительностью и низким качеством их изготовления. Полые шарики имеют меньшую жёсткость по сравнению со сплошными, а значит, обладают большей податливостью. В целом применение полых шаров в механизмах повышает их нагрузочную способность.
- Сотрудничаете ли вы с какой либо организацией по данным исследованиям? Например, EПK?- Да, мы сотрудничаем с ЕПК Саратов, они заинтересованы в разрабатываемой серийной технологии обработки шариков подшипников.
- Где (в каких отраслях) будут применяться ваши разработки?- В авиакосмической промышленности, автомобилестроении, общем машиностроении.
- Является ли ваше исследование междисциплинарным? Сотрудничаете ли вы по данной разработке с другими кафедрами вуза?- Мы предполагаем сотрудничество с кафедрами «Сварка и металлургия» (помощь в изготовлении заготовок) и «Техническая механика и мехатроника» (расчеты математических моделей для обоснования технологий).