Проект участника конкурса умник

Проект Участника молодежного
научно-инновационного конкурса «УМНИК».

Доклад студента гр.1144 «КНИТУ-КАИ» Докукина Георгия.

«Создание нового композиционного материала, полученного методом набора элементов из модифицированной структурированной древесины, изготовленной по технологии «КИНС» с применением термоконтрастных ванн».
 
Татария – край большой нефти, нефтехимии, авиастроения, вертолётостроения, автостроения, мощного машиностроительного кластера, развитого сельского хозяйства, строительной индустрии и айти технологий. В рейтинге успешных инновационных и промышленно развитых регионов Татарстан традиционно занимает лидирующую позицию. Поэтому, надеюсь, что предлагаемый мною проект актуален для нашей республики, в том числе, как возможность участия в  программе  по импортозамещению.

   1. Целью данного инновационного проекта является исследование и создание нового триботехнического композиционного материала, полученного методом набора элементов из модифицированной структурированной древесины, изготовленной по технологии «КИНС» с применением термоконтрастных ванн и разработкой  технологии насыщения его «фурилленами».
 
             А также разработка новых конструкций подшипников и втулок для устьевого сальника нефтяных качалок, направляющих втулок для вырубных и гибочных штампов, поршней и направляющих втулок для гидроцилиндров,

   2. Проблемы: До 75%  инцидентов, аварий и катастроф в промышленности происходит по причине выхода из строя подшипников.
Поэтому, увеличение работоспособности и износоустойчивости узлов трения занимает одно из центральных мест в комплексной проблеме повышения надёжности и долговечности механизмов и машин.
   Металлические подшипники качения и скольжения при работе в абразивных, агрессивных, взрывопожароопасных и влажных средах коррозируют, заклинивают, требуют регулярного подвода смазки и технического обслуживания. Одним из способов увеличения ресурса узлов трения является применение подшипников из новых композиционных материалов, имеющих высокую механическую прочность, износостойкость, невозможность внезапного аварийного выхода из строя деталей подшипникового  узла.

   3*. Динамика развития рынка подшипников в России оставляет желать лучшего (представлена на слайде).
Подшипниковая отрасль РФ переживает ряд проблем, замедляющих её развитие. Самой серьезной проблемой является низкая эффективность отрасли, которая ежегодно падает. Говоря о производстве подшипников на внутреннем рынке России, следует отметить, что структуру производства составляют такие виды продукции, как шариковые или роликовые подшипники и подшипники скольжения.
Производство подшипников из года в год снижается, так если в 2012 году в России производилось 71,1 млн. шт. подшипников качения, то в 2015 – 48,6 млн. шт., т.е. снизилось более чем на треть. В 2016 это падение продолжается (ежегодное падение на 5-10%). Тому есть объективные и субъективные причины.
4. Описание инновационной идеи.
      Рассмотрим возможность применения метода композиционного избирательного насыщения системы (в данном случае волокнистой) на примере известного композиционного материала «древесины модифицированной» (МДФ), модифицированной в соответствии с требованиями стандарта: ГОСТ 24329-80 «Древесина модифицированная» для производства изделий триботехнического назначения (подшипников).
    Традиционные технологии, применяемые при производстве триботехнической продукции из композиционных материалов  на основе модифицированной древесины (МД)  имеют, как понятные конкурентные преимущества, так и нереализованные возможности, заложенные технологически и конструктивно.
Технологии  КИНС» базируются на использовании реальных « НАНО» эффектов, возникающих при обжатии заготовок из композита, с целью изменения его плотности и регулирования размера пор, что позволяет избирательно насыщать его необходимыми компонентами различными способами, в том числе в вакууме. Причём, это могут быть расплавы солей, аэрозоли металлов, различные компоненты смазок и павов.
* В своём проекте я планирую реализовать на практике технологию пропитки новым поколением  композиционных жидкостей на основе «фурилленов» (информация на слайде).
Второе направление моих исследований конструктивное изменение композита и конструкций подшипников для него.


5*. Данный проект разработан на основании  следующих подготовительных этапов, необходимых для его последующей реализации (информация представлена на слайде):

 Проведён анализ теоретических наработок учёных и специалистов, изложенных в публикациях, патентах, описаниях полезных моделей, достигнутого уровня технологий, конструктивных решений, результатов и опыта промышленного применения триботехнических изделий из композиционных материалов на основе модифицированной древесины.
Проведены экспериментальные работы по подбору режимов прессования, сушки, пропарки, пропитке и насыщению смазками методом  термоконтрастных ванн, в том числе по технологиям «КИНС».
Разработан новый триботехнический материал и новые конструктивные решения для подшипников из этого композита.
Разработана технология изготовления новых конструктивных решений, как самого композита, так и новых  конструкций подшипников из него.
Изготовлены опытные образцы втулок для нефтяных качалок и втулок для направляющих вырубных штампов с  теплоотводящими элементами (без пропитки).
Определён состав необходимого лабораторного оборудования, оргтехники, средств измерений и контроля, необходимый инструментарий, перечень расходных материалов и т.д.
Произведён ориентировочный расчёт средств необходимых для реализации проекта, включая затраты на проведение государственной сертификации в уполномоченном органе, командировочные, затраты на рекламу и сопутствующие расходы.
Произведён анализ рынка подшипников  в России, возможности по импортозамещению, определён круг потенциальных потребителей для нашей продукции.
Для ознакомления потенциальных заказчиков с достигнутым уровнем наших разработок осуществлена публикация нескольких статей по промышленному применению технологий «КИНС»  с использованием интернет ресурсов (проза.ру). Подготовлен ряд статей  для публикаций в отраслевых журналах.
Подготовлены материалы для оформления нескольких ноу-хау с возможностью дальнейшей подачи заявок на патенты и полезные модели.
Получена генеральная доверенность (оформленная на меня, как на соавтора)  на право использования ноу-хау на «Способ получения модифицированной структурированной древесины» в коммерческих и научных целях.
Проведены рабочие встречи с потенциальными заказчиками.

6.*  В СССР, начиная с 70-х годов, все подшипники с элементами из модифицированной древесины, по сути являлись обыкновенными фрикционными муфтами. При этом они прекрасно себя зарекомендовали в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве. Подшипники , разрабатываемые в моём проекте, реально являются подшипниками - основной составляющей моего ноу-хау, представленного на слайде:
 Главные  достоинства предлагаемых новых  композиционных материалов, изготовленных по технологиям «КИНС» применительно к подшипникам  представлены на слайде :
1. Отсутствие необходимости в периодической смазке;
2. Отсутствие необходимости в применении сальников;
3. Негорючесть;
4. Возможность длительной работы в условиях повышенного абразивного износа и агрессивных средах;
5. Возможность безопасной работы в зоне выделения горючих и взрывоопасных воздушных смесей;
6. Возможность работы при повышенных температурах  (до 195 градусов по Цельсию);
7. Безотказная работа при высоких вибрациях и знакопеременных нагрузках, в том числе при низких температурах;
8. Низкая себестоимость , сравнимая с продукцией отечественных производителей  и значительно ниже импортных аналогов;
9. Технологии «КИНС» созданы на основе российских «ноу-хау»;
10. Сохранение работоспособности при внешнем воздействии;
11. Ремонтопригодность:
12. Экологическая безопасность.
Кроме традиционных областей применения  аналоги наших подшипников успешно применялись на оборонных предприятия , «КамАЗе» и др. на штамповочном производстве в качестве направляющих втулок на скалках штампов , увеличивая ресурс  уникальных дорогостоящих штампов до 2,72 раза, что подтверждено актами и сопутствующей приёмочной документацией.

    7. Сегодня традиционной областью применения изделий из композитов на основе МД являются:
7.1. Машиностроение (направляющие втулки для штампов, повышающие их стойкость до 2,72 раза);
7.2. Нефтедобыча (втулки  узла устьевого сальника, подшипники погружных насосов);
7.3. Сельскохозяйственные машины и агрегаты;
7.4. Транспортные системы (в том числе конвейеры);
7.4. Направляющие для  термопластавтоматов, автоматических линий;
7.5.  Поршни и направляющие втулки для гидроцилиндров.
7.6. Все производства с повышенным содержанием или возможным выделением в рабочую зону горючих и взрывоопасных веществ. В частности, предприятия горнодобывающей промышленности, газопереработки, нефтехимии, пороховые заводы и т.д.   
8*. Продукция, создаваемая в ходе реализации данного проекта – триботехнические изделия из разрабатываемого нового композиционного материала. В моём случае это аналог подшипник для дисковой бороны «Рубин» (компания «Лемкен»), втулка для нефтяной качалки, втулка  для  направляющих колонок вырубных и гибочных штампов, а также поршни и направляющие втулки для гидроцилиндров.. Это представлено на следующих слайдах: ***
9*. В рамках предлагаемого проекта планируется проведение следующих мероприятий, необходимых для его реализации (все этапы представлены на слайде):

9.1. Проведение исследований с целью оптимизации технологий сушки, пропарки, прессования, пропитки и насыщения методом термоконтрастных ванн нового композиционного материала. Определить влияние технологических и конструктивных  факторов (степень прессования, процентное содержание смазки в порах композита, направление волокон, вида смазки на изменение величины коэффициента трения).
9.2. Приобретение необходимого для проведения исследований лабораторного оборудования, оргтехники, средств метрологического контроля, инструментария,  расходных материалов и т.п.
9.3. На основании проведённых исследований выбрать оптимальную технологию изготовления композита, ориентированную на возможность промышленного применения.
9.4. Разработка конструкции стенда для испытаний подшипников и изготовление стенда. Проведение стендовых испытаний .
9.5. Проведение опытно-промышленных испытаний на действующем производстве.
9.6. По итогам проведения стендовых и опытно-промышленных испытаний определиться с наиболее перспективными конструкциями подшипников с точки зрения технических характеристик и возможностью организации их промышленного производства.
9.7. Подготовка документов, необходимых для проведения сертификации нового композиционного материала и подшипников, изготовленных по технологиям «КИНС» и проведения сертификации, в компании уполномоченной на проведение такой деятельности (виды сертификации выбираются по согласованию с потенциальными потребителями продукции).

10. К сожалению, внедрение прорывных инновационных разработок сопряжено с необходимостью рещения вопросов, связанных с защитой интеллектуальной собственности, сертификацией продукции, предполагаемой к выпуску, костностью мышления и, зачастую наличием неявной коррупционной составляющей.
Решение этих вопросов требует массу времени и средств.

11. В качестве заключения хочу подчеркнуть, что разработка и организация выпуска востребованной рынком инновационной продукции - важнейшая составляющая моего инвестиционного проекта, но я уверен, что интеллектуальный продукт, созданный в результате его  реализации, также имеет реальную цену, будь то ноу-хау, патенты РФ, заявки на полезную модель, лицензии на право выпуска или технологи.

Благодарю всех присутствующих за внимание. Если у Вас возникли вопросы,- готов ответить в рамках отведённого времени.