Поршень гідромашини

Корисна модель відноситься до аксіально-поршневих гідромашин - насосів і моторів і, зокрема, до їх поршнів. Відомі поршні гідромашин, що мають металеву пружну манжету, закріплену на хвостовику поршня за допомогою проміжної втулки, оснащеної опорним захисним паском з подовжніми пазами і температурною вставкою [див. деклараційний патент поршня гідромашини за заявкою 2003021811]. До недоліків відомих поршнів можна віднести: 1. Відсутність активного впливу на енергетичний стан тонких приповерхневих шарів, що обмежує можливості підвищення зносостійкості пари поршень-дзеркало циліндра. 2. Невикористання додаткових можливостей відомих поршнів для управління параметрами тертя пари в автоматичному режимі з метою модернізації поверхонь тертя для підвищення їхніх робочих параметрів безпосередньо в динаміці тертя ковзання. Як показали стендові випробування проведені авторами на заводських суцільних, без манжет, поршнях гідромашин 210.25 утічки при робочому тиску масла 16МПа і зазорі між поршнями й отворами в блоках циліндрів 20мкм при 50°С становлять 5,6см3/с, а при температурі 80°С вони зростають до 10,7см3/с. Поршні, прийняті за прототип по деклараційному патенту, дали при 50°С утічки 1,3см3/с, а при 80°С всього 2,5см3/с. Випробування конструкції поршнів, що заявляється, на початку показали утічки такі самі, як і в прототипу, що легко пояснити, тому що в обох конструкціях збережено однаковими пружні елементи і температурні вставки. Однак, через 1500 годин наробітку конструкція, що заявляється, мала сумарний знос контртіл на 75% менше, ніж прототип з відповідним зменшенням витоків масла через кільцевий зазор у парах. Таким чином, позитивні властивості прототипу знижувати утічки, роздільно реагуючи на тиск і температуру, доповнені підвищеною на 75% зносостійкістю контртіл. Задачею винаходу є автоматичне в процесі тертя підвищення зносостійкості циліндро-поршневих пар гідромашин за рахунок трансформації властивостей приповерхніх шарів контртіл з відповідним зниженням утічок і підвищенням терміну служби. Поставлена задача досягається тим, що між пружним елементом і тілом поршня введено пристрій на основі п'єзоелементу, що виробляє імпульсний струм за рахунок коливання тиску гідравлічної рідини і спрямовує цей струм на робочі поверхні контртіл. Сутність винаходу пояснюється кресленням на фігурі. Поршень гідромашини 1, має металеву манжету 2 і проміжну втулку 3. Проміжна втулка 3 має опорний пасок і захисний буртик у торцевій частині, що охороняє контур манжети від пошкоджень і пропускає через щілинні подовжні пази масло у внутрішню порожнину манжети 2. На проміжній втулці 3 закріплено температурну вставку 4. Деталі 2, 3, 4 (і, наприклад, стопорні шайби) відповідають деклараційному патенту, прийнятому за прототип. Особливістю, що відрізняє, є те, що між манжетою 2 і буртиком поршня 1 розміщено деталі 5, 6, 7, 8. Тут 6 це п'єзоелемент, що спирається на контактну металеву пластину 7, ізольовану від стержня поршня, і манжету 2 через проміжну втулку 5. Контактна пластина 7 забезпечена ізоляційною втулкою 8 від замикання з одного робочого боку п'єзоелемента 6 на корпус поршня 1. При такій конструкції, вироблюваний п'єзоелементом струм передається від двох його робочих боків на поверхню дзеркала циліндра між деталями 7 і 2, що сковзають по її поверхні. Втулка 5 є контактною і більш рівномірно розподіляє тиск від днища елемента 2, яке деформується. При зростанні тиску деформується не тільки циліндрична частина елемента 2, але і його днище. Працює пристрій таким чином. При нагнітанні масла в циліндр, воно під робочим тиском пересуває поршень, одночасно деформуючи пружний елемент 2, і впливає на п'єзоелемент 6. П'єзоелемент в результаті мікродеформації днища, яка лежить в межах 15-30мкм виробляє імпульсний струм, спрямовуючи його через металеві деталі 7 і 2 на поверхню тертя дзеркала циліндра 9 у проміжку між контактами - деталі 7 і 2. Цей струм змінює енергетичний стан поверхонь тертя на мікрорівнях, перетворюючи субмікроструктуру, підвищуючи їхню зносостійкість. Пристрій працює в автоматичному режимі, виробляє два імпульси струму при прямому і зворотному ході поршня і не вимагає підведення енергії ззовні через дроти. Крім того, з огляду на зміни коефіцієнту конусності по довжині робочого ходу поршня, виникають і додаткові, але більш слабкі імпульси, крім двох основних. Як показали стендові випробування, застосування таких поршнів з трибо-електричними властивостями підвищує зносостійкість пари поршень-дзеркало циліндра на 75% у порівнянніз прототипом. При цьому утічки наприкінці випробувань (1500 годин) були нижче, ніж у прототипу, тому що знос контртіл був відповідно меншим. Так, на початку випробувань утічки були однакові з прототипом, а наприкінці випробувань - на 25% менше. Техніко-економічні переваги від використання поршнів з металевими манжетами і температурними вставками, додатково оснащеними п'єзоелементами, що виробляють бездротово імпульсний струм і енергетично завдяки цьому модернізують поверхні тертя, полягає в тому, що крім переваг прототипу винахід у порівнянні з прототипом додатково підвищує зносостійкість циліндро-поршневих пар на 75%, знижує утічки на 25%, що підвищує їхню надійність при збільшеному часі між заводськими ремонтами гідромашин.