Поршень гідромашини

Винахід відноситься до аксіально-поршневих гідравлічних насосів і моторів і, зокрема, до поршнів гідромашин. Відомі поршні гідромашин, що містять металеву пружну манжету, встановлену і закріплену на хвостовику поршня за допомогою проміжної втулки, яка оснащена опорним паском і подовжніми пазами [див. а. с. № 976692]. До недоліків відомих поршнів можна віднести: При зниженні робочого тиску в системі відбувається зменшення максимальної деформації манжети в її середній частині при відсутності деформації її вільного контуру з боку входу мастила, що збільшує кільцевий зазор між зовнішнім діаметром манжети і дзеркалом циліндра, приводячи до зростання витоків і зниження к.к.д. машини. З підвищенням температури мастила в системі його кінематична в'язкість значно зменшується, що приводить до різкого зростання витоків через кільцевий зазор і особливо при зношеності пари поршень-циліндр. Нульова деформація манжети на її вільному контурі, що не залежить від робочого тиску мастила і його температури, приводить до утворення нераціонального за знаком і величиною коефіцієнту конусності, конічного зазору, що сприяє зростанню витоків навіть при постійному зазорі в середній частині манжети. До такого ж результату приводить знос циліндричного краю робочої поверхні твердого поршня без манжети. Відсутність можливості саморегулювання робочого зазору і його конусності між дзеркалом циліндра і манжетою з диференційованою реакцією на тиск і температуру мастила вбік зменшення витоків. Як показали натурні випробування, проведені автором із заводськими серійними цільними поршнями без манжет аксіально-поршневих гідромашин типу 210.25 при робочому тиску 16МПа і вихідному без прикладеного тиску зазорі 20мкм витік при 50t°С становить 5,6см 3/с, а при підвищенні температури до 80°С збільшується до 10,7см 3/с, при збільшенні зазору до 30мкм відповідно за тих самих умов з 18,7см 3/с до 35,7см 3/с. Поршень, що прийнято за прототип, з пружною сталевою манжетою при аналогічних умовах дає витоки: при 20°С и 20мкм зазорі - 1,3см 3/с, а при 80°С - 2,5см 3/с; при 30мкм зазорі - витоки були 9,0см 3/с і 17,2см 3/с відповідно при 50 і 80°С. Видно, що застосування манжет за прототипом приводить не до зниження витоків із збільшенням температури мастила з 20 до 80°С, а до дворазового їхнього зростання, хоча через розкриття манжет під тиском величина витоків менше, ніж для серійних цільних поршнів. Зазначені недоліки відомого поршня ведуть до збільшення гідравлічної втрати потужності, збільшенню витоків мастила і зниженню к.к.д., особливо при малих тисках мастила і високої його температури. Метою винаходу є автоматичне підвищення надійності і робочих характеристик циліндро-поршневої пари з компенсацією наслідків зносу поверхонь тертя за рахунок зменшення з коректуванням робочого профілю зазору між манжетою і дзеркалом циліндра при підвищенні температури мастила і зміні його тиску в системі. Поставлена мета досягається тим, що між проміжною втулкою і внутрішнім діаметром металевої манжети ближче до її вільного контуру встановлено температурну вста вку, виконану у вигляді кільця з пазами для проходження мастила і висотою до 1/3 внутрішньої частини манжети, що виготовлена з матеріалу з великим значенням коефіцієнта температурного розширення, наприклад, з цинкових сплавів, при цьому зовнішній діаметр вставки і внутрішній діаметр манжети у ви хідному неробочому стані утворюють нульовий зазор. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 показано поршень гідромашини, а на фіг.2 - розріз А-А. Поршень гідромашини 1 містить пружну металеву манжету 2 і проміжну втулку 3, які установлено на хвостовику поршня 1. Проміжна втулка 3 має опорний пасок 4 і захисний буртик 5. Втулка закріплена на хвостовику поршня стопорним кільцем 6. Між проміжною втулкою 3 і внутрішнім діаметром манжети 2 з боку її вільного контуру встановлено температурну вставку 7, виконану у ви гляді кільця з висотою до 1/3 внутрішньої частини манжети 2 і виготовлену з матеріалу з великим значенням коефіцієнта температурного розширення, наприклад, з цинкового сплаву, що має по зовнішньому діаметру подовжні пази 8, при цьому зовнішній діаметр вставки 7 і внутрішній діаметр манжети 2 утворюють нульовий зазор, тобто вони утворять посадку, наприклад, напружену. При робочому ході поршня 1 манжета 2 під дією тиску робочої рідини - мастила притискається до поверхні дзеркала циліндра в циліндровому отворі блоку гідромашини, забезпечуючи надійне ущільнення. При цьому рідина під манжету 2 надходить по пазах 8.При зносі дзеркала циліндра, а також при зниженні тиску мастила зазор між манжетою і дзеркалом циліндра збільшується, що приводить до збільшення витоку мастила з системи, а підвищення температури мастила у декілька разів збільшує ці витоки за рахунок зниження його в'язкості. Однак підвищення температури мастила викликає збільшення зовнішнього діаметра температурної вставки 7, що приводить до розширення крайової зони пружного елемента манжети 2, на відміну від нульової її деформації для прототипу, з відповідним зменшенням зазору в щілині в крайовій зоні манжети з відповідною зміною коефіцієнта конусності, при цьому зменшення зазору відбувається незалежно від зміни величини напірного тиску. Як показують порівняльні натурні випробування поршнів оснащених температурними вставками 7, при вихідному зазорі 20мкм, робочому тиску 16МПа витік мастила при 50°С становить 9,30см 3/с, а при підвищенні температури мастила до 80°С-0,10см 3/с. При збільшенні зазору до 30мкм за тих самих умов витоку становили 3,80см 3/с, а при 80°С-2,70см 3/с. Видно, що із збільшенням температури витоки зменшуються. Техніко-економічні переваги від застосування температурних вставок, оснащених пружними металевими манжетами, полягають в тому, що досягається можливість експресного відновлення працездатного стану циліндро-поршневих пар гідравлічних машин, що відмовили через знос, не в спеціалізованих заводських умовах з одночасним підвищенням їхніх робочих характеристик. Шляхом простої установки поршнів з манжетами, оснащеними температурними вставками, у зношені отвори блоків гідроциліндрів.