УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ТРИБОСИСТЕМ Российский патент 2004 года по МПК B23H3/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам, повышающим долговечность трущихся элементов, машин и механизмов, и может быть использовано для увеличения ресурса различных трибосистем.

Широко известны способы и устройства повышения долговечности трущихся элементов различных машин и механизмов путем образования на поверхности трения износостойких пленок, изменения химического состава поверхностного слоя [1]. Однако эти способы и устройства требуют значительного времени на выполнение, присутствие химически активных сред и не всегда позволяют достичь желаемых результатов при значительных материальных затратах.

Известен способ “Способ стабилизации состояния трибосистемы” [2], который по своей технической сущности и достигаемому техническому результату является наиболее близким к изобретению. Он заключается в том, что в зону трения подают ионообразующую жидкость и подводят напряжение к восстанавливаемой части трибосистемы - катоду и растворяющемуся элементу - аноду, размещенному в трибосистеме, выполненным из материалов с разными собственными электропотенциалами.

Недостатками данного способа являются отсутствие возможности изменения скорости восстановления изнашиваемых частей трибосистемы, скорости перемещения трущихся частей в зависимости от степени износа поверхностей трения; неравномерный износ растворяемого анода; наличие в системе только одного растворяемого элемента - анода. Вышеперечисленные недостатки могут привести к ухудшению параметров системы из-за износа ее элементов либо к перевостановлению из-за превышения силы тока в электрической цепи и длительности процесса восстановления.

Устранение указанных недостатков достигается тем, что в предлагаемое устройство введены дополнительные средства для регулирования скорости восстановления изнашиваемых частей трибосистемы, выполненные с возможностью регулирования концентрации, токопроводности, температуры, состава ионообразующей жидкости, а также тока, давления ионообразующей жидкости в трибосистеме и скорости перемещения трущихся частей трибосистемы. В систему введен не один, а необходимое количество разных по составу и конструкции растворяемых элементов - анодов, каждый из которых имеет индивидуальный привод изменения глубины погружения в ионообразующую жидкость, регулирующий площадь взаимодействия элементов - анодов с ионообразующей жидкостью. Кроме того, каждый растворяемый элемент - анод имеет индивидуальный привод вращения для обеспечения равномерного износа анода. Важным является и расположение растворяемых элементов: чем ближе они расположены к восстанавливаемым частям, тем больше выход ионов металла анода по току. Также в трибосистему введены датчики, регистрирующие параметры в системе и контролирующие скорость восстановления изнашиваемых частей трибосистемы. Для оптимизации работы системы каждый из растворяющихся элементов имеет индивидуальный источник энергии, который может отличаться по величине тока (напряжения), роду тока, частоте, скважности. Устройство также снабжено процессором для приема сигналов датчиков и управления системой регулирования скорости растворения элементов анодов путем сравнения их с заданными значениями.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и устройств - средств для регулирования скорости восстановления изнашиваемых частей трибосистемы, это такие как емкости для корректирования концентрации и состава ионообразующей жидкости; нагревательный элемент с источником энергии для нагрева ионообразующей жидкости; индивидуальные для каждого анода источники тока, различные по роду тока, частоте, скважности; управляющий процессор; датчики давления, температуры; привод изменения площади поверхности анода и его вращения.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения “новизна”. Изменение схемы прототипа и введение новых дополнительных элементов, позволяющих регулировать множество параметров системы, влияющих на износ элементов трибосистемы, приводит к повышению надежности устройства и его эффективности. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию “существенные отличия”.

На чертеже представлена блок-схема устройства повышения долговечности трибосистемы.

Устройство повышения долговечности трибосистемы (см. чертеж) содержит гидронасос 1, источники тока 2, 14, регуляторы тока 3, 15, источник энергии 4, емкость 5 для корректирования концентрации и состава ионообразующей жидкости, емкость 6 с ионообразующей жидкостью, кран 7, анод 8 с индивидуальным приводом вращения и приводом погружения в ионообразующую жидкость, аноды 12, 16, датчики 9, устройство 10, позволяющее регулировать давление в системе, исполнительные устройства 11, 13, управляющий процессор 17, нагревательный элемент 18.

Устройство работает следующим образом. Гидронасос 1 забирает рабочую жидкость из емкости 6, которая оснащена нагревателем 18, источником энергии для которого служит источник тока 4. Нагревательный элемент 18, управляемый процессором 17, позволяет регулировать температуру ионообразующей жидкости, что влияет на токопроводность и соответственно осаждение ионов анода на восстанавливаемых деталях. Кроме того, емкость 6 имеет дополнительную емкость 5 с запорным краном, позволяющим регулировать состав и концентрацию ионообразующей жидкости в системе, добавляя слабые растворы щелочей, кислот и ПАВ. Гидронасос оборудован растворяющимся анодом 8, имеющим индивидуальный привод изменения площади погружения в ионообразующую жидкость и привод вращения для равномерного износа анода, электрически изолированным от корпуса гидронасоса 1 и подключенным к источнику тока 2 через регулятор тока 3, который управляется процессором 17. На выходе гидронасоса установлены датчики 9 (позволяющие контролировать параметры работы гидросистемы, в частности, например, давление и температуру), сигнал от которых поступает на процессор 17. Кроме того, гидронасос оборудован устройством 10, позволяющим регулировать давление в системе. Исполнительные устройства 11, 13 (гидроцилиндры) также оборудованы растворяющимися анодами 12, 16, причем растворяющиеся аноды 16 выполнены из различных материалов и подключены к индивидуальным источникам тока 14 через регуляторы тока 15, которые управляются процессором 17. В случае, если работа исполнительного устройства сопряжена со значительным износом трущихся частей, устанавливается необходимое количество анодов, и они могут быть разными по составу, конструкции. Если исполнительные устройства не нагружены или нагружаются периодически и незначительно и их работа не сопряжена со значительным износом трущихся частей, то для восстановления их достаточно растворения анода под действием разности собственных электрохимических потенциалов. Например, для восстановления исполнительного устройства 11 достаточно ионов анода 12, растворяющегося под действием разности собственных электрохимических потенциалов анода, выполненного, например, из серебра, собственный электрохимический потенциал которого равен “плюс” 0,12 В, и трущейся части, выполненной из стали, потенциал которой равен “минус” 0,46 В. Процессор получает сигналы с датчиков, установленных в системе, сравнивает их с заданными параметрами и при отклонении параметров измеряемых сигналов от установленных управляет скоростью растворения анодов посредством регуляторов тока 3, 15, а также температурой рабочей жидкости посредством включения нагревателя 18.

Источники информации

1. Зозуля В.В. и др. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин. 2-е издание. - Киев, Наукова Думка, 1990, с.168, 248.

2. Патент РФ №2084863 на изобретение “Способ стабилизации состояния трибосистемы”, МКИ G 01 N 3/56.

Изобретение может быть использовано для увеличения рабочего ресурса механизмов, имеющих пары трения. Восстанавливаемые части трибосистемы - катод и растворяющийся элемент - анод выполнены из материалов с разными собственными электрохимическими потенциалами. Каждый из элементов-анодов выполнен с индивидуальной системой регулирования скорости растворения и снабжен индивидуальным источником энергии. Средства для регулирования скорости восстановления изнашиваемых частей трибосистемы выполнены с возможностью регулирования концентрации, токопроводности, температуры, состава ионообразующей жидкости, а также тока, давления в трибосистеме и скорости перемещения ее трущихся частей. Каждый растворяемый элемент-анод имеет индивидуальный привод изменения глубины погружения и вращения. Устройство имеет процессор для приема сигналов датчиков и управления системой регулирования скорости растворения элементов-анодов путем сравнения их с заданными значением. Устройство позволяет увеличить ресурс различных трибосистем за счет повышения долговечности трущихся элементов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство повышения долговечности трибосистемы, содержащее восстанавливаемые части трибосистемы - катод и растворяющийся элемент-анод, выполненные из материалов с разными собственными электрохимическими потенциалами, и средства для регулирования скорости восстановления изнашиваемых частей трибосистемы, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными различными по конструкции и составу растворяемыми элементами-анодами, при этом каждый из элементов-анодов выполнен с индивидуальной системой регулирования скорости растворения и снабжен индивидуальным источником энергии, которые отличаются по величине напряжения, току, частоте и скважности, а средства для регулирования скорости восстановления изнашиваемых частей трибосистемы выполнены с возможностью регулирования концентрации, токопроводности, температуры, состава ионообразующей жидкости, а также тока, давления в трибосистеме и скорости перемещения ее трущихся частей.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый растворяемый элемент-анод имеет индивидуальный привод изменения глубины погружения в ионообразующую жидкость, регулирующий площадь взаимодействия элемента-анода с ионообразующей жидкостью.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый растворяемый элемент-анод имеет индивидуальный привод вращения для обеспечения его равномерного износа.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено датчиками, контролирующими скорость восстановления изнашиваемых частей трибосистемы.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено процессором для приема сигналов датчиков и управления системой регулирования скорости растворения элементов-анодов путем сравнения их с заданными значениями.