CN110894850A - 用在发动机和其他装置中的具有轴承销的轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用在发动机和其他装置中的具有轴承销的轴承。所述轴承包括轴承壳(2)和具有旋转轴线(X)的轴承销(1、11、12),其中,所述轴承销(1、11、12)被布置成能围绕所述旋转轴线(X)在所述轴承壳(2)中旋转。所述轴承销(1、11、12)具有相对于其旋转轴线(X)的不对称削弱部(3),从而所述轴承销(1、11、12)因在所述轴承壳(2)的方向上作用的外力(F)的作用而能变形,使得所述轴承壳(2)和所述轴承销(1、11、12)之间的有效力区域借助所述轴承销(1、11、12)的变形而增大。
Description
技术领域
本发明涉及具有轴承壳和轴承销的轴承。本发明还涉及用于轴承的轴承销、包括轴承的十字头以及包括轴承的大型发动机。
背景技术
在现有技术中,已知许多不同类型的轴承。在电机和离心泵中,通常使用其中移动部在固定工件中滑动的滑动轴承。
内燃机或其他装置中的各种轴承的任务是固定旋转或振荡部件或者将它们在给定路径上引导。轴承用于吸收和传递相对于彼此移动的部件之间的力。为了减少机械损失并确保长的使用寿命,所有旋转、线性(滑动)和枢转移动都需要轴承。轴承吸收垂直于旋转轴线而作用的径向力和/或在旋转轴线的方向上作用的轴向力,并且将这些力传递给其他旋转或静止部件,还有其他用途。在当今的内燃机中,使用滑动轴承以及滚动轴承,还有其他轴承。
由于滑动轴承的优势占主导地位,因此滑动轴承几乎被专门用于曲柄传动(直到现在)。然而,为了减少摩擦损失,在负载和安装条件允许的情况下使用滚动轴承。
在内燃机滑动轴承的情况下,以流体动力润滑条件为目标,在该条件下轴与轴承通过承重润滑膜彼此分开,并且大幅避免了金属接触。由于液体摩擦多半没有磨损,液体摩擦确保了低摩擦损失和长使用寿命。轴在轴承中的旋转移动造成粘性介质的流动,因为润滑剂粘附到滑动配合件的表面上。如果轴承面与偏心销之间的楔形润滑间隙在移动方向上变窄,则在润滑膜中产生动水压力,因为润滑剂的韧性防止了侧向流动。该压力试图推开限制润滑膜的表面并因此产生负载能力,该负载能力使外部轴承力保持平衡(楔压力)。
轴承壳可以被配置为半壳或轴承衬套。使用哪种类型取决于构造方面。构造方面主要取决于轴承座和轴的设计。
在现有技术中,已知薄壁轴承壳(薄壁轴承壳:厚度/直径比>0.05),薄壁轴承壳在预载荷的情况下安装,以确保轴承壳在壳体中的良好接触。这也在操作期间提供良好的保护以防扭转。为了确保必要的压制,使用扩展和突出。
各种可能的轴承形状取决于对作用于轴承的力的动态行为的控制。特别地,滑动轴承装置的振动行为基本上取决于转子的质量、质量分布、轴的弯曲刚度以及在给定负载条件下轴承的悬架和阻尼性质。通过合适配置轴承,可防止或优化横向振动(强制和自激振动)。选择轴承形状和轴承配置是进行优化的基本部分,因为不同的轴承形状和轴承配置也具有不同的性质。
常常被供应液体或一致的(油脂状)润滑剂以防滑动摩擦的轴承间隙是通过合适地确定移动和静止功能部的制造尺寸并且将这些移动和静止功能部相互调节来形成的。由于该轴承间隙,可在轴承销具有足够的周向速度时在可用空间中由润滑剂形成承重润滑楔。润滑楔将滑动部分开,使得轴承在完全润滑的情况下操作。该过程对于流体动力滑动轴承而言是典型的。
为了在操作期间为轴承供应足够的润滑剂,通常需要润滑剂供应元件,润滑剂供应元件连续地按需要供应诸如润滑油这样的润滑剂,以便将滑动层保持在轴承中。
例如,在小连杆孔中,在用于凸轮轴、摇臂、牵引杆、齿轮和油泵轴以及水泵轴的活塞销孔,主要使用薄壁的多材料衬套(复合材料)。可以利用对接接头卷制这种衬套或者通过在钢管中进行离心铸造过程来制造这种衬套。
销是用于将其与另一个部件连接的部件的延伸部(通常是圆柱形或长方体)。在径向滑动轴承中,移动部通常是具有轴线或轴的销,静止部通常是轴承壳。
一方面,轴承应该允许轴旋转,同时尽可能少变形地将轴向力传递到周围的构造。在现代齿轮箱中,轴向承载能力和刚度非常高,因此只有高质量和优化的轴承才满足要求。同时,由于这些轴承的轴向力和预载力,恰当安装是至关重要的。
最简单且最具成本效益的可能性是轴承销,轴承销与轴承壳的标称直径相比足够小。在最佳情况下,轴承壳的表面积已经足以以可接受的表面负荷吸收轴承的力。
在机械工程中,销是具有轴线的阶梯端,该阶梯端可容纳轴承并且用作旋转移动的中心。这种销通常通过车削原始轴线来制作,并且它们的尺寸在很大程度上是标准化的。另一方面,在轴的端部处,销不容纳轴承,但是可以容纳诸如滑键这样的轴-毂连接部。为此所需的凹槽是在先前加工的销中铣削而成的;凹槽的长度、宽度和深度是标准化的,如关联的销一样。
曲柄销位于轴线的中心之外。它容纳连杆或传动杆,因此确保曲柄传动。在机车中,连杆也与对应的两个轮组连接。
在带有十字头的发动机的情况下,十字头吸收竖直和侧向作用在曲轴(曲柄销)上的力。它使活塞不受侧向力的影响。结果,活塞可以非常平坦(盘式活塞),并且热的气缸和活塞运行表面受到小的应力。在柱塞活塞机的情况下,活塞护罩承担十字头的作用并且将横向力传递到气缸。
带有十字头的曲柄传动的运动学与不带十字头的曲柄传动的运动学基本上相同。
十字头主要被用于往复式内燃机(特别是二冲程大型柴油发动机)和往复式蒸汽发动机中。
优选地用在造船或固定设备中例如以产生电能的十字头式的大型柴油发动机包括形成发动机框架的三个大的壳体段。在具有横向支撑元件的底板上,所谓的支架被布置成被底板分开,该横向支撑元件在轴承座旁边用于用曲轴主轴承接纳曲轴。根据大型柴油发动机的气缸数目,支架包括彼此相对布置的多个支撑体,这些支撑体各自具有用于引导两个相邻十字头的竖直滑动表面,这两个相邻十字头通过推杆连接到曲轴。在每种情况下,两个相对的竖直滑动表面另外被中心壁支撑。各个支撑体通常通过公共盖板彼此连接。然后,通常被称为气缸套的气缸段布置在盖板上且在支架上方,该气缸段适于容纳多个气缸衬套。基板、支架和气缸段通过拉杆彼此连接,正常地,通过在相当大的预载荷下将拉杆拧到底板的里面或上面,拉杆在支架的区域中延伸到支撑体内部。
十字头是用于曲柄传动的机器元件。它将平移振荡活塞杆与平移和旋转移动连杆连接,并且主要见于大型活塞机。活塞杆的轴线与连杆销的轴线在同一平面上交叉。十字头具有单独的滑动轴承并且刚性地连接到活塞杆和活塞。连杆围绕十字头摆动并且连接到曲轴。
连杆在活塞与曲轴之间形成连接,因此产生力闭合。它将活塞的线性上下移动转换成曲轴的圆形移动,因此受到拉伸、压缩、弯曲和屈曲。
连杆通常利用滑动轴承被支撑在曲轴的曲柄销上。连杆轴承盖利用膨胀螺钉被紧固于连杆支脚。在大多数情况下,连杆被空心钻孔或者设计有内铸油通道,以为活塞销提供润滑剂。
为了确保连杆既具有低重量又具有高强度,它通常由以下材料制成:微合金钢、烧结金属、优质铝、CFRP和钛(用于高性能发动机)。锻造、铸造或烧结大的串联连杆。锻造的连杆的强度与重量比优于烧结的连杆,成本更低。然而,模具制造相对昂贵。
通常,曲轴的轴承销被设置在曲轴箱的气缸侧部分上,设置在轴承腹板上形成的轴承半壳上。随后,优选地形成在中间盖(所谓的底板)上的轴承盖或类似物被拧到轴承半壳上。曲轴箱或曲轴箱盖的第二部分被放置在气缸侧的部分上并且被拧到其上,与其附接或进行类似操作,由此固定轴承壳。
应该提到的是,两件式轴承壳也是可能的。在两件式轴承壳的情况下,在安装曲轴之前将一半定位并相应固定在曲轴箱中,并且在插入了曲轴之后,将第二部分与轴承盖装配在一起。
经由连杆轴承连接到曲轴的连杆通常被铰接于活塞。曲轴还可具有两个曲轴轴承销(曲柄销)和连杆轴承销,连杆轴承销形成在与其旋转轴线相距径向距离处,连杆被布置在该连杆轴承销上。正常地,连杆轴承销被布置在两个曲轴颊板之间,曲轴颊板被连接到曲轴轴承销并且各自都具有飞轮质量。
从现有技术中已知的轴承的缺点是摩擦问题,还有其他问题。在轴承的情况下,目的通常是实现流体动力润滑条件,在该条件下,部件通过承重润滑膜分开并且大幅避免了金属接触,但是如果在轴承壳的方向上作用的外力作用于轴承,则在轴承的部件之间(即,在轴承壳和轴承销之间)产生有效的力区域。该有效力区域可非常小(由于轴承壳和轴承销的几何形状),这导致非常高的压力,使得对该小的有效力区域或接触区域具有巨大的摩擦效应。另外,现有技术中已知的轴承的有限载重能力是显著的缺点。只要(流体动力)轴承正确加载,轴承壳就受到油膜/润滑膜的保护,这不会引起混合摩擦。在这方面,轴承材料(例如,白合金)可安全地吸收通过油/润滑剂传递的压力。然而,随着负载增加,油压/润滑剂压力总体上增加,并且轴承材料最终达到其强度极限。同时(或稍早或稍晚)将存在混合摩擦(当没有足够润滑时在两个滑动表面之间出现的摩擦),这可导致进一步的重大损坏。
摩擦效应导致严重磨损,并且可导致整个装置(例如,电机等)的缺陷(还有其他作用),由此必须进行昂贵的维修来更换轴承。这不仅导致有不必要的成本,而且当然也给环境带来沉重的负担。
发明内容
因此,本发明的目的是避免从现有技术中已知的不利效应。特别地,本发明的目的是提供一种低成本的轴承,该轴承的设计简单并且使得能够进行更好和更耐磨的轴承操作。因此,提供一种轴承,该轴承相对于现有技术中已知的轴承另外表现出延长的寿命。
根据本发明,提出了一种轴承,该轴承包括轴承壳和具有旋转轴线的轴承销,其中,轴承销被布置成能绕旋转轴线在轴承壳中旋转。根据本发明的轴承的轴承销包括相对于旋转轴线的不对称削弱部,从而轴承销因在轴承壳的方向上作用于的外力的作用而能变形,使得轴承壳和轴承销之间的有效力区域借助轴承销的变形而增大。通过增大有效力区域,可以减小轴承中的油压/润滑剂压力,特别是轴承中的最大油压/润滑剂压力,因为轴承壳与轴承销之间的接触表面(特别是有效力表面)增大并且因此作用在轴承壳和轴承销之间的力被更好地分布。
在本发明的框架内,轴承壳和轴承销之间的有效力区域意指这样的区域:在该区域上,在轴承上的外力作用下压力或力从轴承销传递到轴承壳的区域。压力,特别是轴承销和轴承壳之间的相对于特定应用和/或所施加力的最佳润滑剂压力,可以按以下这样的方式减小:在轴承和轴承壳之间的特定部分处不再存在最佳润滑条件(相对于特殊应用和/或作用力)。特别地,最佳润滑剂压力也可以是流体动力润滑剂压力,由此由于轴承销与轴承壳之间的压力降低,不再存在流体动力润滑条件。在其处不再存在相对于应用和作用力的在轴承和轴承壳之间的最佳润滑条件的该特定部分是在其处作用于轴承壳方向的外力中的大部分在轴承销和轴承壳之间传递的有效力区域。在根据现有技术的轴承中,润滑剂层减少(或完全消失),使得没有最佳的即太薄(或没有)润滑剂膜保留在有效力表面上以及轴承和轴承壳之间,这导致强烈的摩擦效应和对应的磨损。因此,在其中不再存在特别是流体动力润滑条件的有效力区域处,仅存在最小的润滑剂层。有效力区域也可对应于轴承销与轴承壳之间的直接接触区域,然而,这通常仅在特殊负载条件下的标准轴承操作中发生。如以上已经提到的,轴承销因在轴承壳的方向上作用的外力的作用而变形。这里,轴承销因轴承销和轴承壳之间的有效力区域上的压力而变形,使得轴承销和轴承壳之间的有效力区域因轴承销的变形过程而增加。通过轴承销和轴承壳之间的根据本发明的这种变形引起的有效力区域增加,使得能够有相对于应用和作用力的更大(根据本发明在没有变形的情况下进行比较)进而最佳的润滑剂厚度特别是必需的最小润滑剂厚度(特别是在没有流体动力润滑条件下),因此轴承销与轴承壳之间的摩擦因在轴承壳的方向上作用的外力的作用而减小。然而,在现有技术中,有效力区域非常小,因此由于润滑剂层厚度不足而导致的对应摩擦也非常高,这导致了要避免的严重磨损。
如果在轴承壳的方向上作用的外力作用于根据本发明的轴承中的轴承销上,则在轴承销和轴承壳之间产生有效力区域,如从现有技术中已知的轴承的情况下。这可以意指轴承壳的表面与轴承销的表面在没有(足够)润滑膜的情况下彼此触摸,从而将轴承壳与轴承销分开。
然而,根据本发明的轴承销包括相对于旋转轴线的不对称削弱部。因此,轴承销的不对称削弱部不是围绕旋转轴线对称布置的。如果使用圆柱形轴承销的示例来解释不对称削弱部,则不对称削弱部可具有圆形横截面积,由此该不对称削弱部的圆形横截面区域的中心不会位于旋转轴线上。然而,在对称削弱部的情况下,该对称削弱部的圆形横截面区域的中心位于旋转轴线上。
由于该不对称削弱部,轴承销因在轴承壳的方向上作用于的外力的作用而能变形。因此,轴承壳和轴承销之间的有效力区域增加,这是因为当向轴承销施加力时,轴承销因在轴承壳和轴承销之间产生的压力而在轴承壳的方向上变形。特别地,轴承销不对称地变形,这是因为轴承销的削弱部优选地集中在轴承销的一侧,在该侧,压力因在轴承壳的方向上作用的外力而直接作用在销的表面上。通过增加轴承销与轴承壳之间的接触表面来减小特定负载,这是因为轴承销的接触表面增加。
因此,轴承销根据不对称削弱部的设计而变形。轴承销的不对称削弱部相应地适应于在轴承壳的方向上作用的外力的方向和出现点。因此,不对称削弱部的类型、大小和形式取决于应用和作用在其上的力。
根据本发明的装置的优点在于,通过增大的力区域,减小了压力且还因此减小了摩擦,还有其他优点。这样减少了轴承上的磨损,这就是为什么根据本发明的轴承比具有从现有技术中已知的轴承的轴承装置和装置明显更高效且更具成本效益的原因。通过增加有效力区域,表面压力被更好地分布,并因此,相同的力分布在更大的区域上。这还确保了更好的润滑,即,根据本发明,确保了轴承的更好的最佳润滑,这延长轴承的使用寿命。如果轴承被污染颗粒污染,则特别是在润滑膜厚度小的情况下,在污染颗粒大于润滑膜的厚度的情况下,可能发生损坏。然而,由于表面压力的更好分布,使得更大的润滑膜厚度成为可能,因此也防止了由污垢颗粒对轴承造成的可能损坏。
如上所述,根据本发明的轴承销可以被设计为圆柱形轴承销。在圆柱形轴承销的情况下,旋转轴线优选地会对应于圆柱形轴承销的n-旋转对称的对称轴线(即,该圆柱形围绕旋转轴线是旋转对称的,与旋转角度无关),其中,不对称削弱部会相对于圆柱形轴承销的n旋转对称的对称轴线是不对称的。因此,圆柱形轴承销可以被配置为一种包括空腔的空心圆柱体,该空腔没有居中地布置在圆柱形轴承销的中心(相对于圆形基部或横截面区域)。
如上所述,根据轴承的设计,轴承销的旋转轴线可对应于轴承销的对称轴线,使得轴承销被布置成能在轴承壳中围绕对称轴线旋转对称地旋转。
然而,轴承销不必是对称的主体。轴承销可以被设计为具有倒圆角部和边缘的n角体,还有其他可能。也可能的是,轴承销被配置为球形或椭圆形。椭圆形的优点在于,椭圆形在略有载重状态下已经变形,因此轴承销和轴承壳之间的有效力区域增加,还有其他优点。轴承销可以被预先已设计成椭圆形,以便避免过于强烈(过于明显)的不对称削弱部的必要性,并且实现轴承销和轴承壳之间的有效力区域的类似增加效果,而轴承销没有按它因过大力而受损这样的方式被削弱(例如它断裂)。然而,在这种情况下,轴承壳应该优选地具有适于椭圆形的曲率。
在本发明的实施方式中,轴承销可以包括相对于与轴承销的旋转轴线正交交叉的第一截面轴线的对称的不对称削弱部。如果例如考虑轴承销的横截面区域(与旋转轴线正交),则第一截面轴线可以在轴承销的该横截面区域上延伸(或平行于该横截面区域)。因此,如果不对称削弱部相对于第一截面轴线镜像点对称,则它是对称的。根据所施加的力,削弱部当然也可以相对于第一截面轴线不对称,使得例如在第一截面轴线的每一侧存在两种不同程度的削弱部。
因此,对称的不对称削弱部是相对于第一截面轴线对称并且相对于轴承销的旋转轴线不对称的削弱部。
在实践中,根据本发明的轴承的轴承销可以包括对称削弱部,该对称削弱部相对于与轴承销的对称轴线正交交叉的第二截面轴线对称。
根据本发明的轴承可以包括力元件:在实践中,该力元件可以被布置在轴承销上,从而力可经由力元件以能预先确定的方向施加到轴承销上。在这种情况下,力元件可以被设计为力杆、活塞杆或推杆。如果根据本发明的轴承安装在例如诸如大型柴油发动机这样的发动机上,则力元件可以是发动机的连杆(还有其他可能),由此轴承可于是布置在十字头或曲轴处。
轴承销的不对称削弱部可以被设计为不对称凹陷,特别是孔。在不对称削弱部的情况下,轴承销因此可以是空心体(在轴承销主体的整个长度上沿着旋转轴线削弱)或者可以包括空腔形式的削弱部。
根据轴承的应用,轴承销可以是十字头销或曲柄销。
在本发明的实施方式中,轴承销的不对称削弱部可以以材料类型和/或材料密度和/或材料结构有变化的形式进行设计。因此,在存在轴承销的不对称削弱部的点处,将存在改性材料。为此目的,材料在此点可更软,或者具有更低的密度,或者材料可按某种其他方式与周围材料不同。如果轴承销被设计为复合材料或合金,则特别推荐这种方法。在不对称削弱部处,轴承销将相应具有不同的材料成分。如果轴承销由钢制成,则轴承销的不对称削弱部的点可因此包括使对应点处的材料削弱的较少的碳、镍或相似的添加剂或更多的另一种添加剂。
在实践中,轴承销还可包括相对于旋转轴线的多个不对称削弱部,使得即使在复合力下,轴承销也能充分变形。例如,可存在两个(或多个)相等程度的不对称削弱部,并且不对称削弱部也可具有不同的程度或者具有不同的几何形状。不对称削弱部中的一个或多个可沿着旋转轴线顺着主体的整个长度延伸,或者作为空腔沿着旋转轴线顺着轴承销主体的长度仅沿着一段延伸。
通常,力,特别是高达大致10,000kN的支承力,可作用在根据本发明的大型柴油发动机的轴承中。在这种情况下,最佳润滑剂压力,特别是流体动力压力,可高达600巴。在这种情况下,最小的最佳润滑膜厚度为5至30微米,特别是5至25微米,尤其是15至25微米。
当然,作用力和油膜压力取决于彼此,由此油膜厚度还取决于部件的尺寸和移动部件的相对速度。
根据作用力的复杂性,可能有需要在根据本发明的轴承销中形成复杂的削弱结构。为此目的,轴承销可以被设计成两件式,其中,轴承销包括轴承销环和轴承销芯。在这方面,轴承销环可以是空心体,并且轴承销芯可被布置在具有结合(例如,铣削)结构的轴承销环中。这带来的主要优点是,复杂结构可被容易地结合到轴承销芯中,由此轴承销芯可接着被简单地插入、压入或按类似方式进入轴承销环中。
根据本发明的轴承可以被设计为特别优选地用于大型柴油发动机的轴承,特别是用作十字头式大型柴油发动机的轴承,由此相应地设计轴承销。
根据本发明,还提出了一种用于根据本发明的轴承的轴承销,其中,轴承销包括不对称削弱部,使得轴承销能根据预定方案(即,根据不对称削弱部的设计和自身力)在力的作用下变形,轴承销跟着对应地变形。
根据本发明,还提出了一种具有根据本发明的轴承的十字头,该轴承包括轴承壳和具有旋转轴线的轴承销,其中,轴承销被布置成能绕旋转轴线在轴承壳中旋转。根据本发明的轴承的轴承销包括相对于旋转轴线的不对称削弱部,从而轴承销因在轴承壳的方向上作用的外力的作用而能变形,使得当向轴承销施加力时,轴承壳和轴承销之间的有效力区域因轴承销的变形而增大。十字头尤其可以被设计用于大型发动机特别是二冲程大型柴油发动机。
根据本发明,还提出了一种大型柴油发动机,特别是十字头大型柴油发动机,其中,大型柴油发动机包括根据本发明的轴承,该轴承包括轴承壳和具有旋转轴线的轴承销,其中,轴承销被布置成能绕旋转轴线在轴承壳中旋转。根据本发明的轴承的轴承销包括相对于旋转轴线的不对称削弱部,从而轴承销因在轴承壳的方向上作用的外力的作用而能变形,使得当向轴承销施加力时,轴承壳和轴承销之间的有效力区域因轴承销的变形而增大。
在这种背景下,将说明优选的重要实施方式。在优选的实施方式中,在十字头式大型柴油机中的根据本发明的轴承被布置在十字头中,其中,轴承销是具有相对于轴承销的旋转轴线的不对称削弱部的圆柱形轴承销,然而,该不对称削弱部相对于第一截面轴线对称,进而成为对称的不对称削弱部。
附图说明
以下,参照附图基于示例更详细地说明本发明和现有技术。
图1示出现有技术的示意性表示。
图2示出不同实施方式中的根据本发明的轴承的横截面的示意性表示。
图3示出十字头的示意性表示。
图4以剖视图示出柴油发动机的示意性表示;
图5示出大型柴油发动机的示意性表示。
具体实施方式
图1示出现有技术的示意性表示。示出了已经从现有技术中得知的轴承。在此,轴承包括轴承壳2'和轴承销1',轴承销1’能旋转地布置在轴承壳2'中。两条截面线S'的交叉点将是轴承销的旋转轴线。在现有技术中,存在精确地布置在轴承销的中心并且关于旋转轴线对称的对称削弱部3'。这里,对称削弱部3'是凹陷,它是一种空心圆柱。在现有技术中,力F'作用于轴承销1’,由此该力从轴承销1'传递到轴承壳2'。然而,轴承销1'和轴承壳2'之间的有效力区域非常小,因为从现有技术中已知的轴承销1’没有按轴承销1'和轴承壳2'之间的有效力区域增大(这将使轴承销1'和轴承壳2'之间的压力减小)这样的方式而变形。然而,从现有技术中已知的凹陷3'仅用于减小销的质量或用于使油返回。
图2示出不同实施方式中的根据本发明的轴承的横截面的示意性表示。这里,所有实施方式A-J都包括轴承壳2和轴承销1,其中,轴承销1被配置为圆柱形轴承销。轴承销1的旋转轴线X位于截面轴线S的交叉点处。图2的A至C、E、F、G和J示出具有单个不对称削弱部3的轴承销,而图2的D、H和I示出带有两个不对称削弱部31和32的轴承销。这些不对称削弱部31和32可具有相同或不同的形状。当两个不同的力F1和F2作用于轴承时(力F1和F2可同时或交替地作用),根据D、H和I的轴承销是特别合适的。根据图2的B、C、D、E、G和J的轴承销特别适用于如图所示出地作用于轴承销1的力F,因为轴承销1在轴承壳2与轴承销1的直接接触表面处具有不对称削弱部,使得轴承销1在轴承销1与轴承壳2之间的直接接触表面上变形。图2的J示出轴承销,该轴承销被配置为两件式轴承销并且由轴承销环102和轴承销芯101构成,其中,轴承销芯101被布置在轴承销环102中。如果将图1与图2相比较,容易认识到,根据本发明的轴承装置的有效力区域大于从现有技术中已知的轴承的有效力区域,由此根据本发明的轴承中的摩擦也显著降低。
图3示出十字头的示意性表示。这里,详细例示了十字头6,并且十字头销12被配置为具有根据本发明的轴承的根据本发明的轴承销。四个十字头滑瓦61将十字头6进而活塞杆21在轨道62的滑道上或在与轨道62的方向平行的路径上沿直线引导。由于所示出的十字头布置具有十字头滑瓦61,因此力F经由活塞杆21仅从一个方向作用于十字头销12。这里,力F大部分正交地作用于十字头销12。由于力F仅从一个方向(与旋转轴线X)正交地从上方作用,因此根据图2的B、E或J的不对称削弱部适用于十字头(还有其他部件),因为当轴承销1在推杆22的方向上与不对称削弱部对准时,十字头销12在力F的作用下在轴承壳中变形,使得轴承销1与轴承壳之间的有效力区域增加,使得作用力F被分布在轴承中的较大区域上,因此压力被更好地分布在直接接触表面上。
图4以剖视图示出大型发动机100(特别是柴油发动机,尤其是二冲程大型柴油发动机)的示意图。大型发动机100,特别是大型柴油发动机,尤其是二冲程大型柴油发动机,利用纵向扫气按二冲程原理运行。它包括在气缸内腔112中的多个气缸111,气缸内腔112与发动机室113分开。从在气缸111中上下移动的活塞114传递动力,该动力经由活塞杆21、十字头6的十字头销12、推杆22以及曲柄最后被引导到发动机的曲轴200上。借助引导元件,即借助滑瓦61和轨道62,十字头6在笔直滑道上被引导。如已经在图3中描述的,十字头销12被设计为具有根据本发明的轴承的根据本发明的轴承销。
图5示出大型发动机100(特别是大型柴油发动机,尤其是二冲程大型柴油发动机)的示意图,大型发动机100具有连杆(推杆)22。连杆22包括第一端4和第二端8,第一端4具有用于连接到十字头6的轴承壳2,第二端8具有用于连接到曲柄销11的第二孔8。连杆22还包括在第一端4和第二端7之间的杆段10。在力从一个部件传递到另一个部件期间,在轴承中可发生高摩擦,因为力传递所产生的压力将润滑剂推离传递点,从而导致轴承壳2和轴承销11和12之间有直接接触。特别地,在连杆22和曲柄销11之间的力传递中,在轴承壳2和曲柄销11之间施加大压力。由于连续供应润滑剂(还有其他原因),重要的是减轻连杆和曲柄销/十字头之间的轴承上的负荷。当将压力分布在大表面积上时,由于轴承销11和12变形,使压力分布更好,因此润滑剂也可更容易地被引入轴承中。在本实施方式中,根据本发明的轴承配置有轴承壳2和作为曲柄销11和十字头销12的不对称轴承销。原则上,曲柄销11和/或十字头销12进而相应的轴承可被设计为根据本发明的轴承。
Claims (15)
1.一种轴承,所述轴承包括轴承壳(2)和具有旋转轴线(X)的轴承销(1、11、12),其中,所述轴承销(1、11、12)被布置成能围绕所述旋转轴线(X)在所述轴承壳(2)中旋转,
其特征在于,
所述轴承销(1、11、12)包括相对于所述旋转轴线(X)的不对称削弱部(3),从而所述轴承销(1、11、12)因在所述轴承壳(2)的方向上作用的外力(F)的作用而能变形,使得所述轴承壳(2)和所述轴承销(1、11、12)之间的有效力区域借助所述轴承销(1、11、12)的变形而能增大。
2.根据权利要求1所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)是圆柱形轴承销(1、11、12)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)的所述旋转轴线(X)是所述轴承销(1、11、12)的对称轴线,使得所述轴承销(1、11、12)被布置成能围绕所述对称轴线在所述轴承壳(2)中旋转对称地旋转。
4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)包括相对于与所述轴承销(1、11、12)的所述旋转轴线正交交叉的第一截面轴线(S)的对称的不对称削弱部。
5.根据权利要求3所述的轴承,其中,所述轴承销包括相对于与所述轴承销的所述对称轴线正交交叉的第二截面轴线的对称的不对称削弱部。
6.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承包括力元件,所述力元件特别是力杆、活塞杆(21)或推杆(22),并且所述力元件被特别布置在所述轴承销(1、11、12)上,从而所述力(F)经由所述力元件能在预定方向上引入所述轴承销(1、11、12)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)的所述不对称削弱部(3)是不对称凹陷,所述不对称凹陷特别是孔。
8.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)是十字头销(12)或曲柄销(11)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)的所述不对称削弱部(3)以材料类型和/或材料密度和/或材料结构有变化的形式进行配置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)包括相对于所述旋转轴线(X)的多个不对称削弱部(3)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)是两件式轴承销(1、11、12),所述两件式轴承销包括轴承销环(102)和轴承销芯(101),并且所述轴承销芯(101)被布置在所述轴承销环(102)中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的轴承,其中,所述轴承销(1、11、12)被配置为用于大型发动机(100)的轴承销(1、11、12),特别是被配置为用于十字头式大型柴油发动机的轴承销(1、11、12)。
13.一种根据权利要求1至12中任一项所述的轴承销(1、11、12),
其特征在于,
所述轴承销(1、11、12)包括不对称削弱部(3),从而所述轴承销(1、11、12)在力(F)的作用下能变形。
14.一种十字头,特别是用于大型发动机,尤其是用于二冲程大型柴油发动机,该十字头包括根据权利要求1至12中任一项所述的轴承。
15.一种大型发动机,特别是大型柴油发动机,尤其是十字头式大型柴油发动机,该大型发动机包括根据权利要求1至12中任一项所述的轴承。
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