DE102006023398A1

DE102006023398A1 - Vorrichtung zur Verbindung von zwei Maschinenteilen und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102006023398A1
Application number: DE102006023398A
Authority: DE
Inventors: Steen Cosmus Thaning
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-05-18
Also published as: KR20090006193A; JP2009537750A; DE102006023398B4; WO2007131744A2; CN101449047B; CN101449047A; JP5133980B2; KR101283947B1; WO2007131744A3

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Verbindung von zwei entlang einer Teilfuge aneinander anliegenden, durch quer zur Teilfuge verlaufende Haltekräfte zusammengehaltenen Maschinenteilen, insbesondere eines in das Maschinengestell (1) integrierten Unterteil (2) und eines hierauf aufsetzbaren, durch Zuganker (4) hiermit verbindbaren Oberteils (3) eines Großmotors, lassen sich dadurch auf einfache Weise bei der Montage entstehende Seitenkräfte vermeiden und dennoch quer zu den Haltekräften verlaufende Belastungen zuverlässig übertragen, dass die einander zugewandten Anlageflächen (5, 6) der aneinander anliegenden Maschinenteile nur rechtwinklig zu den Haltekräften verlaufende Bereiche aufweisen und dass diesen die gegenseitige Reibung erhöhende Mittel mit in ein metallisches Trägermaterial eingebetteten, oberflächenseitig vorspringenden Partikeln (12) aus einem gegenüber dem im Bereich der Auflageflächen (5, 6) vorhandenen Material härteren Material zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Erfindungsgedanken eine Vorrichtung zur Verbindung von zwei im Bereich einer Teilfuge aneinander anliegenden, durch quer zur Teilfuge verlaufende Haltekräfte zusammengehaltenen Maschinenteilen, insbesondere eines in das Maschinengestell integrierten Unterteils und eines hierauf aufsetzbaren, durch Zuganker hiermit verbindbaren Oberteils eines Kurbelwellen-Hauptlagers eines Großmotors.
Ein weiterer Erfindungsgedanke enthält ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung.
Aus der DE 101 36 638 A1 ist ein Kurbelwellen-Hauptlager eines Zweitakt-Großdieselmotors ersichtlich, wobei eine Einrichtung zur Verhinderung seitlicher Relativbewegungen des Oberteils gegenüber dem Unterteil in der Form vorgesehen ist, dass im Bereich der Teilfuge zwischen Unterteil und Oberteil gegenüber der horizontalen Richtung geneigte, gegenseitige Anlageflächen vorgesehen sind, die vertikale und seitlich wirkende Kräfte aufnehmen können. Hierbei werden zwar die im Betrieb auftretenden Seitenkräfte zuverlässig vom Oberteil auf das Unterteil übertragen. Beim Zusammenbau der bekannten Anordnung ergibt sich jedoch erfahrungsgemäß eine Aufweitung des Oberteils. Die Folge davon ist, dass die Lagerbohrung nur im zusammengebauten Zustand hergestellt werden darf. Dies erweist sich jedoch als sehr umständlich, da die Kurbelwelle nur bei demontiertem Oberteil eingesetzt werden kann.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass seitliche Relativbewegungen der aneinander anliegenden Maschinenteile zuverlässig verhindert werden, ohne dass zur Richtung der Haltekräfte geneigte Anlageflächen erforderlich sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist auf die Bereitstellung eines einfachen und kostengünstigen Verfahrens zur Herstellung einer Vorrichtung eingangs erwähnter Art gerichtet.
Die auf die Verbesserung der Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die einander zugewandten Anlageflächen der aneinander anliegenden Maschinenteile nur rechtwinklig zu den Haltekräften verlaufende Bereiche aufweisen und dass diesen die gegenseitige Reibung erhöhende Mittel mit in metallisches Trägermaterial eingebetteten, oberflächenseitig vorspringenden Partikeln aus einem gegenüber dem den Maschinenteilen zugrundeliegenden Material härteren Material zugeordnet sind.
Diese Maßnahmen ergeben eine rechtwinklig zu den Haltekräften verlaufende Teilfuge und ermöglichen dementsprechend bei einem Kurbelwellen-Hauptlager die Verwirklichung einer horizontalen Teilfuge zwischen Unterteil und Oberteil. Hierdurch wird daher sichergestellt, dass bei der Anbringung des Oberteils keine nach außen gerichteten Kräfte erzeugt werden, so dass das Oberteil nicht aufgeweitet wird. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Lagerbohrung im demontierten Zustand des Lagers hergestellt werden kann, was eine mehrfache Montage und Demontage des Oberteils entbehrlich macht. Gleichzeitig wird durch die Erhöhung der gegenseitigen Reibung sichergestellt, dass die im Betrieb auftretenden Seitenkräfte zuverlässig aufgenommen werden können. Die aus einem vergleichsweise harten Material bestehenden, oberflächenseitig vorspringenden Partikel können sich unter der Wirkung der Haltekräfte in die jeweils zugeordnete Gegenfläche eindrücken, was zu einem gegenseitigen Mini-Formschluss und damit zu einem hohen Reibkoeffizienten führt.
Vorteilhaft kann zwischen die einander zugewandten Anlageflächen der miteinander zu verbindenden Maschinenteile eine die Reibung erhöhende, beidseitig mit vorspringenden Partikeln versehene Platte eingelegt werden. Diese Platte stellt ein zusätzliches Bauteil dar, das in vorteilhafter Weise unabhängig von den miteinander zu verbindenden Maschinenteilen hergestellt werden kann. Durch die Verwendung unterschiedlich dicker Platten kann dabei in vorteilhafter Weise der gegenseitige Abstand der Maschinenteile variiert werden. Im Zusammenhang mit einem Kurbelwellen-Hauptlager ermöglicht dies die Erzielung eines unterschiedlichen Kopfspiels zwischen Walzenzapfen und Oberteil. Das Kopfspiel kann daher in vorteilhafter Weise an die Verhältnisse des Einzelfalls angepasst werden.
Zweckmäßig können die vorspringenden Partikel aus einem keramischen Material bestehen. Dabei lassen sich auf einfache Weise eine unregelmäßige Oberfläche mit spitzen Kanten erreichen, die sich infolge der großen Härte von keramischem Material gut in die jeweils zugeordnete Gegenfläche eindrücken können.
Vorteilhaft kann ein Überstand der vorspringenden Partikel über das sie aufnehmende Material von 50 bis 90 μm vorgesehen sein. Dies ermöglicht zum einen eine ausreichende Maßhaltigkeit und ergibt zum anderen in zuverlässiger Weise den erwünschten Mini-Formschluss.
Die auf das Verfahren sich beziehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein Bauteil mit wenigstens einer der Teilfuge zwischen den miteinander zu verbindenden Maschinenteilen zugeordneten, rechtwinklig zu den Haltekräften verlaufenden Oberfläche im Bereich jeder derartigen Oberfläche mit einer Schicht mit in metallisches Material eingebetteten, gegenüber dem den Maschinenteilen zugrundeliegenden Material härteren Partikeln versehen wird, wobei vorzugsweise diese Schicht anschließend oberflächenseitig teilweise weggeschliffen und dann einer oberflächenseitigen Ätzbehandlung ausgesetzt wird.
Mit Hilfe des Schleifvorgangs lässt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Maßhaltigkeit erreichen. Die anschließende Ätzbehandlung ermöglicht in vorteilhafter Weise die Erzielung des erwünschten Überstands der harten, vorzugsweise keramischen Partikel über das sie aufnehmende Material.
Vorteilhaft kann das die harten Partikel enthaltende Bauteil oberflächenseitig angeschmolzen werden, wobei die Partikel direkt in die oberflächenseitige Schmelze eingebracht werden. Hierbei werden die harten Partikel direkt in das Grundmaterial des zugehörigen Bauteils eingebracht, wodurch sich eine ausgezeichnete Bin dung der die harten Partikel enthaltenden oberflächennahen Schicht mit den darunter sich befindenden Schichten des genannten Bauteils ergibt.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung des übergeordneten Verfahrens kann das die harten Partikel enthaltende Bauteil oberflächenseitig mit einer Beschichtung versehen werden, die aus einem die harten Partikel und ein diese aufnehmendes, metallisches Matrix-Material enthaltenden Materialmix hergestellt wird, wobei das Matrix-Material einen niedrigeren Schmelzpunkt als das dem die Beschichtung tragenden Bauteil zugrundeliegende Material aufweist. Die die harten Partikel aufweisende Beschichtung wird hierbei praktisch aufgesintert. Dabei kommt es in vorteilhafter Weise zu einem vergleichsweise geringen Wärmeeintrag in das die Beschichtung aufnehmende Bauteil, was sich günstig auf die Vermeidung von Verzug auswirkt. Die genannten Maßnahmen sind daher insbesondere bei vergleichsweise dünnen Bauteilen zu bevorzugen.
Zweckmäßig kann als Matrix-Material eine Nickellegierung Verwendung finden, die außer Nickel zumindest Phosphor, vorzugsweise Phosphor und Silizium enthält. Durch die genannten Legierungskomponenten wird der Schmelzpunkt von Nickel deutlich unter den Schmelzpunkt von Stahl bzw. Gusseisen abgesenkt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des übergeordneten Verfahrens kann das oberflächenseitig mit den harten Partikeln zu versehende Bauteil vorzugsweise durch Sandstrahlen oberflächenseitig angeraut werden. Anschließend können die Partikel bis zu wenigstens einem Teil ihres Durchmessers in die angeraute Oberfläche eingetieft werden. Diese kann hierzu mit den Partikeln beschossen werden. Dabei kann vorzugsweise das PVD-Verfahren angewandt werden. Die in die angeraute Oberfläche eingeschossenen Partikel stehen in vorteilhafter Weise bereits in der gewünschten Weise über die Oberfläche vor, so dass in der Regel ein Ätzvorgang entfallen kann. Vielfach kann sogar auf einen Schleifvorgang verzichtet werden. In manchen Fällen kann es jedoch zur Erzielung einer hohen Maßgenauigkeit vorteilhaft sein, auch hier einen Schleifvorgang durchzuführen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
1 eine Ansicht eines Kurbelwellen-Hauptlagers eines Zweitakt-Großdieselmotors,
2 eine Ansicht einer zwischen die Anlageflächen von Unterteil und Oberteil der Anordnung gemäß 1 eingelegten Reibplatte,
3 einen Teilschnitt durch die Reibplatte gemäß 2 und
4–6 schematische Darstellungen von aufeinander folgenden Herstellungsschritten zur Herstellung einer Reibplatte gemäß 3.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind Kurbelwellen-Hauptlager von Großmotoren, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Motoren sind an sich bekannt.
Das der 1 zugrundeliegende Kurbelwellen-Hauptlager eines Zweitakt-Großdieselmotors besteht aus einem in das Maschinengestell 1 integrierten Unterteil 2 und einem auf dieses aufsetzbaren Oberteil 3. Dieses wird durch hier lediglich durch ihre Mittellinien angedeutete, vertikale Zuganker 4 gehalten. Das Unterteil 2 und Oberteil 3 sind mit einander zugewandten, quer zu den Zugankern 4 verlaufenden, parallelen Anlageflächen 5, 6 versehen.
Die Anlageflächen 5, 6 enthalten ausschließlich horizontal, das heißt rechtwinklig zu den Zuganker 4 verlaufende Bereiche. Die von den Zugankern 4 erzeugten Spannkräfte verlaufen dementsprechend rechtwinklig zu den Anlageflächen 5, 6 und werden durch diese in vertikaler Richtung durchgeleitet. Seitenkräfte werden hierbei nicht erzeugt. Im Betrieb entstehende Seitenkräfte werden durch Reibung vom Oberteil 3 auf das Unterteil 2 übertragen.
Das Unterteil 2 und das Oberteil 3 sind mit einander zu einer Lagerbohrung 7 sich ergänzenden Ausnehmungen versehen. In der Lagerbohrung 7 wird ein Wellenzapfen 8 aufgenommen. Die Ausnehmungen von Unterteil 2 und Oberteil 3 zur Bildung der Lagerbohrung 7 werden unabhängig voneinander bei demontiertem Oberteil 3 hergestellt.
Um im Betrieb seitliche Relativbewegungen zwischen Unterteil 2 und Oberteil 3 sicher auszuschließen ist den gegenseitigen Anlageflächen 5, 6 eine die gegenseitige Reibung erhöhende Einrichtung zugeordnet.
Bei dem der 1 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel ist hierzu zwischen die linken Anlageflächen 5, 6 und die rechten Anlageflächen 5, 6, d.h. links und rechts von der Lagenbohrung 7, jeweils eine Reibplatte 9 eingelegt, die im Bereich ihrer voneinander abgewandten, den Anlageflächen 5, 6 zugewandten Seiten mit die Reibung erhöhenden Mitteln versehen ist. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, die Anlagefläche 5, 6 selbst mit einer derartigen Einrichtung zu versehen. In diesem Fall würden die Reibplatten 9 entbehrlich oder könnten als Abstandshalter mit oder ohne die Reibung erhöhende Mittel ausgebildet sein.
Die Reibplatten 9 erstrecken sich jeweils über den gesamten, zugeordneten gegenseitigen Anlagebereich von Unterteil 2 und Oberteil 3. Die Reibplatten 9 sind dementsprechend, wie aus 2 ersichtlich ist, mit Durchführausnehmungen 10 versehen, durch welche die Zuganker 4 mit umfangsseitigem Spiel durchführbar sind. Die Dicke der Reibplatten 9 kann etwa 5 mm +/– einer Zugabe bzw. eines Abzugs zur Variation des Kopfspiels des Wellenzapfens 8 betragen.
Die Reibplatte 9 enthält, wie aus 3 ersichtlich ist, einen Stahlkern 11, der zur Bildung der die Reibung erhöhenden Einrichtungen im Bereich seiner einander gegenüberliegenden Oberflächen mit oberflächenseitig vorspringenden Partikeln 12 versehen ist, die aus einem Material bestehen, das härter als das im Bereich der Anlageflächen 5 bzw. 6 von Unterteil 2 und Oberteil 3 vorhandene Material ist. Die Partikel 12 sind in sie umgebendes, metallisches Material eingebettet, das somit als Matrix fungiert. Dabei kann es sich um die äußeren Zonen des Stahlkerns 11 selbst oder um eine auf den Stahlkern 11 aufgebrachte metallische Be schichtung handeln. Dasselbe gilt für den Fall, dass die harten Partikel 12 direkt im Bereich der Anlageflächen 5 bzw. 6 vorgesehen sind.
Die Härte der Partikel 12 beträgt zumindest 1000 HV. Hierzu bestehen die Partikel zweckmäßig aus keramischem Material, wie TiC, WoC, NiobC etc.. Zweckmäßig besitzen die Partikel 12, wie in 3 weiter angedeutet ist, eine unregelmäßige Oberfläche mit spitzen Kanten. Die Partikel 12 können sich dementsprechend gut in die zugewandte Anlagefläche des jeweils gegenüberliegenden Bauteils eindrücken, wodurch sich ein Mini-Formschluss ergibt, der zu einem hohen Reibungskoeffizienten führt. Infolge des durch sie sich eindrückenden Partikel 12 bewirkten Mini-Formschlusses ist hier die Reibkraft abhängig von der Anzahl der Partikel und bei angenommener, etwa gleichmäßiger Flächenverteilung der Partikel 12 abhängig von der Fläche. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, wenn sich die Reibplatte 9 über den gesamten gegenseitigen Anlagebereich der Anlagenflächen 5, 6 erstreckt bzw. diese im Falle einer plattenlosen Ausführung im gesamten Anlagebereich mit harten Partikeln 12 versehen sind. Die Partikelgröße liegt zweckmäßig bei einem Durchmesser von 30 μ bis 110 μ. Der maximale Überstand der Partikel 12 über die Oberseite des sie aufnehmenden metallischen Materials beträgt zweckmäßig 50 μ bis 90 μ.
Die Partikel 12 können, wie schon erwähnt, direkt in die oberflächennahen Zonen des Grundmaterials des sie aufnehmenden Bauteil oder in eine auf die Oberfläche des Grundmaterials aufgebrachte metallische Beschichtung eingebettet sein. Die 4–6 verdeutlichen die Herstellung einer aus Stahl bestehenden Reibplatte mit in die oberflächennahen Stahlzonen eingebetteten Partikeln 12. Hierzu wird das die Partikel 12 tragende Bauteil, hier der der Reibplatte 9 zugrundeliegende Stahlkern 11, oberflächenseitig so erwärmt, dass eine oberflächennahe Zone 13 schmilzt. Die Erwärmung erfolgt zweckmäßig so, dass die geschmolzene Zone 13 eine in 4 angedeutete Tiefe t von 0,8 bis 1 mm aufweist. In die geschmolzene Zone 13 werden die Partikel 12 eingebracht. Hierzu ist im dargestellten Beispiel eine Blasdüse 14 vorgesehen, mittels welcher die geschmolzene Zone 13 mit den Partikeln 14 beschossen wird.
Die Erwärmung bis zum oberflächenseitigen Schmelzen des Kernmaterials erfolgt zweckmäßig mittels einer lokal wirksamen Wärmequelle, die über die zu erwärmende Fläche bewegt wird oder umgekehrt. Im dargestellten Beispiel ist hierzu ein mittels einer Laserquelle 15 erzeugter Laserstrahl 16 vorgesehen. Die Zufuhr der Partikel 12 erfolgt direkt in den Bereich des vom Laserstrahl 16 erzeugten Heizflecks oder in einen diesem direkt benachbarten Bereich. In jedem Fall folgt die Blasdüse 14 der Laserquelle 15. Infolge der Relativbewegung von Laserkanone 15 und Blasdüse 14 gegenüber der zu behandelnden Oberfläche wird diese nach und nach auf ihrer ganzen Fläche behandelt.
Die mittels der Blasdüse 14 auf die zu behandelnde Oberfläche aufgesprühten Partikel 12 dringen in das geschmolzene Metall der Zone 13 ein, so dass sich beim Erstarren der Schmelze eine Einbettung der Partikel 12 in das sie umgebende metallische Material ergibt, das dementsprechend als die Partikel 12 aufnehmende und haltende Matrix fungiert.
Während des Schmelzvorgangs und der Abkühlung wird die behandelte Oberfläche zweckmäßig mit Schutzgas beaufschlagt, das eine Oxidation verhindert. Hierzu kann die Blasdüse 14 zum Aufsprühen der Partikel 12 mit Schutzgas beaufschlagt werden. Im dargestellten Beispiel ist eine zusätzliche Schutzgasdüse 17 vorgesehen, durch welche der vom Laserstrahl 16 getroffene und mit den Partikeln 12 beaufschlagte Bereich mit Schutzgas beaufschlagt wird. Die Blasdüse 14, die Laserquelle 15 und gegebenenfalls die Schutzgasdüse 17 können zweckmäßig zu einem Bearbeitungskopf zusammengefasst werden, der eine gleichförmige Relativbewegung dieser drei Organe gegenüber der zu behandelnden Oberfläche ermöglicht. Anstelle eines Laserstrahls können natürlich auch andere Heizquellen Verwendung finden, beispielsweise eine Gasflamme, eine Induktionsspule oder dergleichen.
Anstelle der Einbettung der Keramikpartikel 12 in die oberflächennahen Zonen des Stahlkerns 11 kann die Reibplatte 9, wie oben schon erwähnt wurde, auch mit einer Beschichtung versehen werden, die aus einem vorzugsweise in Pulverform vorliegenden Materialmix hergestellt wird, der die Partikel 12 und eine diese aufnehmende metallische Matrix enthält. Diese Beschichtung kann beispielsweise im Thermosprühverfahren auf den Metallkern 11 aufgesprüht werden. Zweckmäßig wird die Beschichtung aufgesintert, was mit einem vergleichsweise geringen Wärmeeintrag möglich ist, wodurch einem Verzug des Stahlkerns 11 entgegengewirkt wird.
Zweckmäßig findet dabei zur Bildung der metallischen Matrix ein Material Verwendung, dessen Schmelzpunkt niedriger als der Schmelzpunkt des dem beschichteten Bauteil, hier dem Stahlkern 11, zugrundeliegenden Materials ist. Im Falle von Stahl liegt der Schmelzpunkt bei etwa 1300 °C. Der Schmelzpunkt des Matrixmaterilas soll deutlich niedriger liegen. Andererseits soll das Matrixmaterial zumindest dieselbe Festigkeit wie Stahl, vorzugsweise eine noch höhere Festigkeit, aufweisen. Außerdem soll sich eine gute Bindung der Beschichtung mit dem Kernmaterial ergeben. Zweckmäßig findet als Matrixmaterial eine Nickellegierung Verwendung, die außer Nickel zumindest Phosphor, vorzugsweise zumindest Phosphor und Silizium, enthält. Durch diese Legierungskomponenten wird der Schmelzpunkt von Nickel auf etwa 850 °C gedrückt und damit auf einen deutlich unterhalb des Schmelzpunkts von Stahl liegenden Wert.
Zum Aufsintern einer Beschichtung vorstehend genannter Art wird zunächst das mit der Beschichtung zu versehende Bauteil, hier der Stahlkern 11 oberflächenseitig bis höchstens kurz unterhalb seines Schmelzpunkts erwärmt. Anschließend wird der die Partikel 12 und das Matrix-Material enthaltende Materialmix aufgebracht. Die dem zu beschichtenden Bauteil vorher zugeführte Wärme reicht infolge des vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkts des Matrix-Materials aus, um dieses zu schmelzen, wodurch eine Einbettung der Partikel 12 in das Matrix-Material erreicht wird. Zur Bewerkstelligung einer gleichmäßigen Oberfläche sowie einer oberflächenseitigen Verdichtung der Beschichtung kann anschließend ein zweiter Erwärmungsvorgang stattfinden. Als Heizeinrichtung kann wie oben ein Laserstrahl, eine Induktionsspule oder dergleichen dienen. Wichtig ist hier eine zuverlässige Steuerbarkeit, um den Wärmeeintrag dosieren zu können.
Nachdem die die Partikel 12 enthaltende Schicht hergestellt ist, wird eine äußere Zone dieser Schicht wieder entfernt. Diese zu entfernende Zone wird zweckmäßig abgeschliffen, wie in 5 durch eine Schleifscheibe 18 angedeutet ist. Die Ma terialabnahme erfolgt dabei zweckmäßig auf einer Dicke von 30 μ wie in 5 bei d angedeutet ist. Mit Hilfe des Schleifvorgangs lässt sich eine exakte Gesamtdicke der Reibplatte 9 erreichen.
Nach dem Schleifvorgang erfolgt eine Ätzbehandlung der geschliffenen Oberfläche mittels einer Säure, z.B. HCl, HF oder dergleichen. Die Ätzbehandlung ergibt, wie aus 6 hervorgeht, den gewünschten Überstand der Partikel 6 über die Oberfläche des die Partikel 12 umgebenden Materials, hier über die Oberfläche des Stahlkerns 11. Die Ätzbehandlung erfolgt zweckmäßig bis zu einer Tiefe von maximal 5–30 μ, vorzugsweise 10 μ, wie in 6 bei ü angedeutet ist, so dass sich der gewünschte Überstand ergibt.
Eine andere Möglichkeit zum Anbringen der harten Partikel 12 kann darin bestehen, die betreffende Oberfläche anzurauen und anschließend die Partikel 12 bis zu wenigstens einem Teil ihres Durchmessers mechanisch in die angeraute Oberfläche einzutiefen. Zum Anrauen der Oberfläche kann diese zweckmäßig einer Sandstrahlbehandlung unterzogen werden. Vorteilhaft erfolgt die Anrauung mit einer Rauhigkeit von 5 μ. Die harten Partikel 12 können in die angeraute Oberfläche eingepresst werden. Hierzu wird die angeraute Oberfläche zweckmäßig mit den Partikeln 12 beschossen. Dabei ergibt sich nicht nur ein guter Sitz der Partikel, sondern gleichzeitig auch eine gewisse Verdichtungshärtung des die Partikel umgebenden Materials. Zum Beschießen der angerauten Oberfläche mit den Partikeln kann zweckmäßig das PVD-Verfahren (Plasma Vapor Deposition) Anwendung finden. Dieses Verfahren kann vorzugsweise auch im Zusammenhang mit den anderen, oben geschilderten Möglichkeiten zur Aufbringung der Partikel 12 Verwendung finden.
In den 4 bis 6 ist die Behandlung lediglich einer Seite der Reibplatte 9 gezeigt. Selbstverständlich werden beide Seiten behandelt. Diese Behandlungen erfolgen zweckmäßig nacheinander, so dass die jeweils behandelte Seite nach oben zeigen kann, wodurch einem unerwünschten Abtropfen des geschmolzenen Materials entgegengewirkt wird. Anstelle einer Platte können natürlich, wie oben bereits erwähnt, auch eine oder beide Anlageflächen 5, 6 direkt in derselben Weise wie vorstehend für eine Platte gezeigt, behandelt werden.

Claims

Vorrichtung zur Verbindung von zwei im Bereich einer Teilfuge aneinander anliegenden, durch quer zur Teilfuge verlaufende Haltekräfte zusammengehaltenen Maschinenteilen, insbesondere eines in das Maschinengestell (1) integrierten Unterteils (2) und eines hierauf aufsetzbaren, durch Zuganker (4) hiermit verbindbaren Oberteils (3) eines Kurbelwellen-Hauptlagers eines Großmotors, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Anlageflächen (5, 6) der aneinander anliegenden Maschinenteile nur rechtwinklig zu den Haltekräften verlaufende Bereiche aufweisen und dass diesen die gegenseitige Reibung erhöhende Mittel mit in ein metallisches Trägermaterial eingebetteten, oberflächenseitig vorspringenden Partikeln (12) aus einem gegenüber dem im Bereich der Auflageflächen (5, 6) vorhandenen Material härteren Material zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12) aus keramischem Material bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12) aus TiC und/oder WoC und/oder NiobC bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12) eine unregelmäßige Oberfläche mit spitzen Kanten aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12) einen Durchmesser von 30 μ bis 100 μ aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12) maximal 50 μ bis 90 μ über die Oberfläche des sie aufnehmenden Materials vorstehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12) eine größere Härte als 1000 HV aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die einander zugewandten Anlageflächen (5, 6) der zu verbindenden Maschinenteile eine die Reibung erhöhende, beidseitig mit vorspringenden Partikeln (12) versehene Reibplatte (9) eingelegt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kurbelwellen-Hauptlager eines Großmotors, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotors, im Bereich der linken und rechten, die Lagerbohrung flankierenden, Anlageflächen (5, 6) von Unterteil (2) und Oberteil (3) die gegenseitige Reibung erhöhende Mittel vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die die Reibung erhöhenden Mittel über den gesamten, gegenseitigen Anlagebereich der Anlageflächen (5, 6) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibplatte (9) mit den Zugankern (4) zugeordneten Durchführausnehmungen (10) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12) in eine oberflächennahe Schicht des Grundmaterials des sie aufnehmenden Bauteils oder einer auf dem Grundmaterial angebrachten Beschichtung eingebettet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteil mit wenigstens einer der Teilfuge zwischen den miteinander zu verbindenden Maschinenteilen zugeordneten Oberfläche im Bereich dieser Oberfläche mit in ein metallisches Material eingebetteten Partikeln (12) versehen wird, die aus einem gegenüber dem im Bereich der gegenseitigen Anlageflächen (5, 6) vorhandenen Material härteren Material bestehen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die die Partikel (12) enthaltende Schicht nach der Beschichtung oberflächenseitig teilweise entfernt und dann einer oberflächenseitigen Ätzbehandlung ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die die Partikel (12) enthaltende Schicht oberflächenseitig teilweise abgeschliffen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das oberflächenseitig mit den Partikeln (12) zu versehende Bauteil oberflächenseitig angeschmolzen wird und dass die Partikel (12) direkt in die oberflächenseitige Schmelze eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil auf einer Dicke von 0,8 bis 1 mm angeschmolzen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Partikeln (12) zu versehende Bauteil oberflächenseitig mit einer Beschichtung versehen wird, die aus einem die Partikel (12) und ein als Matrix für die Partikel (12) fungierendes Metall enthaltenden Materialmix hergestellt wird, wobei das die Matrix bildende Metall einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger als der Schmelzpunkt des dem die Beschichtung tragenden Bauteil zugrundeliegenden Materials ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Matrix bildende Metall eine zumindest Ni, P, vorzugsweise Ni, P, Si enthaltende Nickellegierung ist.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das die Beschichtung tragende Bauteil oberflächenseitig höchstens bis kurz unterhalb des Schmelzpunkts des ihm zugrundeliegenden Materials erwärmt wird und dass hierauf ein das Matrix-Material und die Partikel (12) enthaltender Materialmix vorzugsweise in pulverförmiger Form aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die die Partikel (12) enthaltende Oberfläche zumindest während der Beaufschlagung mit den Partikeln (12) mit Schutzgas beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die die Partikel (12) enthaltende Schicht nach der Anbringung der Partikel (12) auf einer Dicke von 20–50 μ, vorzugsweise 30 μ abgeschliffen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschliffene Oberfläche bis zu einer Tiefe von maximal 5–30 μ, vorzugsweise 10 μ, geätzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13–15, dadurch gekennzeichnet, dass das oberflächenseitig mit Partikeln (12) zu versehende Bauteil oberflächenseitig angeraut wird und dass die Partikel (12) mit wenigstens einem Teil ihrer Stärke in die angeraute Oberfläche eingetieft werden.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer Rauigkeit von 5 μ angeraut wird.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche sandgestrahlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 24–26, dadurch gekennzeichnet, dass die angeraute Oberfläche mit den Partikeln (12) beschossen wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (12) im PVD-Verfahren (Plasma Vapor Deposition) auf die angeraute Oberfläche aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen die einander zugewandten Anlagenflächen (5, 6) einlegbare, aus Stahl bestehende Reibplatte (9) hergestellt wird, die im Bereich ihrer beiden, voneinander abgewandten Oberflächen mit vorspringenden, harten Partikeln (12) versehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der einander zugewandten Anlageflächen (5, 6) mit vorspringenden, harten Partikeln (12) versehen wird.