DE1508367C - Vorrichtung zur gleichmäßigen induktiven Härtung der Hublager von gekröpften Wellen - Google Patents

Description

für die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Kurbelwelle und

dt

für die Relativwinkelgeschwindigkeit zwischen der zu härtenden Lagerfläche und dem Induktor erhält man für die auf die Einheit der Kurbelwellenwinkelgeschwindigkeit U)₀ bezogene normierte Relativwinkelgeschwindigkeit O)Im₀ zwischen der zu härtenden Lagerfläche und dem Induktor die Funktion

sin² a

sin β sin² β

Durch Substitution von β aus der obengenannten geometrischen Beziehung als Funktion von χ und ε kann ω/ω₀ allein in Abhängigkeit von χ und ε ausgedrückt werden.

In A b b. 2 ist ω/ω₀ als Funktion von α als Kurvenschar mit einer Reihe von Parameterwerten für ε dargestellt.

Wie man in A b b. 2 erkennt, ist bei χ = 0°, d. h. also im oberen Totpunkt des Hublagers, ω/ω₀ die normierte Relativwinkelgeschwindigkeit zwischen Lageroberfläche und Induktor am größten, während sie bei Oi = 180°, also im unteren Totpunkt, am kleinsten ist.

Bei konstanter, vom Induktor induzierter Leistung ist die einem Oberflächenelement des zu härtenden Lager zugeführte Wärmemenge proportional der Verweilzeit dieses Oberflächenelementes innerhalb des Induktors, d. h. also umgekehrt proportional zu der

' Relativwinkelgeschwindigkeit o> zwischen Lageroberfläche und Induktor.

Auf oberem Totpunkt (x --■-■■■ (T) ist daher die einem Flächenelement zugeführte Wärmemenge am gcringsten und steigt bei der Drehung der Welle stetig auf ein Maximum am unteren Totpunkt (\ 180 ) an. Der mit dieser Vorrichtung erzielte Heizeffekt entspricht also genau der Forderung, daß im oberen Totpunkt, wo die benachbarte Werkstoffanhäufung und die Wärmeabfuhr am geringsten ist, zur Erzielung eines gleichmäßigen Härtebildes weniger Wärme pro Flächenelement zugeführt werden muß als im unteren Totpunkt des Hublagers, in dem wegen der in dieser Stellung starken Werkstoffanhäufung in der Nähe des Induktors die Wärmeabfuhr aus der zu härtenden Zone am größten ist.

Die Variationsbreite des über dem Umfang des zu härtenden Lagers variierenden Wärmebedarfs kann, wie leicht einzusehen ist, bei vorgegebener vom Induktor übertragenen Leistung bzw. bei vorgegebenem R und r allein durch richtige Wahl der wirksamen Länge L der Pendelstange 2 optimal eingestellt werden.

Um eine Einstellung an der fertigen Vorrichtung /11

ermöglichen, ist die Pendelstangc 2 vorzugsweise in ihrer wirksamen Länge verstellbar ausgebildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

i 60Ö 367 1 2 handelnden Welle, über die volle Umdrehung der Patentansprüche: Welle eine vorgegebene Variation der Realtivwinkel- geschwindigkeit ω zwischen der zu härtenden Lager-

1. Vorrichtung zur gleichmäßigen Härtung der fläche und dem Induktor zu erzielen, derart, daß bei Hublager von gekröpften Wellen, bei der der Ober- 5 zeitlich konstanter induzierter Leistung eine pro Lagerfläche des Hublagers eine während einer vollen flächeneinheit unterschiedliche Wärmemenge zugeführt Drehung der Welle über den Umfang variierende wird, · wodurch zur Herstellung eines gleichmäßigen Wärmemenge zugeführt wird, mit einem schalen- Härtebildes der Effekt der über den Lagerumfang förmigen, an einer zwangsgeführten Aufhängung unterschiedlich starken Wärmeabfuhr auf einfache pendelnden Induktor, dadurch gekenn- io Weise ausgeglichen werden kann. ·»
zeichnet, daß der Induktor (1) starr an einer Zur Lösung der erfinderischen Aufgabe dient eine Pendelstange (2) befestigt ist, deren wirksame Vorrichtung mit einem schalenförmigen, an einer

" Länge (L) durch die Variationsbreite der über den zwangsgeführten Aufhängung pendelnden Induktor.

Umfang des Hublagers unterschiedlichen Wärme- Gemäß der Erfindung ist diese Vorrichtung dadurch

zufuhr bestimmt ist. 15 gekennzeichnet, daß der Induktor starr an einer

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Pendelstange befestigt ist, deren wirksame Länge durch kennzeichnet, daß die Pendelstange (2) in ihrer die Variationsbreite der über den Umfang des Hubwirksamen Länge (L) verstellbar ist. lagers unterschiedlichen Wärmezufuhr bestimmt ist.

..-.'■' Dabei ist die Pendelstange in ihrer wirksamen Länge

20 vorteilhaft verstellbar ausgebildet.

Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen näher

erläutert.
A b b. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Prin-

Für die induktive Härtung der Hublager von ge- zip der erfinderischen Vorrichtung, während

kröpften Wellen, z. B. von Kurbelwellen, ist es be- 25 A b b. 2 Diagramme enthält, in denen die auf die

kannt, einen sogenannten schalenförmigen Induktor Einheit der Winkelgeschwindigkeit co₀ der rotierenden

zu verwenden (deutsche Patentschrift 976 688), der Welle bezogene normierte Relativgeschwindigkeit ω/ω₀

— mit einer das zu härtende Lager nicht umfassenden zwischen der zu härtenden Lagerfläche und dem In-

Heizschleife versehen — auf diesem Lager aufsitzt und duktor über den Drehwinkel α der Welle für mehrere

bei.während des Heizvorganges rotierender Welle der 30 Werte des von der Länge der Induktoraufhängung ab-

Lagerbewegung folgt. hängigen Parameters ε aufgetragen ist.

Durch z. B. die Aufhängung des Induktors an einem Die Kurbelwelle sei zwischen zwei auf der Achse 7 zwangsgeführten Parallelogrammgestänge (deutsches der Kurbelwellenmittellager liegenden Punkten ein-Patent 1 270 716) wird bei konstanter Drehgeschwin- gespannt und mit konstanter Winkelgeschwindigkeit«,, digkeit der Welle eine konstante Relativgeschwindig- 35 angetrieben. Die Achse 8 des zu härtenden Hublagers keit zwischen der Lageroberfläche und der Heiz- beschreibe bei der Drehung der Kurbelwelle einen Kreis schleife des Induktors sichergestellt. Bei konstanter mit dem Radius R. Auf der zu härtenden Oberfläche induzierter Leistung würden dabei also gleich großen des Hublagers, die durch einen Kreis mit dem Ra-Lagerflächen die gleiche Wärmemenge zugeführt dius r angedeutet ist, sitze ein nur einen Teil der Hubwerden. Wegen der besonderen Form der gekröpften 40 lageroberfläche überdeckender, schalenförmiger InWelle ergeben sich aber für die verschiedenen Bereiche duktor 1 z. B. mit Hilfe von (in A b b. 1 nicht darder zu härtenden Lagerfläche unterschiedlich große gestellten) Gleitschuhen auf. Der Induktor 1 ist starr angrenzende Materialanhäufungen, die eine über den verbunden mit einer Pendelstange 2, welche an ihrem Umfang der Lagerfläche unterschiedlich starke Wärme- vom Induktor 1 abgewandten Ende an einer durch den abfuhr aus den induktiv erhitzten Zonen des Lagers 45 Punkt 3 angedeuteten und in der Führung 4 in senkzur Folge haben, was eben bei einer über die Um- rechter Richtung gleitbaren Aufhängung schwenkbar drehung der gekröpften Welle pro Lagerflächeneinheit angelenkt ist.

konstanten Wärmezufuhr im allgemeinen zu keinem Der Winkel, den die Verbindungsgerade 6 zwischen

gleichmäßigen Härtebild des Lagers führen würde. der Wellenachse 7 und der Hublagerachse 8 einerseits

Um den Effekt dieser unterschiedlich starken 50 und die Vertikale 5 andererseits miteinander ein-

Wärmeabfuhr zu kompensieren, ist es bekannt (deut- schließen, sei mit«, der Winkel zwischen der genannten

sches Patent 1 270 716), während der Umdrehung der Geraden 6 und der Mittellinie der Pendelstange 2 mit β

zu behandelnden Welle die zugeführte induzierte bezeichnet. Der Abstand zwischen dem Anlenkpunkt 3

Leistung zu variieren. . der Pendelstange 2 und der Hublagerachse 8 hat den

Die praktische Durchführung der für eine solche 55 Wert L -\-r. Mit der Abkürzung

Variation nötigen Leistungssteuerung ist verhältnis- R

mäßig einfach bei Kurbelwellen, bei denen alle Hub- e = ■—

lager beim Umlauf der Welle gleich große Drehkreise ^r

beschreiben und bei welchen nicht mehrere Lager- lautet die geometrische Beziehung zwischen den

stellen gleichzeitig gehärtet werden müssen. Beim 60 Größen α, β und e:
Härten mehrerer Lagerstellen gleichzeitig oder beim

Härten von Kurbelwellen, die auf unterschiedlichen et« « + cos β

Drehkreisen liegende Hublager aufweisen, ist die An- ». sin β '

wendung einer solchen Leistungssteigerung sehr auf- .

wendig. 65 Durch Differentation nach der Zeit und Substi-

. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, tution

durch eine rein kinematische Führung des Induktors da _

bei konstanter Winkelgeschwindigkeit ω₀ der zu be- ~^f ^ °*