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Anordnung der Zuganker und Grundlagerschrauben in Gehäusen von Hubkolbenmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Zugankern und Grundlagerschrauben in Gehäusen
von Hubkolbenmaschinen, vorzugsweise Ausführungen aus Gußeisen für Verbrennungskraftmaschinen
mit hängender Kurbelwellenlagerung. Es besteht die Möglichkeit, die Erfindung auch
bei aeh3usen aus anderen Werkstoffen, z. B. aus Leichtmetall, anzuwenden und auf
Gehäuse anderer Hubkolbenmaschinen, wie Pumpen und Verdichter zu übertragen.
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Die Entwicklung der Verbrennungskraftmaschinen ist unter anderem durch
eine ständige Steigerung der Zylinderleistung gekennzeichnet. Dies wird sowohl durch
Erhöhung des futzdruckes mittels Aufladung als auch durch Drehzahlsteigerung erreicht.
Hohe Aufladegrade führen zu hohen Verbrennungsdrücken und damit zu großen Beanspruchungen
der Bauteile der Verbrennungskraftmaschine. Besondere Beachtung erfordern in diesem
Zusammenhang die Beanspruchungen des Gehäuses der Verbrennungskraftmaschine durch
die Gaskräfte. Es kommt darauf an, dafür zu sorgen, zur diese einerseits über die
Grunklager und die Grundlagerschrauben sowie andererseits über die Zylinderkopf-Befestigungsschrauben
in das Gehäuse eingeleiteten Eräfte nicht unzulässig hohe Beanspruchungen und Verformungen
hervorrufen. Eine Maßnahme zur Einleitun, von Druckvorspannungen in das Gehäuse,
zur Vermeidung von für den Werkstoff Gußeisen gefährlichen, durch die Gas@räfte
hervorgerufenen Zugspannungen, ist die An-@rdnung durchgenender Zuganker.
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Es sind Gehäuse mit hängender Kurbelwellenlagerung bekannt, bei denen
zwei durchgehende Zuganker vorgesehen sind, die den Grundlagerbügel mit; dem Zylinderblock
verspannen (Motortechn. Zeitung (MTZ), Stuttgart 28 (1967) 7, S. 255, Bild 6). Dies
hat den Nachteil, daß bei Kontrollen an einzelnen Grundlagern die gesamte Gehäuse-Querwand
durch das Lösen der Zuganker entlastet wird und Verformungen im Bereich der Zylinderkopf-
und Zylinderlaufbuchsendichtungen auftreten. Dadurch, daß diese Zuganker mit Rucksi@
auf die Biegebeanspruchungen des Lagerbügels in möglichst geringem Abstand zu den
Grundlagerbn angeordnet werden inüssen, können bei Maschinen kmit in V-Form angeordneten
Zylindern die außeb liegenden Bereiche des oberen Abschnittes der Gehäuse-Querwand
nicht mit durch die Zuganker verspannt werden.Dies hatte zur Folge, daß als Ausweichlösung
vielfach eine Stahl-Schweißkonstruktion zur Anwendung kam, die zwar etwas leichter
als eine Gußkonstruktion ist, dafür aber Nachteile in bezug auf Gestaltungsmöglichkeiten,
Dämpfungseigenschaften, Korrosionswiderstand und Herstellungskosten aufweist.
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Bekannt sind auch Gehäuse-Ausführungen mit; geschlossenen Gehäuse-Querwänden
- sogenannte Tunnelgehäuse - bei denen die Lagerstellen jeweils von einem oberen
und einen unteren Lagerträger mit kreiszylindrischer Paßfläche oder von einem oben
liegenden Lagerträger mit kreiszylindrischer Paßfläche und einem unten liegenden
Lagerbügel gebildet werden (Scheiterlein, A. Der Aufbau der raschlaufenden Verbrennungskraftmaschine,
Springer-Verlag. Wien (1964), S. 448, Abb. 229a und S. 475, Abb. 244a). Sie bieten
auch bei V-Maschinen günstige Voraussetzungen für das Einschrauben der Zuganker
in den oberen Lagerträger infolge dessen kreiszylindrischer Paßfläche. Allerdings
erfüllen derartige Tunnelgehäuse die bei Schiffsmaschinen bestehenden Forderungen
nach einfacher Lagerkontrolle und Ausbaumöglichkeit der Kurbelwelle nach oben oder
unten nicht. Wird dagegen mit Rücksicht auf diese
Forderungen unter
Beibehaltung einer derartigen Lagerung auf die geschlossene Ausführung der Gehäuse-Querwände
verzichtet, indem nach unten entsprechende Ausschnitte in den Gehäuse-Querwänden
vorgesehen werden, so verliert das Gehäuse an Steifigkeit.
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Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, eine Zugankeranordnung zu
schaffen, bei der der Kraftfluß von Zugankern zu Grundlagerschrauben so erfolgt,
daß Zugspannungen in den Ge1äuse-Querw&'nden weitestgehend vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Grundlagerschrauben
in an sich bekannter Weise von unten in jeweils zwei in der Gehäuse-Querwand liegende
Bolzen bzw. Scheiben vorzuasweise aus Stahl, eingeschraubt sind und daß die Zuganker
von oben in dieselben Bolzen bzw. Scheiben eingeschraubt und so mit den Grundlagerschrauben
verbunden werden. Auf diese Weise wird ein sehr günstiger Kraftfluß von den Grundlagerschrauben
über die Scheiben und die Zuganker zu den Zylinderkopf-Befestigungsschrauben erreicht.
Die Gehäuse-Querwände können mittels der Zuganker so auf Druck vorgespannt werden,
daß auch bei V-Maschinen sowohl die innen liegenden als auch die außen liegenden
oberen Gehäusebereiche erfaßt werden.
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Dadurch, daß bei der einfach durchzuführenden Lagerkontrolle lediglich
die Grundlagerschrauben entspannt werden, während der obere Gehäuseabschnitt durch
die Zuganker verspannt bleibt, werden Verformungen des oberen Gehäusebereiches vermieden.
Die Bohrungen in den Gehäuse-Querwänden zur Aufnahme der Scheiben mindern die Steifigkeit
des Gehäuses nur unwesentlich; der Ausbau der Kurbelwellc nach unten ist ohne weiteres
möglich. Während bei Reihenmaschinen die zusammengehörenden Zuganker und Grundlagerschrauben
auf einer Achse liegen und ein Verdrehen der Bolzen bzw. Scheiben damit von vornherein
verhindert
wird, lassen sich bei V-Maschinen die Achsen der jeweils in eine Scheibe eingeschraubten
Zuganker so legen, daß sich die von den einzelnen Zugankern eingeleiteten Drehmomente
gegenseitig aufheben. Um zu gewährleisten, daß nur die Bereiche der Bolzen bzw.
Scheiben#in der Gehäuse-Querwand zur Anlage kommen, die ausreichende Flächenpressungen
aufweisen, können die übrigen Bereiche der Bolzen zurückgenommen werden. Auf diese
Weise wird Reibkorrosion verhindert.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß eine Zugankeranordnung geschaffen arde, die gewährleistet, daß bei der Durchführung
von Lagerkontrollen der obere Abschnitt der Gehäuse-Querwände zur Vernieidung von
Verformungen nicht mit entspannt wird und die es sowohl bei Reihen- als auch bei
V-Lschinen gestattet, auch noch bei hohen Belastungen Gußeisen als Gehäusewerkstoff
zu verwenden und gleichzeitig die Forderungen nach einfacher Lagerkontrolle und
Ausbaumöglichkeit der Kurbelwelle sowie nach ausrelichender Gehäusesteifigkeit erfüllt.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert
werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 : Gehäuse-Querwand einer V-Maschine,
Fig. 2 : Gehäuse-Querwand einer Reihenmaschine.
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In Fig. 1 wird der Lagerbügel 2 mittels der Grundlagerschrauben 3
mit der Gehäuse-Querwand 1 verspannt. Die Einschraubenden der Grundlagerschrauben
3 sind von unten in zwei in der Gehäuse-Querwand angeordnete Scheiben 4 eingeschraubt.
Die Einschraubenden der Zuganker 5 und 6
sind von oben in die Scheiben
4 eingeschraubt. auf diese Weise gelingt es, die Grundlagerschrauben lösbar mit
den Zugankern zu verbinden und die von den Gaskräften in die Gehäuse-Querwand 1
eingeleiteten, für den Werkstoff Gußeisen gefährlichen Zugspannungen mittels der
durch die Grundlagerschrauben 3 und die Zuganker 5 und 6 über die Scheiben 4 beim
Vorspannen erzeugten Druckvorspannungen zu kompensieren. Dadurch kann auch £ur Gehause
hochbelasteter Verbrennungskraftmaschinen noch der Werkstoff Gußeisen eingesetzt
werden. 1Ni'r die Scheiben 4, in die die Grundlagerschrauben 3 und die Zuganker
5 und 6 eingeschraubt werden, besteht freie Werkstoffwahl; es kommt vorzugsweise
Stahl entsprechender Festigkeit in Frage.
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Obwohl prinzipiell die Möglichkeit besteht, die Scheiben 4 in die
Gehäuse-Querwände 1 mit einzugießen, ist es wegen der einfacheren Fertigung der
Gewindelöcher vorteilhafter, die scheiben 4 unabhängig vom Gehäuse 1 zu fertigen.
Um einen einwandfreien Sitz der Scheiben 4 zu gewährleisten, ist es zweckmäßig,
den Durchmesser der Bohrunen in den Gehäuse-Querwänden 1 und der Scheiben 4 mit
geringer Toloranz herzustellen und das für den Einbau erforderliche Spiel zwischen
den Bohrungen und den Scheiben 4 klein zu halten. Beim Vorspannen der Zuganker 5
und 6 und der Grund lagerschrauben 3 wird dieses Spiel aufgehoben, und es entsteht
ein Preßsitz. Dadurch und durch das Anarbeiten von seitlichen Plächen 7 an den Scheiben
4 wird Reibkorrosion vermieden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Scheiben
4 unterkuhlt einzuziehen und auf diese Weise bereits vor dem Vorspannen der Zuganker
5 und 6 und der Grundlagerschrauben 3 einen Preßsitz der Scheiben 4 herzustellen.
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Zur Vermeidung eines Verdrehens der Scheiben 4 bei der Montage sind
die beiden Zuganker 5 und 6 so gelegt, daß sich die von den einzelnen Ankern eingeleiteten
Drehmomente gegenseitig aufheben ; weiterhin werden die Zuganker 5 und 6 zweckmäßig
vorgespannt, z. B. hydraulisch. Das nachträgliche Vorspannen der Grundlagerschrauben
3 kann die Scheiben 4 ebenfalls nicht verdrehen, da die Achse dieser Schrauben die
Scheibenachse schneidet, also kein Drehmoment eingeleitet
wird.
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Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Reihenmaschine.