DE2409572A1

DE2409572A1 - Diesel engine cross head lubrication system - lubricant is fed to pads located in region of maximum loading

Info

Publication number: DE2409572A1
Application number: DE2409572A
Authority: DE
Inventors: Gosen Joop Hellingman
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1974-02-20
Filing date: 1974-02-28
Publication date: 1975-08-28
Also published as: CH575082A5; IT1031496B; ES434457A1; JPS50118115A; NL7403538A; DK685674A

Abstract

The cross head of a diesel engine consists of a crosshead pin carried in bearing shells mounted in bearing housings. The complete assembly is held together by retaining bolts. The piston rod passes through the cross head pin with clearance and is secured by a nut on a threaded section. Lubricant is introduced through pipes and is fed via a hole into a central axial hole in the cross head pin. At either end of the cross head pin a hole transfers lubricant to a pad that extends over an arc. Axial channels connect with peripheral pad. The lubricating pads are so shaped and located as to be in the region of maximum load.

Description

Kreuzkopflager einer Dieselbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft ein Kreuzkopflager einer Dieselbrennkraftmaschine mit einer Lagerfläche, die Zufuhr kanäle aufweist, die zur Zufuhr von Schmieröl auf die Lagerfläche dienen. Crosshead bearing of a diesel internal combustion engine The invention relates to a crosshead bearing of a diesel internal combustion engine with a bearing surface, the supply Has channels that serve to supply lubricating oil to the bearing surface.

Kreuzkopflager von Dieselbrennkraftmaschinen sind durch Gaskräfte und Massenkräfte schwer belastete Lager, die unter ungünstigen Schmierbedingungen arbeiten müssen. Crosshead bearings of diesel internal combustion engines are powered by gas and inertia forces heavily loaded bearings under unfavorable lubrication conditions have to work.

Wegen der begrenzten Schwenkbewegung der mit den Lagergehäusen der Lager verbundenen Pleuelstange gegenüber dem mit der Kolbenstange verbundenen Zapfen kann sich kein dynamischer Schmierfilm bilden. Man hat daher möglichst viel Schmiernuten vorgesehen, um für eine gute Zufuhr des Oeles auf die Lagerfläche zu sorgen. Dadurch wird jedoch die Lagerfläche stark geschwächt. Zur Vermeidung einer derartigen Schwächung ist es aus der deutschen Patentschrift 2.136.935 bekannt, die Lagerflächen von Kreuzkopflagern mit einer grossen Anzahl von Schmierbohrungen zu versehen, die unter Ausschluss von Schmiernuten direkt in die Lagerfläche münden. Auch diese Massnahme hat jedoch nicht in bedeutenaem Mass zur Verbesserung der Kreuzkopflager beitragen können.Because of the limited pivoting movement of the with the bearing housings Bearing connected connecting rod opposite the pin connected to the piston rod no dynamic lubricating film can form. You therefore have as many lubrication grooves as possible provided to ensure a good supply of the oil to the storage area. Through this however, the Storage area severely weakened. To avoid a Such a weakening is known from the German patent specification 2.136.935, the bearing surfaces of crosshead bearings with a large number of lubrication holes that open directly into the storage area with the exclusion of lubrication grooves. However, even this measure did not significantly improve the crosshead bearings can contribute.

Die Erfindung hat die Schaffung eines Kreuzkopflagers der erwähnten Art zum Ziel, bei welchem die erwähnten Nachteile vermieden werden, eine besonders hohe Tragfähigkeit des Lagers bei grosser Betriebssicherheit erhalten wird und zusätzlich noch die Ausbildung einfacher ist als bei den bekannten Kreuzkopflagern. The invention has to provide a crosshead bearing of the type mentioned Kind to the goal in which the disadvantages mentioned are avoided, a particular one high load-bearing capacity of the bearing is obtained with great operational reliability and in addition the training is still easier than with the known crosshead bearings.

Das erfindungsgemässe Kreuzkopflager, durch welches dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der tragende Bereich der Lagerfläche frei von Zuführkanälen ist, und dass sich die Zuführkanäle im wesentlichen am Rande des tragenden Bereiches befinden. The crosshead bearing according to the invention, by means of which this goal is achieved is characterized in that the bearing area of the storage area is free of feed channels, and that the feed channels are essentially at the edge of the load-bearing area.

Es hat sich nämlich, trotz allen Erwartungen, überraschenderweise gezeigt, dass auch ein Lager, das in seinem tragenden Bereich keine Schmiernuten aufweist, während bestimmter Arbeitsphasen des Arbeitszyklus ausreichend mit Oel versorgt werden kann, da der Zapfen vom tragenden Bereich der Lagerflächen abgehoben wird bzw. zumindest so entlastet wird, dass das Schmieröl unter seinem Schmierdruck in den tragenden Bereich der Lagerfläche vordringen kann. Sobald sich das Oel auf der Lagerfläche befindet, hat es während der darauf folgenden Belastungsphase keine Zeit mehr, von der Fläche zu entweichen. Das wird noch durch das Fehlen der Schmiernuten bzw. Schmierbohrungen im tragenden Bereich der Lagerflächen unterstützt. It turned out to be surprising, despite all expectations shown that even a bearing that does not have any lubrication grooves in its load-bearing area has sufficient oil during certain work phases of the work cycle can be supplied, since the pin from the load-bearing Area of storage space is lifted or at least relieved so that the lubricating oil is below his Lubricating pressure can penetrate into the load-bearing area of the bearing surface. As soon as the oil is on the storage area, it has it during the subsequent load phase no more time to escape from the surface. That is compounded by the lack of Lubrication grooves or lubrication holes supported in the supporting area of the bearing surfaces.

Vorzugsweise können pro Lagerfläche zwei Schmiernuten vorgesehen sein, die sich parallel zur Achse des Lagers erstrecken, an den Enden des tragenden Bereiches, in Umfangsrichtung betrachtet, liegen und um einen Winkel von 70 - 1000 voneinander entfernt sind. Auf diese Weise wird mit einfachsten Mitteln die Zufuhr des Schmiermittels zum tragenden Bereich des Lagers erhalten, wobei die tragende Fläche selbst überhaupt nicht oder-nur unwesentlich geschwächt wird. Preferably, two lubrication grooves can be provided per bearing surface extending parallel to the axis of the bearing, at the ends of the bearing Area, viewed in the circumferential direction, lie and at an angle of 70 - 1000 are distant from each other. In this way, the supply is made with the simplest of means of the lubricant to the bearing area of the bearing obtained, the bearing Surface itself is not weakened at all or only insignificantly.

Die beiden Schmiernuten können dabei durch eine am Rande der Lagerfläche in Umfangsrichtung verlaufende Verbindungsnut miteinander verbunden sein, welche zum Anschluss der Schmiernuten an eine Schmierbohrung im Kreuzkopfzapfen dient. So kann auf einfache Weise die Zufuhr von Schmieröl aus dem Zapfen zur Lagerfläche gewährleistet sein, wobei zusätzlich noch eine Schmierwirkung durch Zufuhr von Schmieröl seitlich in den tragenden Bereich der Lagerfläche erhalten wird. The two lubrication grooves can be replaced by one on the edge of the bearing surface be connected to each other extending in the circumferential direction connecting groove, which serves to connect the lubrication grooves to a lubrication hole in the cross head pin. In this way, the supply of lubricating oil from the journal to the bearing surface can be achieved in a simple manner be guaranteed, with an additional lubricating effect through the supply of lubricating oil received laterally in the load-bearing area of the storage area will.

Es ist jedoch auch möglich, am Rande des tragenden Bereiches Schmierbohrungen anzuordnen, die unter Ausschluss von Schmiernuten an der Lagerfläche münden, wobei die äusserster von ihnen, in Umfangsrichtung betrachtet, um einen Winkel α von 70 - 1000 voneinander entfernt sind. Auf diese Weise wird eine Ausführungsform erhalten, die unter Umständen günstiger sein kann als bei der Verwendung von Schmiernuten als Zuführkanäle, da noch mehr tragende Lagerfläche zur Verfügung steht. However, it is also possible to make lubrication holes on the edge of the load-bearing area to be arranged, which open to the exclusion of lubrication grooves on the bearing surface, whereby the outermost of them, viewed in the circumferential direction, by an angle α are 70 - 1000 apart. This becomes an embodiment obtained, which may be cheaper than using lubrication grooves as feed channels, as there is even more load-bearing storage space available.

Vorzugsweise können die Zuführkanäle, entweder Schmiernuten oder Schmierbohrungen, an eine Druckschmierleitung mit einem Betriebsdruck von mindestens 10 atü angeschlossen sein. Dadurch wird die Betriebssicherheit des Kreuzkopflagers weiter erhöht, da der Schmierdruck, der höher als der normal verwendete Schmierdruck ist, die Zufuhr des Schmieröles in den tragenden Bereich bzw. das Abheben des Zapfens von diesem unterstützt. Preferably, the feed channels, either or lubrication grooves Lubrication holes on a pressure lubrication line with an operating pressure of at least 10 atü must be connected. This increases the operational safety of the crosshead bearing further increased because the lubrication pressure is higher than the normally used lubrication pressure is the supply of the lubricating oil into the supporting area or the lifting of the journal supported by this.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. The invention is illustrated schematically in the drawing using one Embodiment explained.

Es zeigt: Fig.1 einen schematischen Schnitt eines Teiles einer Dieselbrennkraftmaschine mit dem erfindungsgemässen Kreuzkopflager, Fig.2 den Schnitt II - II aus der Fig.1, Fig.3 eine Abwicklung der Lagerflächen der beiden unteren Lagerhälften aus den Fig.1 und 2 und Fig.4 eine der Fig.3 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform des Lagers in etwas klenerem Massstab. It shows: FIG. 1 a schematic section of part of a diesel internal combustion engine with the crosshead bearing according to the invention, FIG. 2 the section II - II from FIG. 1, 3 shows a development of the bearing surfaces of the two lower bearing halves from FIG and FIG. 2 and FIG. 4 show a representation corresponding to FIG. 3 of another embodiment of the camp on a somewhat smaller scale.

Die Figuren 1 und 2 zeigen im Schnitt einen Kreuzkopf 1 einer grossen Dieselbrennkraftemaschine, von der in der Fig.1 nur ein Teil des Gehäuses 2 dargestellt ist. Der Kreuzkopf 1 enthält einen Kreuzkopfzapfen 3, an welchem das untere Ende einer Kolbenstange 4 mit der Hilfe eines Gewinderinges 5 befestigt ist. An den Enden des Kreuzkopfzapfens 1 sind in bekannter Weise Kreuzkopfschuhe 6 gelagert, die in Führungen 7 des Gehäuses 2 geführt sind. Figures 1 and 2 show in section a cross head 1 of a large Diesel internal combustion engine, of which only a part of the housing 2 is shown in FIG is. The cross head 1 contains a cross head pin 3, on which the lower end a piston rod 4 is fastened with the aid of a threaded ring 5. At the ends of the cross head pin 1 are mounted in a known manner cross head shoes 6, which in Guides 7 of the housing 2 are guided.

Ausserdem ist der Kreuzkopfzapfen von Kreuzkop£-lagern umschlossen, deren Lagergehäuse 8 am oberen Ende einer Pleuelstange 10 befestigt sind. Wie aus der Fig.1 ersichtlich ist, sind die Lagergehäuse 8 mit der Pleuelstange 10 durch Zuganker 1.1 verbunden. In addition, the crosshead journal is enclosed by crosshead bearings, the bearing housing 8 of which are fastened to the upper end of a connecting rod 10. How out 1 can be seen, the bearing housing 8 with the connecting rod 10 are through Tie rod 1.1 connected.

Wie aus der Fig.1 ersichtlich ist, sind für die Zufuhr von Schmieröl in die Kreuzkopflager gelenkig mit -einander verbundene Schmierrohre 12, 13 vorgesehen, die an eine Schmierleitung 14 angeschlossen sind, welche von einer Schmierpumpe 15 gespeist wird. Durch die Schmierrohre 12, 13 gelangt das Schmieröl in Kanäle 16, 17 und 18 des Kreuz -kopfzapfens. Die Kanäle 18 münden an der Aussenfläche des Zapfens und gewährleisten die Zufuhr von Schmieröl zu einer Lagerfläche 20 des Lagergehäuses 8, die z.B. auf der unteren Lagerschale 19 eines Paares von auswechselbaren Lagerschalen 19, 19' ausgebildet sein kann. As can be seen from Fig.1, are for the supply of lubricating oil provided in the crosshead bearings articulated with -interconnected lubrication pipes 12, 13, which are connected to a lubrication line 14, which is from a lubrication pump 15 is fed. The lubricating oil reaches channels through the lubricating tubes 12, 13 16, 17 and 18 of the cross-head tenon. The channels 18 open onto the outer surface of the Journal and ensure the supply of lubricating oil to a bearing surface 20 of the bearing housing 8, e.g. on the lower bearing shell 19 of a pair of interchangeable bearing shells 19, 19 'can be formed.

Zur Verteilung des durch die Bohrungen 18 den Lagerflächen 20 zugeführten Schmieröles sind diese mit Schmiernuten 21 und je einer seitlichen Verbindungsnut 22 versehen (Fig.3). In der Fig.3 ist gleichzeitig auch strichpunktiert die Lage der Mündung der Bohrung 18 eingezeichnet, in welcher sich diese befindet, wenn die Pleuelstange in einer Totpunktstellung steht. For distributing the material supplied to the bearing surfaces 20 through the bores 18 These are lubricating oils with lubricating grooves 21 and a lateral connecting groove each 22 provided (Fig. 3). In Figure 3, the position is also dash-dotted lines the mouth of the bore 18 is shown in which it is located when the Connecting rod is in a dead center position.

In der Fig.3 sind auf den Lagerflächen 20, die in Abwicklung dargestellt sind, tragende Bereiche 23 eingezeichnet. Es handelt sich dabei um die Bereiche der grössten Belastung während des Betriebes der Brennkraftmaschine. In Figure 3 are on the bearing surfaces 20, which are shown in development are, bearing areas 23 shown. These are the areas the greatest load during operation of the internal combustion engine.

Nach einer gewissen Betriebszeit kann man diese Bereiche an den Lagerschalen dadurch erkennen, dass in ihnen die ursprünglichen Bearbeitungsspuren entfernt sind, sei es durch im Betrieb auftretende metallische Berührung mit dem Zapfen oder durch Erosion durch das hochbelastete Schmieröl. Sie haben in der Regel, wie dargestellt, eine ungefähr elliptische bzw. ovale Form, wobei ihre Ausdehnung in Umfangsrichtung der Lagerfläche ca. 900 beträgt.After a certain operating time, these areas can be seen on the bearing shells recognize that the original traces of processing have been removed from them, be it through in operation Occurring metallic contact with the Cones or erosion from the highly contaminated lubricating oil. You usually have as shown, an approximately elliptical or oval shape, with its extension in the circumferential direction of the bearing surface is approx. 900.

Die Schmiernuten 21 und auch die Verbindungsnuten 22 sind so angeordnet, dass sie sich im wesentlichen an den Enden der tragenden Bereiche 23, in Umfangsrichtung betrachtet, befinden. Diese Lage wird bei den üblichen Brennkraftmaschinen dann erhalten, wenn die Nuten 21 in einem Abstand voneinander liegen, der einem Winkelot(Fig.1) von 70 - 100°, vorzugsweise ca. 90°, entspricht. Die Mitte des Bereiches 23 ist in der Regel gegenüber der Symmetrieebene der Maschine,die durch die Achse des Kolbenzapfens 3 und der Kolbenstange 4 führt, um einige Winkelgrade in Drehrichtung versetzt. Die Nuten 21 können auch um diesen Betrag versetzt sein, obwohl eine symmetrische Anordnung aus Montagegrunden vorteilhaft sein kann. The lubrication grooves 21 and also the connecting grooves 22 are arranged so that that they are essentially at the ends of the supporting areas 23, in the circumferential direction considered. This situation is then in the usual internal combustion engines obtained when the grooves 21 are at a distance from one another which is an angle (Fig. 1) of 70-100 °, preferably approx. 90 °. The center of the area 23 is usually opposite the plane of symmetry of the machine through the axis of the piston pin 3 and the piston rod 4 leads, offset by a few degrees in the direction of rotation. The grooves 21 can also be offset by this amount, although symmetrical Arrangement can be advantageous for assembly reasons.

Bei der Anordnung nach der Fig. 3 wird der tragende Bereich 23 nicht durch Schmiernuten gestört. Das im tragenden Bereich 23 zwischen der Lagerfläche 20 und der zugewandten Fläche des Zapfens 3 befindliche Schmieröl kann während einer Belastungsperiode im Arbeitszyklus der Maschine nicht so rasch weggedrückt werden, dass die Schmierung des Lagers beeinträchtigt wäre. Andererseits hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass die dargestellte Anordnung der Schmiernuten 21 und der Verbindungsnuten 22 für die erforderliche Zufuhr des Schmieröles ausreicht. In the arrangement according to FIG. 3, the load-bearing area 23 is not disturbed by oil grooves. That in the supporting area 23 between the storage area 20 and the facing surface of the pin 3 located lubricating oil can during a Load period in the work cycle of the machine are not pushed away so quickly, that the lubrication of the bearing would be impaired. On the other hand, surprisingly, it did shown that the illustrated arrangement of the lubricating grooves 21 and the connecting grooves 22 is sufficient for the required supply of lubricating oil.

Versuche haben bewiesen, dass mit dem vorliegenden Lager bessere Resultate bezüglich der Tragfähigkeit und der Lebensdauer erzielt werden, als mit den bisherigen Lagern mit im tragenden Bereich befindlichen Schmiernuten bzw. Schmierbohrungen. Tests have shown that with the present camp better Results in terms of load-bearing capacity and service life can be achieved than with the previous bearings with lubrication grooves or lubrication holes in the load-bearing area.

Die Tragfähigkeit und Zuverlässigkeit des Lagers kann dadurch wesentlich erhöht werden, dass der von der Pumpe 15 gelieferte Schmierdruck gegenüber dem bisher üblichen erhöht wird. So wurden günstige Resultate mit einem Schmierdruck von über 10 atü, z.B. 15 atü, erhalten. Bisher wurden derartige Lager bei normalen Maschinen, d.h., falls keine besonderen Hochdruckpumpen vorgesehen waren, mit einem Druck von ca. 5 atü gespeist. The load-bearing capacity and reliability of the bearing can thereby be significant be increased that the lubricating pressure delivered by the pump 15 compared to the previous usual is increased. Thus, favorable results were obtained with a lubrication pressure of over 10 atm, e.g. 15 atm. So far, such bearings have been used in normal machines, i.e., if no special high-pressure pumps were provided, with a pressure of fed approx. 5 atm.

Die Fig.4 zeigt eine andere mögliche Ausführungsform des Lagers. Das Lager ist in der Fig.4 in der gleichen Dar stellungsweise gezeichnet wie die Lager nach der Fig.3. Das in der Fig.4 dargestellte Lager hat eine Lagerfläche 40 mit einem tragenden Bereich 23, der gleich ist wie im vorherigen Fall. Die Lagerfläche 40 ist jedoch nicht mit Schmiernuten versehen, sondern mit Schmierbohrungen 41, 42. Die Schmierbohrungen 41, 42 befinden sich am Umfang des ovalen, tragenden Bereiches 23. Die in Umfangsrichtung des Lagers äusserstenSchmierbohrungen 41 sind ähnlich wie die Schmiernuten 21 um einen Winkel α von 70 - 1000 voneinander entfernt. 4 shows another possible embodiment of the bearing. The camp is shown in Figure 4 in the same Dar position as the Bearing according to Fig. 3. The bearing shown in FIG. 4 has a bearing surface 40 with a load-bearing area 23 which is the same as in the previous case. The storage area 40 is not provided with lubrication grooves, but with lubrication holes 41, 42. The lubrication holes 41, 42 are located on the circumference of the oval, supporting area 23. The outermost lubrication bores 41 in the circumferential direction of the bearing are similar like the lubrication grooves 21 at an angle α of 70 - 1000 apart.

Die Schmierbohrungen 41, 42 sind in einer nicht dargestellten Weise an die Schmierleitung 14 angeschlossen.The lubrication holes 41, 42 are in a manner not shown connected to the lubrication line 14.

Die Zufuhr von Schmieröl kann dabei durch die Lagergehäuse 8 erfolgen. Es ist jedoch auch eine' Zufuhr aus dem Zapfen 3 möglich, z.B. durch eine in der Lagerfläche 40 ausgebildete, nicht dargestellte Nut nach der Art der Nut 22 aus der Fig.3.The supply of lubricating oil can take place through the bearing housing 8. However, a supply from the pin 3 is also possible, e.g. through one in the Bearing surface 40 formed, not shown groove on the type of groove 22 from of Fig. 3.

Obwohl in den Fig.l und 2 Lager mit Lagerschalen 19, 19' dargestellt sind, versteht es sich, dass die Lager flächen auch direkt in den Lagergehäusen 8 ausgebildet sein können. Although in the Fig.l and 2 bearing with bearing shells 19, 19 'shown it goes without saying that the bearing surfaces are also located directly in the bearing housings 8 can be formed.

Claims

1. Crosshead bearing of a diesel internal combustion engine with a bearing surface, which has supply channels that serve to supply lubricating oil to the bearing surface, D a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the load-bearing area (23) of the storage area (20) is free of feed channels, and that the feed channels (21, 41, 42) are in the are located essentially at the edge of the load-bearing area (23).

2. Bearing according to claim 1, characterized in that per storage area (20) two lubrication grooves (21) are provided, which are parallel to the axis of the bearing extend, at the ends of the supporting area (23), viewed in the circumferential direction, lie and do an angle (α) of 70 - 100 apart.

3. Bearing according to claim 2, characterized in that in each case the two lubrication grooves (21) by one on the edge of the bearing surface (20) in the circumferential direction extending connecting groove (22) are connected to each other, which for connection the lubrication grooves (21) on a lubrication hole (18) in the cross head pin (3) is used.

4. Bearing according to claim 1, characterized in that at the edge of the bearing area (23) lubrication bores (41, 42) are arranged, which are excluded of lubrication grooves open on the bearing surface (40), the outermost (41) of them, viewed in the circumferential direction, at an angle of 70-100 ° apart are.

5. Bearing according to one of claims 1 - 4, characterized in that that the feed channels (21, 41, 42) to a pressure lubrication line (14) with an operating pressure of at least 10 atmospheres are connected.