DE3332654A1 - METHOD FOR REDUCING THE ENERGY CONSUMPTION OF BEARING BEARING BEARINGS - Google Patents
METHOD FOR REDUCING THE ENERGY CONSUMPTION OF BEARING BEARING BEARINGSInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermindern des Energieverbrauchs von mit Lagerbuchsen versehenen Lagern -von Maschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen.The invention relates to a method for reducing energy consumption of bearings provided with bearing bushes - of machines, in particular internal combustion engines.
Bekanntlich vermindert die sich in Wärme umwandelnde Arbeit von Reibungskräften den Wirkungsgrad von mechanischen Maschinen, insbesondere in den Lagern. Die Lager sind im allgemeinen mit Lagerbuchsen versehen, an denen die Verbindung zwischen verschiedenen gegeneinander drehbaren Organen erfolgt.It is well known that the work of frictional forces that converts into heat reduces the efficiency of mechanical machines, especially in the camps. The bearings are generally provided with bushings, where the connection between various mutually rotatable organs takes place.
Nun ist es aber möglich, die von den Lagerbuchsen an ihrer Auflagefläche im Verlauf der Zeit aufgenommenen senkrechten Kräfte bezüglich Richtung und Intensität zu berechnen oder zu messen. Diese Kräfte können eine im wesentlichen konstante oder zyklische Intensität haben.But now it is possible to use the bearing bushes on their Support surface vertical recorded over time Calculate or measure forces in terms of direction and intensity. These forces can be a substantially constant or have cyclical intensity.
Man kann daher für jede radiale Richtung, bezogen auf einen gegebenen Ursprung, die vom Lager oder von der Lagerbuchse aufgenommene maximale Kraft berechnen oder messen.One can therefore for each radial direction, based on a given origin, the one received by the bearing or by the bearing bush calculate or measure maximum force.
Die Erfindung besteht im Modifizieren des Flächeninhalts der Auflagefläche des Lagers oder der Lagerbuchse, insbesondere des Flächeninhalts von dessen Antireibbelags, in Beziehung zur in einer gegebenen radialen Richtung aufzunehmenden maximalen Kraft.The invention consists in modifying the surface area of the bearing surface of the bearing or the bearing bush, in particular the Area of its anti-friction coating in relation to the maximum that can be absorbed in a given radial direction Force.
Aus praktischen Gründen wird selbstverständlich der Flächeninhalt durch Modifizieren der Breite des Reibbelags geändert. Diese Breite wird durch feste Breiten den Werten angenähert, die aus den an einer oder mehreren Winkelzonen berechneten und gemessenen Kräften abgeleitet sind. Diese festen Breiten entsprechen der für jede Zone berechneten oder gemessenen maximalen Breite.For practical reasons, of course, the surface area is changed by modifying the width of the friction lining. This width is approximated by means of fixed widths to the values calculated from the and measured forces are derived. These fixed widths correspond to the maximum calculated or measured for each zone Broad.
Überdies können die Breitenübergänge zwischen den verschiedenen Zonen mit einer Schräge von im allgemeinen 30 bis 60°, vorzugsweise in Nähe von 45°, ausgeführt werden.In addition, the width transitions between the different Zones with a slope of generally 30 to 60 °, preferably close to 45 °.
In zahlreichen praktischen Fällen wirken die Hauptkräfte entweder in einer bevorzugten einzigen Richtung oder in zwei diametral gegenüberliegenden bevorzugten Richtungen. In diesem Fall kann eine einzige Verminderung der Breite der Lager ausreichen. Die Brextenverringerung des Lagers oder des Antireibbelags kann durch jede bekannte Bearbeitungseinrichtung, insbesondere äürch Fräsen, erzielt werden.In many practical cases the main forces act either in a preferred single direction or in two diametrically opposite preferred directions. In this case, a single reduction in the width of the bearings can be sufficient. The width reduction of the bearing or the anti-friction lining can be achieved by any known machining device, in particular äürch milling, can be achieved.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung für den Fall eines Pleuellagers (Fig. 2) und eines Wellenlagers einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (Fig. 3). Fig. 1 stellt der Teil 1 den Träer der Lagerbuchse dar.The following examples explain the invention for the case of a connecting rod bearing (FIG. 2) and a shaft bearing of a crankshaft an internal combustion engine (Fig. 3). Fig. 1 shows part 1 of the carrier of the bearing bush.
Fig. 1 stellt der Teil 1 den Träger der Lagerbuchse dar. Der Antireibbelag 2 von anfänglicher und gleichmäßiger Breite L ist in der Zone 3 seitlich derart bearbeitet, daß er in dieser Zone eine verringerte Breite 1 hat. Dies zeigen die entsprechenden radialen Schnitte an den Stellen A, B oder C. Der übergang zwischen den Zonen mit den Breiten L und 1 beträgt etwa 45°.Fig. 1 shows the part 1, the support of the bearing bushing. The anti-friction lining 2 of an initial and uniform width L is laterally machined in zone 3 in such a way that it has a reduced width 1 in this zone. This is shown by the corresponding radial cuts at points A, B or C. The transition between the zones with widths L and 1 is about 45 °.
Fig. 2 zeigt ein Pleuel mit einer Lagerbuchse nach der Erfindung. Der Durchmesser der Welle beträgt 50 mm. Der Außendurchmesser der Lagerbuchse beträgt 54 mm. Der Antireibbelag hat eine Dicke von 0,25 mm und die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:Fig. 2 shows a connecting rod with a bearing bush according to the invention. The diameter of the shaft is 50 mm. The outside diameter the bearing bush is 54 mm. The anti-friction coating has a thickness of 0.25 mm and the following composition in percent by weight:
Sn : 20 %
Cu : 1 %
Al : Rest.Sn: 20%
Cu: 1%
Al: rest.
Die anfängliche Breite beträgt 20 mm und weist Ausnehmungen 3 auf, deren Breite auf 11m verringert ist, wobei die Übergangs-The initial width is 20 mm and has recesses 3, the width of which is reduced to 11 m, the transition
■-' - : ■"-■ ' -:- 3 3 3 2 6 5 A ■ - ' - : ■ "- ■' - : - 3 3 3 2 6 5 A
- 5 zonen gegenüber der Drehachse einen Winkel von 30° einschließen.- 5 zones enclose an angle of 30 ° with respect to the axis of rotation.
Die Enden dieser verschiedenen Zonen betragen ausgehend von der Teilfugenebene 4: 23°, 150°, 240° und 315°. Die Drehrichtung der Welle ist mit dem Pfeil F angegeben.The ends of these different zones are, starting from the joint plane 4: 23 °, 150 °, 240 ° and 315 °. The direction of rotation the shaft is indicated by the arrow F.
Die Berechnung zeigt, daß für ein Lager mit gleichmäßiger Breite der Energieverbrauch, der bei Vollast 305 W betrug, bei der oben beschriebenen Lagerbuchse auf 268 W gelangt ist· Das ist eine Verringerung um 37 W, die einen relativen Wert von 12 % darstellt. Dies stellt eine Energieeinsparung von 665 kJ/Pleuel während der Lebensdauer der Brennkraftmaschine dar.The calculation shows that for a bearing with a uniform width the energy consumption, which at full load was 305 W, at the bearing bushing described above has reached 268 W This is a reduction of 37 W, which is a relative value of 12% represents. This represents an energy saving of 665 kJ / connecting rod during the life of the internal combustion engine.
Ein Kurbelwellenlager für Brennkraftmaschinen ist mit einer Lagerbuchse versehen. Der Innendurchmesser beträgt 54 mm, der Außendurchmesser 58 mm und die Breite 21 mm. Die Breite war von derselben Art wie beim Beispiel 1 , wobei die Nutzbreite in der oberen Zone zwischen -20° und +20 0° gegenüber der Teilfugenebene 4 auf 12 mm verringert wurde. Der Übergang zwischen diesen beiden Zonen erfolgte mit einer Abschrägung unter 45°.A crankshaft bearing for internal combustion engines is provided with a bearing bush. The inner diameter is 54 mm, the Outside diameter 58 mm and the width 21 mm. The width was of the same type as in Example 1, the useful width being in the upper zone between -20 ° and +20 ° compared to butt joint level 4 was reduced to 12 mm. The transition between these two zones took place with a bevel at 45 °.
Bei einem Energieverbrauch von 370 W je Lager bei einem herkömmlichen Lager mit gleichen Abmessungen beträgt die Energieeinsparung 55 W je Lager, das ist etwa 1060 kJ/Lager während der Lebensdauer der Brennkraftmaschine. Die erreichte Energieeinsparung hat somit einen relativen Wert in der Größenordnung von 15 %.With an energy consumption of 370 W per bearing for a conventional one For bearings with the same dimensions, the energy saving is 55 W per bearing, which is around 1060 kJ / bearing during the service life of the internal combustion engine. The energy saving achieved thus has a relative value in the order of magnitude of 15%.
Die unter den Bedingungen der Beispiele 1 und 2 ausgeführten Versuche waren zufriedenstellend.The tests carried out under the conditions of Examples 1 and 2 were satisfactory.
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