DE632499C

DE632499C - Brennkraftlokomotive

Info

Publication number: DE632499C
Application number: DEM129302D
Authority: DE
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1934-11-25
Filing date: 1934-11-25
Publication date: 1936-07-09

Description

Für neuzeitliche Großlokomotiven werden Leistungen von mindestens 3000 PSe und Fahrgeschwindigkeiten bis zu 150 km/Std. verlangt. Die Unterbringung dieser Leistung kann nur in mindestens vier Zylindern erfolgen. Den störenden Bewegungen, insbesondere Schlingern und Zucken, muß bei der großen Fahrgeschwindigkeit durch besondere Triebwerksanordnung Rechnung getragen werden. Die Anordnung von vier Zylindern nebeneinander auf einer Lokomotivseite, wie bei der Dampflokomotive, stößt hierbei auf Schwierigkeiten, da sie doppelt gekröpfte Treibachsen erfordert und der Raum innerhalb des Rahmens beschränkt ist. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, an jeder Lokomotivseite zwei Außenzylinder anzuordnen. Unangenehme Erschütterungsbewegungen können dadurch vermieden werden,

ao daß man die Kolbenbewegung gegenläufig macht, also beispielsweise bei vier Kuppelachsen das Triebwerk der hinteren beiden Zylinder gegen dasjenige der vorderen beiden Zylinder um i8o° versetzt und diese, Versetzung durch Gegenkurbeln und Kuppelstangen zwischen den inneren beiden Treibachsen in bekannter Art aufrechterhält. Bei dieser Anordnung ist der Ungleichförmigkeitsgrad jedoch verhältnismäßig groß. Er kommt dadurch zur Geltung, daß bei hohen Fahrgeschwindigkeiten vier sehr große Spitzen im Tangentialdruckdiagramm auftreten, deren entsprechende Radumfangskräfte die Reibungskraft zwischen Rad und Schiene um ein beträchtliches übersteigen und daher die Räder zum Schleudern bringen.

Man hat diese Spitzen im Tangentialdruckdiagramm verringert, d. h. den Ungleichförmigkeitsgrad der Maschine kleiner ge- staltet, indem man an jedem Lokomotivende statt je zwei Zylinder je drei Zylinder anordnete, je zwei außen am Rahmen und je einen innen in der Lokomotivlängsachse. Hierbei sind verschiedene Kurbelversetzungen möglich.

Eine derartige Anordnung ist in der Abb. 1 dargestellt. Sowohl die Kurbeln der hinteren Maschinenhälfte als auch die der vorderen Maschinenhälfte sind um je 120⁰ untereinander und die der hinteren Maschinenhälfte gegenüber den der vorderen um i8o° versetzt. Es treten hierbei, wie das Momentendiagramm in Abb. ic zeigt, keine freien Momente auf; dagegen werden die Spitzen im Tangentialdruckdiagramm nicht klein genug, weil die Kolben der Zylinder der einen Lokomotivhälfte gegen die der anderen vollständig gegenläufig sind.

In der Abb. 2 sind ebenfalls die Kurbeln der hinteren und der vorderen Maschinenhalf te unter sich um je 120⁰ versetzt. Jedoch beträgt die Kurbelversetzung der hinteren Maschinenhälfte gegenüber der vorderen o°. Hierbei sind die tangentialen Massenkräfte im Triebwerk ausgeglichen, dagegen tritt entsprechend der Abb. 2 c ein freies Moment R

auf, das, in der waagerechten Ebene wirkend, Schlingerwirkung in der Lokomotive hervorruft. -.-,p

Um nun die Spitzen des TangentialdrucK| diagramms möglichst niedrigzuhalten vaxS freie Momente ganz zu beseitigen, hat man, wie bekannt, entsprechend der Abb. 3 die Kurbeln der hinteren und der vorderen Maschinenhälfte unter sich um je 120° versetzt, während die Kurbelwinkel zwischen den beiden außenliegenden Zylindern einer Lokomotivseite 120⁰ und der zwischen den innenliegenden Zylindern o° betragen. Hierbei sind, wie Abb. 3 c zeigt, keine freien Momente vorhanden, und die Spitzen des Tangentialdruckdiagramms liegen bei der in Betracht kommenden größten Fahrgeschwindigkeit unterhalb der Reibungsgrenze.

Wichtig für den Betrieb eines derartigen Lokomotivantriebes mit zwei unmittelbar auf die Treibachsen wirkenden gegenläufigen Brennkraftmaschinen ist die Aufrechterhaltung der günstigen Kurbelwinkel des" einen Motors gegenüber denjenigen des anderen. Bei den bekannten Lokomotiven dieser Art hat man die beiden inneren Treibachsen durch ein Zahnradgetriebe verbunden, trotzdem ein Zahnradgetriebe im Lokomotivantrieb immer ein großer Nachteil ist, der sich in erster Linie durch erhöhte Betriebsunsicherheit bemerkbar macht. Die empfindlichen Zahnräder sind dem rauhen Lofeomotivbetrieb keineswegs gewachsen. Gegenkurbel und Kuppelstangen hat man trotz ihrer Vorteile gegenüber einem Zahnradgetriebe bisher für diesen Zweck als ungeeignet angesehen, weil sie schon im Dampflokomotivbetrieb vierfach zu Brüchen geführt haben.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch behoben, daß bei einer Verbindung der beiden Triebwerke mittels auf die Treibzapfen aufgesetzten Gegenkurbeln und Kurbelstangen die Gegenkurbel des einen Treibradsatzes gegenüber den zugehörigen Treibkurbeln um 1&5⁰ und beim anderen Radsatz um 15° versetzt sind. Die Kurbelversetzung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß sie ein Minimum der größten Kurbellänge ergibt. Damit ist die Gefahr eines Bruches beseitigt, die durch allzulange Kurbelarme und dadurch auftretende ungünstige Biegungsmomente bedingt ist. Außerdem hat die Versetzung der Gegenkurbei noch den weiteren Vorteil, daß bei den beiden Treibradsätzen die Kurbeln jedes Satzes unter sich gleich sind, was für die an sich schwierige Herstellung der Kurbeln einen außerordentlichen Gewinn bedeutet.

Ein Triebwerk nach der schemarischen Darstellung in Abb. 3a, 3b ist in den Abb. 4 und 5 mit Einzelheiten in der Kurbelversetzung dargestellt, wobei Abb. 5 ein Kurbelkreisschema und Abb. 4 die Seitenansichten der drei Triebwerke darstellen.
!•SvHieri

bedeuten I, II und III die Zylinder *$J0fr. Treibkurbeln einer Lokomotivhälfte und ί-_:$ί*ΙΓ und ΙΙΓ die Zylinder bzw. Treibkur-•beln der anderen Lokomotivhälfte mit der in den Abb. 3a, 3b und 5 gekennzeichneten Kurbelversetzung. Die Aufrechterhaltung der Kurbelwinkel der hinteren Lokomotivhälfte gegen diejenigen der vorderen Lokomotivhälfte geschieht dadurch, daß die beiden inneren Treibachsen α und b durch Kuppelstangen c und d miteinander gekuppelt sind, die im Regelbetrieb nur Kraftunterschiede zwischen der hinteren und der vorderen Maschinenhälfte aufzunehmen haben. In der Abb. 6 ist ein Grundriß des Triebwerkes dargestellt, nach welchem auf die Treib- und Kuppelzapfen I bis III bzw. Γ bis III' Kurbeln e, f bzw. e', f aufgesetzt oder mit den Treib- und Kuppelzapfen aus einem Stück gearbeitet sind. Diese Gegenkurbeln können beispielsweise einen kleineren Kurbelkreisdurchmesser erhalten als die in den Radsternen befindlichen Treib- und Kuppelkurbeln; sie sind unter sich, wie bei gewöhnlichem Kixppelstangenantrieb, zweckmäßig unter 90⁰ zu versetzen, so. daß, wenn die go Gegenkurbeln e, e' mit der Kuppelstange c im Totpunkt stehen, die anderen Gegenkurbeln /, f mit Kuppelstange d das größte Drehmoment übertragen.

Aus der Abb. 5 geht hervor, daß die Gegenkurbeln e,e' und /, /' nur dann unter sich vollständig gleich sind, wenn ihr Radius den Winkel zwischen I, III bzw. Γ, ΙΙΓ halbiert; in diesem Fall ist aber eine Versetzung der Gegenkurbeln <s,ß' gegen /, /' nicht möglich. Da es aus fabrikatorischen Gründen erstrebenswert ist, die Gegenkurbeln auf einem Radsatz gleich zu machen, werden die Gegenkurbeln e und / des Radsatzes« gegen die Treibzapfen I und III dieses Radsatzes um 105⁰, die Gegenkurbeln ^' und /' des Radsatzes b gegen die Treibzapfen I und III dieses Radsatzes um 15° versetzt. Damit erhält Radsatz« zwei gleiche, lange, unter sich austauschbare Gegenkurbeln und Radsatz & zwei ebenfalls gleiche, kürzere Gegenkurbeln. Für die Gegenkurbeln, deren Zapfen gegenüber den Treibkurbeln, um 105 bzw. 15⁰ versetzt sind, ist es bezüglich der Vermessung beim Zusammenbau und der späteren Kontrolle bei der Instandhaltung wünschenswert, daß der Winkel, welcher von der Verbindungslinie der Achsmitte mit der Gegenkurbelmitte und der Verbindungslinie der Mitten von Treibe und Gegenkurbelzapfen eingeschlossen wird, eine leicht verstellbare röße, d. h. 30 oder 45°, aufweist.

Dies ist möglich, wenn der Halbmesser des Gegenkurbelhubs unter Zugrundelegung dieser Winkel nach dem Halbmesser des Treibkurbelhubs bestimmt wird.

Legt man die Kurbelstellungen an den Innenachsen einer Lokomotivseite (Abb. 7) aufeinander, wie es im Kurbelkreis der Abb. 8 dargestellt ist, so müssen bei den ^ OBA = 45° und ^_ OA'B = 30⁰ die Kurbelmitten A'BA auf einer Geraden liegen, und der Halbmesser des Gegenkurbelhubs/' ist bei einem

Halbmesser R. des Treibkurbelhubs: r = ■

Claims

Patentansprüche:

i. Brennkraftlokomotive mit sechs unmittelbar auf die Treibachsen wirkenden Brennkraftzylindern, bei welcher die Versetzung der drei Kurbeln einer Lokomotivhälfte unter sich 120°, bei den beiden äußeren Zylinderpaaren die gegenseitige Versetzung der jeweils gegenüberliegenden Kurbeln ebenfalls 120⁰ und bei den innenliegenden Zylindern o° beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verbindung der beiden Triebwerke (I-F und IH-III') mittels auf die Treibzäpfen aufgesetzten Gegenkurbeln (e,e',f,f) und Kurbelstangen (c, d) die Gegenkurbel (e) des einen Treibradsatzes (a) gegenüber den zügehörigen Treibkurbeln (I) um 105⁰ und beim anderen Radsatz (b) um 15° versetzt sind.
2. Brennkraftlokomotive nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie der Achsmitte (O) mit der Mitte der Gegenkurbelzapfen (B₁B') und die Verbindungslinie der Mitten von Treib- und Gegenkurbelzapfen (A, A! und B, B') einen Winkel einschließen, der bei einer Versetzung von 105° zwischen Treib- und Gegenkurbel 45⁰ und bei einer Versetzung von 15⁰ zwischen Treib- und Gegenkurbel 30° beträgt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen