DE640419C - Kurbelgetriebe mit selbsttaetiger Nachstellung - Google Patents

Description

An den Lagern von Kurbel- u. dgl. Getrieben ist es notwendig, Stellvorrichtungen anzubringen, um das Lagerspiel abstimmen und die Lager bei eintretendem Verschleiß auch nachstellen zu können.

Es ist bekannt, hierfür selbsttätig wirkende Stellvorrichtungen zu verwenden. Die selbsttätige Nachstellung wird bei diesen bekannten Einrichtungen meist durch vorgespannte elastische Zwischenglieder, die, an einem oder an beiden ,Lagerschalenrücken angeordnet, die Verspannung des Lagers bewirken sollen, herbeigeführt. Auch ist besonders bei Lagern mit Nachstellkeil bekannt, die Keilbewegung stetig, entsprechend dem auftretenden Lagerverschleiß, und selbsttätig durch am Stellkeil angreifende vorgespannte elastische Mittel herbeizuführen. Die bisher bekannten Einrichtungen, bei denen das elastische Nachstellorgan zwischen Lagerschalen und Stangenkopf eingebaut ist, haben den Nachteil, daß das elastische Mittel im Takte der Hubwechsel gespannt und entspannt wird und auf diese Weise ungewöhnlich hohen elastischen Beanspruchungen, besonders bei schnellaufenden Kurbelgetrieben, ausgesetzt ist. Die elastischen Mittel ermüden daher sehr bald, und ihre Lebensdauer ist relativ kurz. Ferner ist bei diesen Einrichtungen in bezug auf die Erhaltung eines genügend starken Ölfilms der Nachteil in Kauf zu nehmen, daß der Ölspalt an der jeweils unbelasteten Lagerschale sich verändert, an der belasteten Lagerschale sehr klein, an der unbelasteten relativ groß ist. Der Öldruck wechselt daher fortwährend zwischen Null und einem Maximum. Es kann somit rein flüssige Reibung im Lager nicht aufrechterhalten werden, denn im, Augenblick der Belastung einer Lagerschale durch die Stangenkraft .S" wird der zu große ölspalt durch Stoßwirkung auf einen Kleinstwert gebracht, der Ölfilm weicht seitlich aus und schafft' damit die Voraussetzung zum Auftreten halbflüssiger oder sogar metallischer Reibung. Da ferner nicht nur die elastischen Nachstellorgane im Takte der Hubwechsel beansprucht werden, sondern auch die Lagerschalen innerhalb des Stangenkopfes entsprechende Gleitbewegungen ausführen, tritt mit Rücksicht auf die fortwährend wechselnde Richtung der Stangenkräfte ungewöhnlich frühzeitig Verschleiß der Lager schalen an ihren Sitzfiächen ein, so daß sie im Stangenkopf alsbald nicht mehr festsitzen. Hierdurch werden nur zu oft die Voraussetzungen zur Bildung^ von Heißläufern geschaffen.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art besteht das Wesentliehe der vorliegenden Erfindung darin, daß die zur Anwendung kommenden elastischen Nachstellorgane mit einer größeren Kraft als der höchsten vorkommenden Stangenkraft vorgespannt sind und ihre Vorspannung auch während des Nachstellhubes größer als die

größte vorkommende Stangenkraft erhalten wird. I

Ein Ausführungsbeispiel hierzu ist in Abb. ι dargestellt. Wie ersichtlich, sind in dem Raum der Treibstange a, der normaler-' weise vom Stellkeil ausgefüllt wird, zwei\ elastische Nachstellorgane C₁ und C₂ angeordnet, die sich einerseits gegen die Lagerschale b-L, andererseits gegen den Stangenrücken stützen und auf diese Weise die beiden Lagerschalen b_i und b₂ verspannen. Der Kräfteverlauf ist in Abb. 2 als Ordinate über dem Nachstellweg aufgezeichnet. Die höchste vorkommende Stangenkraft (S_maX) ist durch eine Parallele zur Abszissenachse dargestellt. Wie ersichtlich, liegt bei Beginn des Nachstellhubes die Vorspannkraft der elastischen Nachstellorgane wesentlich höher als die .Stangenkraft S_maX. Selbst am Ende des Nachstellhubes ist die Spannung des elastischen Nachstellorgans noch etwas größer. Der erfindungsgemäß vorgesehene und in Abb. 2 dargestellte Kräfteverlauf hat für das Lager des Kurbeltriebs zunächst den Vorteil, daß die verwendeten elastischen Mittel unter dem Einfluß der Stangenkräfte und im Takte der Hubwechsel weder gespannt noch entspannt werden. Sie sind also während des Betriebes keinen Formveränderungen und deshalb auch keinerlei Verschleiß oder Ermüdungserscheinungen ausgesetzt. Ihre Lebensdauer ist nahezu unbegrenzt. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die elastischen Nachstellorgane sich während des Betriebes nur in Abhängigkeit von der Größe des Lagerverschleißes entspannen, daß aber auch am Ende des Nachstellhubes die Kräfte, die ein Zusammenpressen der elastischen Mittel aus dieser Stellung heraus herbeiführen könnten, auf jeden Fall größer sein müssen als die auftretenden Stangenkräfte. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Relativbewegung der Lagerschalen zum Stangenschloß während des Betriebs und der hiermit verbundene Verschleiß an den Sitzflächen der Lagerschalen entfällt. Ferner wird durch die kräftige elastische Verspannung der Lagerschalen ^₁ und b.₂ erreicht, daß sie im Stangenkopf fest bleiben und Kippbewegungen der jeweils unbelasteten Lagerschale vermieden werden. Besonders wichtig ist aber der Vorteil, daß auch die jeweils unbelastete Lagerschale infolge des hohen Rückdrucks der elastischen Mittel C₁ und C₂ so fest am Treibzapfen anliegt, daß ein möglichst hoher Öldruck auch zwischen Treibzapfen und der unbelasteten Lagerschale erhalten wird. Hiermit ist das schwierige Problem, in den Lagern an Kurbelgetrieben flüssige Reibung bei Vermeidung von Druckwechselstößen herbeizuführen und zu erhalten, gelöst. Betrachtet man das erfindungsgemäß vorgesehene Kräftespiel am Lager des Kurbeltriebs unter Berücksichtigung der vorstehenden Gesichtspunkte, so könnte man zu der Ansicht ge-,.langen, daß durch die hohen Rückdruckkräfte der elastischen Nachstellorgane C₁ und C₂, die auf die jeweils durch die Stangenkraft 6" nicht belastete Lagerschale wirken, eine bedeutende zusätzliche Reibung an den Lagergleitflächen auftreten würde und diese Reibung den Laufwiderstand des Lagers und dessen Erwärmung während des Betriebes ungünstig beeinflussen könnte. Es bleibt aber zu berücksichtigen, daß durch die Erhaltung eines unveränderlichen ölspalts und eines möglichst hohen Öldrucks flüssige Reibung erzielt wird und daher die Reibungsziffer und somit auch die Reibungsarbeit hier um ein Vielfaches niedriger liegt als in Lagern, bei denen die genannten Voraussetzungen nicht vorhanden sind.

Bei der folgenden Erörterung des zweiten Erfindungsgedankens werden die Mittel beschrieben, die es ermöglichen, die durch die hohen Rückdruckkräfte der elastischen Mittel C₁ und C₂ an den unbelasteten Lagerschalen herbeigeführte, an sich zwar geringe Reibung noch weiter zu ermäßigen.

Um das vorstehend näher beschriebene vorteilhafte Kräftespiel am Kurbeltrieb zu erzielen, ist notwendig, daß

a) die elastischen Mittel C₁ und c_a während des gesamten Nachstellhubes mit größerer Kraft als die Stangenkraft S_maX vorgespannt sind,

b) die Rückdruckkraft der elastischen Mittel C₁ und C₂ ihrer Größenordnung nach genügt, um einerseits den ölspalt an der unbelasteten Lagerschale unverändert und den Öldruck möglichst hoch zu halten, andererseits aber auch als Faktor für die Reibungsarbeit zwischen Lagerschale und Zapfen möglichst wenig in Erscheinung tritt.

Dies wird als weiterer Fortschritt im Vergleich zu der Anordnung nach Abb. 1 erflndungsgemäß dadurch erreicht, daß als elastische Nachstellorgane Reibungs- oder Ringfedern verwendet werden, deren Rückdruck bis auf 25. °/o des Rückdrucks normaler Federn gleicher Leistung herabgemindert werden kann. Eine solche Anordnung zeigt Abb. 3. In Abb. 4 ist das Kräftespiel bei Verwendung von Reibungs- oder Ringfedern dargestellt, und es ist ohne weiteres zu erkennen, daß einerseits die Stangenkraft S_maX nicht in der Lage ist, irgendeine Bewegung an den elastischen Nachstellorganen herbeizuführen, andererseits ist aber auch zu übersehen, daß die auf die Lagerschalen wirkende Rückdruckkraft

nur etwa 30 °/o derjenigen nach! Abb. 1 und 2 beträgt. Zur Erhaltung eines unveränderlichen Ölspaltes und genügenden Öldrucks reicht sie dennoch aus.

Bei sehr stark beanspruchten Lagern und solchen mit hoher Umdrehungszahl, z. B. Lokomotivtreibstangenlagern, kann jedoch auch die bei Verwendung von Ringfedern noch auftretende geringe flüssige Reibung durch Rückdruckkräfte an der unbelasteten Lagerschale den Lauf des Lagers unter Umständen, besonders in der heißen Jahreszeit, noch ungünstig beeinflussen. Um dies zu vermeiden, ist als weitere Maßnahme im Vergleich zu den Anordnungen nach Abb. 1 und 2 erfindungsgemäß vorgesehen, ein zweites elastisches Zwischenglied ^₁ bzw. d_s in der Regel innerhalb jedes Nachstellorgans C₁ und· C₂ vorzusehen und beide derart miteinander zu kuppeln und in Abhängigkeit zu bringen, daß die Rückdruckkraft des eigentlichen elastischen Nachstellorgans C₁ und C₂, während es das Lager nachstellt, also während seines Entspannens, teilweise zum.

Spannen des zweiten elastischen Zwischenglieds angesetzt wird. Eine solche Anordnung zeigt Abb. 5. Die elastischen Nachstellorgane C₁ und C₂ sind hier in ein zweiteiliges Gehäuse eingebaut, dessen Vorderteil ^₁ mit seinem Gehäuseforts atz h in das elastische Nachstellorgan C₁ hineinragt und mit seinem ■ Bund i sich gegen das zweite elastische Mittel d_t bzw. d₂ stützt. Der zweite Teil des Gehäuses g_s stützt sich einerseits gegen den Stangenkopf, andererseits gegen die elastischen Nachstellorgane C₁ und c₂. Abb. 6 zeigt einen Schnitt dieser Anordnung nach der Linie a-b.

In Abb. 7 und 8 sind die Einzeldiagramme der elastischen Mittel c und d gezeigt, und in Abb. 9 ist das Kräftespiel des Zusammenwirkens dieser Anordnung dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, in welch hohem Maße durch die teilweise Verwendung der Rückdruckkraft der elastischen Nachstellorgane C₁ und C₂ zum Zusammenpressen zweier zusätzlich angeordneter elastischer Mittel d_± und d₂ die Wirkung der Rückdruckkräfte von C₁ und C₂ auf die Lagerschalen herabgemindert werden kann. Praktisch ergibt sich hierdurch z. B. für Loktreibstangenlager, selbst wenn dessen Nachstellorgane C₁ und C₂ auf 60 000 kg Endkraft vorgespannt sind, daß die Rückdruckkraft auf die Lagerschalen während des Nachstellhubes so gering gehalten werden kann, wie sie zur Erhaltung eines unveränderlichen ölspaltes zwischen der unbelasteten Lagerschale und dem Treibzapfen und eines genügend hohen Öldrucks zur Sicherstellung

öo flüssiger Reibung unumgänglich notwendig ist.

Um die Vorspannung der Gegenfedern d_x und d₂ und damit zugleich die Rückdruckkraft des Federsystems auf die Lagerschalen regeln zu können, ist der Bund i auf dem Gehäusefortsatz h verstellbar;, z. B. durch Gewinde, Stellschraube o. dgl., angeordnet. Durch die auf diese Weise herbeigeführte Regelung der Rückdruckkraft der elastischen Mittel läßt sich zugleich der Öldruck z. B. in Abhängigkeit von der Jahreszeit, den Eigenschaften .des Schmiermittels und der Stoffart des Lagereingusses, abstimmen.

Da durch die besondere Anordnung des Gehäuses in zwei Teilen die elastischen Nachstellorgane von außen überwacht und die Reibungsfedern gegebenenfalls geschmiert werden können, wird die Betriebssicherheit bedeutend erhöht. Gleichzeitig hat diese Anordnung noch den Vorteil, daß der zwischen den beiden Gehäusehälften jeweils vorhandene kleine Spalt χ ein Maß für den Lagerverschleiß und zugleich ein Maß für die Überwachung des Nachstellhubes ist. Um diese Überwachung dem Personal zu erleichtern, können Anzeigevorrichtungen an sich bekannter Bauart zur Anwendung kommen. Ebenso können zum erneuten Spannen der elastischen Nachstellorgane C₁ und C₂ am Ende eines Nachstellintervalls Einrichtungen an sich bekannter Bauart, z. B. auswechselbare Futterstücke verschiedener Stärke zwischen Lagerschalenrücken und dem vorderen Gehäuseteil, oder auch solche keilförmiger Ausbildung verwendet werden- und durch Verschieben dieses Keils die elastischen Nachstellorgane erneut vorgespannt werden.
¹ Selbstverständlich sind hinsichtlich der konstruktiven Durchbildung des Gegenstandes der vorläufigen Erfindung sowie hinsiehtlieh' der zur Verwendung kommenden Art und Anzahl der elastischen Mittel zahlreiche andere Lösungen möglich, ohne indessen von dem Grundgedanken der vorliegenden Neuerung abzuweichen. '

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kurbelgetriebe mit selbsttätiger Nachstellung unter Verwendung eines oder mehrerer elastischer Zwischenglieder, dadurch gekennzeichnet, daß die als selbsttätig wirkende Nachstellorgane angeordneten elastischen Zwischenglieder mit einer größeren^ Kraft als der höchsten vorkommenden Stangenkraft vorgespannt sind und ihre Vorspannung auch während des Nachstellhubes größer als die höchste vorkommende Stangenkraft erhalten wird.

2. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches Nachstellorgan (C₁ und C₂) Reibungs- oder Ringfedern verwendet werden.

3· Kurbelgetriebe nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Nachstellorgan je zwei elastische Zwischenglieder angeordnet und durch einen besonderen Mitnehmer oder ein besonderes Schlepporgan derart kraftschlüssig miteinander verbunden sind, daß das eine elastische Zwischenglied während des Entspannens des anderen durch dessen Rückdruckkraft gespannt wird.

4. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Regelung der Vorspannung der elastischen Nachstellorgane (c) und der elastischen Zwischenglieder (d) angeordnet sind.

5. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Nachstellorgane und Zwischenglieder in besonderen Schutzgehäusen angeordnet sind und das Mitnehmer- oder Schlepporgan als Schutzgehäuse für eines der elastischen Zwischenglieder ausgebildet ist.

6. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den zwischen den beiden Gehäuseteilen gebildeten Schlitz ein Maß für den noch zur Verfügung stehenden Nachstellhub gebildet wird und zur genauen Feststellung dieses Maßes eine an einem Gehäuseteil befestigte Meß richtung angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen