Claims (6)
mußte deshalb nach einer Lösung, zur Ausschaltung dieses kritischen Gebietes gesucht werden,, die. schließlich in einer neuartigen Kurbelfolge gefunden wurde. . ...... . Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist aus der Zeichnung ersichtlich. "Fig. I zeigt die bekannte Ausführung mit regel- : mäßiger Kurbelversetzung i2mal 300 und der Zündfolge 1, 6, 8, 10, 3, 5, 7, 12, 2, 4, 9, ir. pie beiden Wellenhälften sind gleich und gegeneinander auswechselbar. Fig. 2 zeigt im Gegensatz dazu die neuartige Kurbelfolge 1, 6, 11, 7, 3, 5, 10, 9, "2, 4, 12, 8 mit ungleichen und deshalb nicht auswechselbaren Wellenhälften. An jeder Arbeitskurbel wirkt nun ein veränderliches aber periodisches Drehmoment, das sich mittels der harmonischen Analyse in die harmonischen Komponenten 1., 2., 3. ... bis xter Ordnung zerlegen läßt, welche die kritischen Schwingungen erregen, wenn ihre Erregerfreqüenz mit der Eigenfrequenz des rotierenden Systems zusammenfällt. Zur Ermittlung der resultierenden harmonischen Kraft 6. Ordnung aus den zwölf Arbeitszylindern wird im vorliegenden Fall die imaginäre Kurbelfolge 6. Ordnung aufgezeichnet, indem man in bekannter Weise die reellen Kurbelwinkel versechsfacht. Es bedeutet also: Fig. 3 die imaginäre Kurbelfolge 6. Ordnung für die bekannte Kurbelfolge mit den Vektoren 1, 2, 3, 7, 8, 9 nach oben und 4, S, 6, 10, 11, 12 nach unten gerichtet, und Fig. 4 die Kurbelfolge 6. Ordnung für die Kurbelfolge Fig. 2 gemäß der Erfindung mit den Vektoren 1, 2, 3, 10, 11, 12 nach oben und 4, 5, 6, 7, 8, 9 nach unten gerichtet. Fig. 5 zeigt die an Hand der Massen und Elastizitäten berechnete Schwingungsform, d. h. das Bild der verdrehten Mantellinie mit einem Knoten K. Die Wirkung der harmonischen Kräfte nimmt ab " mit der Verminderung des Ausschlages von 1 bis 6; die Zylinder 7 bis 12 rechts vom Knoten zählen negativ. Die so gewonnenen Werte ermöglichen zusammen mit den Kurbelfolgen 6. Ordnung nach Fig. 3 und 4 das Aufzeichnen der Vektordiagramme 6. Ordnung mit der resultierenden harmonischen Kraft R6 und es zeigt also: Fig. 6 das Vektordiagramm 6. Ordnung für die bekannte Kurbelfolge nach Fig. 1 mit der starken resultierenden harmonischen Kraft 6. Ordnung R6 und Fig. 7 das Vektordiagramm 6. Ordnung für die - neue Kurbelfolge gemäß Fig. 2 und Patentanspruch mit der verschwindend Ideinen resultierenden harmonischen Kraft 6. Ordnung R6. Starke harmonische Kräfte erzeugen hohe zusätzliche Schwingungsbeanspruchungen in der Kurbelwelle. Ih Fig. 8 ist der Verlauf der Schwingungsbeanspruchungen 6. Ordnung für die bekannte Kurbelfolge (Fig. 1) und eine1 Eigenschwingungszahl der Kurbelwelle von etwa 1500/min. schraffiert aufgezeichnet; in der Abszisse die Drehzahlen, in der Ordinate-die Beanspruchungen. Die letzteren ' erreichen ihr Maximum bei der sogenannten kritischen Drehzahl, bei welcher die Erregerfrequenz »Drehzahl mal Kraftprdnung«, d.h. die Impulszahl pro Minute mit der Eigenfrequenz oder Eigenschwingungszahl des Systems zusammenfällt. Die zusätzlichen Beanspruchungen von vielleicht " 500 kg/cm2 gefährden die Wellenleitung und das Gebiet, das nahe an der Normaldrehzahl B liegt, müßte für den Dauerbetrieb gesperrt werden. Fig. 9 zeigt in gleicher Weise die zusätzlichen Schwingungsbeanspruchungen für die neue Kurbelfolge gemäß Fig. 2 mit der fast vollkommen eliminierten 6. Ordnung entsprechend der fast auf Null reduzierten resultierenden harmonischen Kraft R6 in Fig. 7. Denn es ist klar, daß mit dem Verschwinden der erregenden Kraft auch die Schwingungsausschläge und die Schwingungsbeanspruchungen verschwinden. In gleicherweise wurden auch die Schwingungsbeanspruchungen für die übrigen Kraftordnungen berechnet und aufgezeichnet und man ersieht aus Fig. 9, daß zwischen der 4. und der 9. Ordnung ein breiter, praktisch schwingungsfreier Bereich ge- · schaffen wurde. Die Eigenfrequenz und damit auch die verbliebene schwächere kritische Drehzahl 9. Ordnung wurden durch Vergrößerung der Massen in Form von Gegengewichten an allen Kurbeln noch etwa 150Zo tiefer verlegt. Die Tieferlegung könnte auch mittels eines schwereren Schwungrades erzielt werden, doch würde dadurch der Schwingungsknoten weiter nach rechts verschoben, und die resultierende Kraft 6. Ordnung etwas größer ausfallen. Der Vorteil der neuen Kurbelstellung gegenüber der bekannten würde .jedoch bestehen bleiben. ■ Patentansprüche:therefore had to look for a solution to eliminate this critical area, the. was finally found in a novel crank sequence. . ....... An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. "Fig. I shows the known design with regular crank displacement i2 times 300 and the firing order 1, 6, 8, 10, 3, 5, 7, 12, 2, 4, 9, ir. Pie both shaft halves are the same and against each other In contrast, Fig. 2 shows the novel crank sequence 1, 6, 11, 7, 3, 5, 10, 9, "2, 4, 12, 8 with unequal and therefore not interchangeable shaft halves. A variable but periodic torque now acts on each working crank, which can be broken down into the harmonic components of the 1st, 2nd, 3rd ... to the xth order by means of the harmonic analysis, which excite the critical vibrations when their excitation frequency coincides with the natural frequency of the rotating system collapses. To determine the resulting 6th order harmonic force from the twelve working cylinders, the imaginary 6th order crank sequence is recorded in the present case by sixfold the real crank angle in a known manner. It thus means: FIG. 3 the imaginary crank sequence of the 6th order for the known crank sequence with the vectors 1, 2, 3, 7, 8, 9 directed upwards and 4, S, 6, 10, 11, 12 directed downwards, and FIG. 4 shows the 6th order crank sequence for the crank sequence FIG. 2 according to the invention with the vectors 1, 2, 3, 10, 11, 12 pointing upwards and 4, 5, 6, 7, 8, 9 pointing downwards. Fig. 5 shows the waveform calculated on the basis of the masses and elasticities, i.e. H. the image of the twisted surface line with a knot K. The effect of the harmonic forces decreases "with the reduction of the deflection from 1 to 6; the cylinders 7 to 12 to the right of the knot count negatively. The values obtained in this way, together with the crank sequences 6. 3 and 4 the recording of the vector diagrams of the 6th order with the resulting harmonic force R6 and thus shows: FIG. 6 the vector diagram of the 6th order for the known crank sequence according to FIG. 1 with the strong resulting harmonic force of the 6th order R6 and FIG. 7 the vector diagram of the 6th order for the new crank sequence according to FIG. 2 and claim with the vanishingly resulting harmonic force of the 6th order R6. Strong harmonic forces generate high additional vibration stresses in the crankshaft Course of the vibration stresses of the 6th order for the known crank sequence (Fig. 1) and a natural number of vibrations of the crankshaft of about 150 0 / min. recorded hatched; the speeds on the abscissa and the stresses on the ordinate. The latter 'reach their maximum at the so-called critical speed, at which the excitation frequency "speed times force", i.e. the number of pulses per minute, coincides with the natural frequency or natural frequency of the system. The additional stresses of perhaps "500 kg / cm2 endanger the shaft line and the area which is close to the normal speed B would have to be blocked for continuous operation with the almost completely eliminated 6th order corresponding to the resulting harmonic force R6 reduced to almost zero in Fig. 7. Because it is clear that with the disappearance of the exciting force, the oscillation deflections and the oscillation stresses also disappear the remaining force orders are calculated and recorded and one can see from Fig. 9 that a broad, practically vibration-free area was created between the 4th and the 9th order by increasing the masses in the form of counterweights at a The cranks are about 150 inches lower. The lowering could also be achieved with a heavier flywheel, but this would shift the node further to the right, and the resulting 6th order force would be somewhat greater. The advantage of the new crank position compared to the known one would, however, remain. ■ Patent claims:
1. Kurbelwelle für Zwölf zylinder-Zweitaktreihenmotoren
mit regelmäßiger Kurbelversetzung I2mal 300, gekennzeichnet durch
ungleiche, d. h. nicht auswechselbare Kurbelwellenhälften mit der Zündfolge 1, 6, 11, 7, 3»
5, 10, 9, 2, 4, 12, 8, durch welche die torsionskritische
Drehzahl 6. Ordnung ausgeschaltet wird.1. Crankshaft for twelve-cylinder two-stroke in-line engines with regular crank displacement I2 times 30 0 , characterized by unequal, ie non-replaceable crankshaft halves with the firing order 1, 6, 11, 7, 3 »5, 10, 9, 2, 4, 12, 8, through which the torsion-critical speed of the 6th order is switched off.
2. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwecks Tieferlegung der Eigenfrequenz Gegengewichte an allen Kurbeln angeordnet werden.2. Crankshaft according to claim 1, characterized in that
that counterweights are placed on all cranks in order to lower the natural frequency.
Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 429 849, 669 126, 636 814; "5Referred publications:
German Patent Nos. 429 849, 669 126, 636 814; "5
H. Schrön, »Die Zündfolge«, 1938, S. 242, Ziff. H. Schrön, "The Firing Order", 1938, p. 242, no.
3, S. 243;3, p. 243;
H. Wy dl er, »Drehschwingungen in Kolbenmaschinenanlagen und das Gesetz ihres Ausgleichs«,
1922 Berlin, S. 69 und 79.H. Wy dler, "Torsional vibrations in piston engine systems and the law of their compensation",
1922 Berlin, pp. 69 and 79.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
) 509 637 1.) 509 637 1.