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Hauptlager für liegende Kolbenmaschinen Die Hauptlager liegender Großkolbenmaschinen
werden bisher im allgemeinen mit vierteiligen Lagerschalen ausgeführt; dabei nehmen
die beiderseitigen Mittelschalen hauptsächlich die großen Horizontalkomponenten
der Treibstangenkräfte auf. Zwecks Nachstellbarkeit hat man diese Mittelschalen
durch verschiebbare Keile abgestützt; eine solche Anordnung macht aber allein zur
Aufnahme der horizontalen Kräfte eine genaue Bearbeitung von acht paarweise aufeinander
gleitenden, ebenen Flächen erforderlich.
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Demgegenüber wurde in fertigungstechnischer Hinsicht dadurch ein Fortschritt
erzielt, daß man die Keilverstellung aufgab und statt dessen die Mittelschalen in
senkrechter Richtung unterteilte, so daß durch Einlegen von Beilageblechen in die
Teilfugen eine Nachstellung erreicht werden kann. In diesem Falle lassen sich die
Mittelschalen nach
Abnahme des Lagerdeckels nach oben herausdrehen;
auch sind bei jedem Lager nur noch vier ebene Flächen genau zu bearbeiten. Lager-
und schmiertechnisch ist j edoch damit im Vergleich zu der vorhergehenden Ausführung
kein Vorteil verbunden. In dem Bereich, in welchem noch sehr hohe Lagerdrücke auftreten,
befinden sich ebenfalls wieder die den Aufbau eines zusammenhängenden Schmierfilmes
unterbrechenden Trennfugen zwischen .der Unterschale und den Mittelschalen. Infolgedessen
werden die Lagerflächen schnell abgenutzt und müssen entsprechend oft nachgestellt
werden. -Man hat in diesem Zusammenhang auch schon an die Verwendung normaler zweiteiliger
Lager mit gleichen Schalen und horizontaler oder schräger Trennfuge gedacht. Eine
derartige Ausführung ist jedoch nur dann zweckmäßig, wenn das Polarkraftdiagramm
infolge verhältnismäßig kleiner Treibstangenkräfte und großer Rotorgewichte, z.
B. eines Schwungrades, auf der Kurbelwelle einen Winkel von höchstens etwa I20°
bestreicht, so daß die in diesem Diagramm auftretenden Kraftrichtungen beim Hin,-
und Rückgang des Kolbens im Bereich der Unterschale bleiben, und zwar in einem gewissen
Mindestabstand von der Lagertrennfuge, um ein völliges Wegquetschen des Ölfilmes
in dieselbe zu vermeiden. Entsprechendes gilt bezüglich der für einen immer gleichen
Paßsitz zwischen den beiden Lagerteilen vorgesehenen dachförmigen Ausbildung ihrer
Teilfuge mit in Höhe der Lagermitte liegender Schnittlinie mit der Lagerbohrung.
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Schließlich -ist ein zweiteiliges Kürbelwellenlager bekannt, bei.
dem nach der zeichnerischen Darstellung die Trennfuge zwischen der Unterschale und
der Oberschale etwas höher- als. die horizontale Lagermittelebene liegt. In Ermangelung
irgendwelcher zugehöriger Textangaben ist aber nicht ' erkennbar, was mit einer
so geringfügigen Verschiedenheit- der beiden Lagerschalen beabsichtigt ist. Die
betreffende Anordnung ist jedenfalls nur dann praktisch brauchbar, wenn das radiale
Einlegen der Welle in die Lager durch ein genügendes Lagerspiel oder in anderer
Weise ermöglicht wird. Im übrigen handelt es sich dort offenbar um eine stehende
Kolbenmaschine mit-im wesentlichen senkrechten Lagerbeanspruchungen.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll dagegen eine Lageranordnung mit
schmiertechnisch günstigen Eigenschaften für liegende Maschinen- geschaffen werden,
die infolge verhältnismäßig großer Kolbenkräfte und kleiner Rotorgewichte ein sich
über einen Winkel von nahezu I8o° erstreckendes Polarkraftdiagramm haben. Demgemäß
besteht die Erfindung darin, daß die als Tragschale dienende Unterschale auf .ihrer
Innenseite gegenüber dem gelagerten Wellenteil einen erheblich größeren, vorzugsweise
etwa doppelt so großen Umschließungswinkel hat als bzw. wie die den Lagerdeckel
bildende Oberschale.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Unterschale im Lagerstuhl
-mit einer etwa halbkreisförmigen Außenfläche abgestützt, deren Krümmungsmittelachse
vorzugsweise in der Ebene der Lagertrennfuge liegt.
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Der Gegenstand der Erfindung und die mit diesem erreichten Vorteile
sind in der nachstehenden Beschreibung an Hand `eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. In Gegenüberstellung zu diesem zeigt von
bekannten Lagerbauarten in Stirnansicht Abb. I ein vierteiliges Hauptlager für liegende
Kolbenmaschinen mit Keilverstellung, Abb. 2 ein vierteiliges Hauptlager mit unterteilten
Mittelschalen und Abb.3 ein zweiteiliges Hauptlager mit Trennfuge in der horizontalen
Lagermittelebene; Abb. 4 zeigt, teils in Stirnansicht, teils im senkrechten Mittelschnitt
nach Linie V-V, eine Ausführung des neuen zweiteiligen Hauptlagers gemäß der Erfindung
mit Trennfuge oberhalb der horizontalen. Lagermittelebene, Abb. 5 einen waagerechten
Schnitt durch die gleiche Ausführung nach Linie V-V und Abb. 6 eine für bestimmte
Fälle vorzusehende Anordnung zum Ein- bzw. Ausbau der Unterschale eines Lagers nach
Abb. 4 und 5.
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In den Abb. I bis 5 sind übereinstimmend der fest angeordnete Lagerstuhl
mit I und der auf diesem durch Schraubenbolzen befestigte Lagerdeckel mit 2 bezeichnet.
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Bei der Bauart nach Abb. I wird die Lagerfläche aus vier sich über
etwa gleiche Umfangsabschnitte erstreckenden Teilen gebildet, nämlich einer Unterschale
3, einer Oberschale 4 und zwei Mittelschalen 5, 6; die letzteren sind mit nach unten
sich der senkrechten Lagermittellängsebene nähernden ebenen Außenflächen versehen,
die gegen entsprechend abgeschrägte Keilstücke 7, 8 abgestützt sind.- Die an senkrechten
Gleitflächen des. Lagerstuhles geführten Keilstücke können mittels durch den Lagerdeckel
hindurchgreifender Schraubenbolzen 9, Io im Sinne eines entsprechend der Abnutzung
der Mittelschalen erforderlich werdenden Nachstellens derselben angezogen werden.
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Die Bauart nach Abb. 2 unterscheidet sich von der vorhergehenden bei
im wesentlichen gleicher Unterschale 3 und Oberschale 4 durch eine senkrechte Unterteilung
der beiden Mittelschalen i i, iia bzw. 1.2, i2,. Dabei wird ein Nachstellen des
Lagers durch Einfügen von Beilageblechen zwischen die paarweise zusammengehörenden
Teile der Mittelschalen und ein gemeinsames Herausdrehen derselben nach oben durch
die zur Lagermitte konzentrischen Anlageflächen der äußeren Teile iiR, i2, im Lagerstuhl
ermöglicht.
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Bei. der Bauart nach Abb. 3 handelt es sich um ein zweiteiliges Lager,
dessen Unterschale 13 und Oberschale 14 .sich über je den halben Lagerumfang erstrecken,
so daaß auf jeder Lagerseite nur eine, und zwar in der horizontalen Lagermittelebene
liegende Trennfuge vorhanden ist, unterhalb der sich ein die Lagerreibung wesentlich
verringernder zusammenhängender Schmierölfilm ausbilden kann. Diese Anordnung, bei
der ein seitliches
Nachstellen der Lagerflächen nicht möglich ist,
eignet sich allerdings nur für Maschinen, deren äußerste Kraftrichtungen im Polardiagramm
P1 einen Winkel .von höchstens etwa 12o° einschließen.
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Eine solche Beschränkung vermeidet die neue Bauart nach Abb. 4 und
5, bei der ein zweiteiliges Lager aus einer größeren Unterschale 15 -und einer kleineren
Oberschale 16 besteht, deren Trennfuge oberhalb der horizontalen Lagermittelebene
liegt. In diesem Falle erstreckt sich die Unterschale vorzugsweise über etwa zwei
Drittel (= 24o°) und die Oberschale nur über etwa ein Drittel (= I2o°) des Lagerumfanges.
Ein derartiges Lager entspricht in seinen schmiertechnischen Eigenschaften weitgehend
einem einteiligen Lager. Der Schmierfilm kann selbst bei einem Polarkraftdiagramm
P2, dessen äußerste Kraftrichtungen einen Winkel von annähernd I8o° einschließen,
als bei Maschinen mit vergleichsweise sehr großen Horizontalkräften, nicht in die
Lagertrennfuge weggequetscht werden und kommt daher in seiner stoßdämpfenden Eigenschaft
voll zur Wirkung. Deshalb kann auch in diesem Falle auf eine seitliche Nachstellbarkeit
ohne weiteres verzichtet werden.
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Die Unterschale und die Oberschale des Lagers sind bei der in der
Zeichnung dargestellten Ausführung mittels Büchsen 17 gegenseitig zentriert und
mittels durch dieselben hindurchgeführter Schrauben 18 zusammengespannt; sie werden
in diesem Zustand gemeinsam bearbeitet, wobei das vorgeschriebene Lagerspiel berücksichtigt
wird. Ein nachträgliches Eintuschieren des Lagers beim Einbau, das bisher üblich
war, aber eine richtige Schmierkeilgestaltung erschwert oder sogar -unmöglich macht,
wird zweckmäßig unterlassen:.
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Die Unterschale ist in den Lagerstuhl mit einer halbkreisförmigen
Außenfläche eingesetzt, deren Krümmungsmittelachse in der Ebene der Lagertrennfuge
liegt; dadurch werden auch noch oberhalb der horizontalen Lagermittelebene sich
auswirkende Ölfilmdrücke über die massiven oberen Enden der Unterschale in direktem
Kraftfluß auf den Lagerstuhl übertragen. Gegen axiales Verschieben ist die Unterschale
durch einen halbkreisförmigen Ring I9 gesichert, der in zwei einander gegenüberliegende
Nuten an der Außenseite der Unterschale bzw. an der Innenseite des Lagerstuhles
eingeschoben ist. Da durch ihre Zentrierung an und Verspannung mit der Unterschale
auch die Oberschale insoweit gesichert ist, hat der Lagerdeckel lediglich noch die
Aufgabe, das ganze Lager fest gegen den Lagerstuhl zu ziehen.
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Der Ein- bzw. Ausbau einer sich über mehr als den halben Lagerumfang
erstreckenden Unterschale 15 ist in Abb. 6 an dem Beispiel einer zur Hälfte dargestellten
Kurbelwelle 20 mit außenliegenden Kurbelwangen und an beiden Enden fliegend angeordneten
Kurbelzapfen für eine Zwillings-Großkolbenmaschine veranschaulicht. In solchen Fällen
muß neben jedem Lagerteil 2I der Kurbelwelle ein Wellenteil 22 mit etwas geringerem
Durchmesser vorgesehen. sein., der das Überstreifen der Unterschale ermöglicht.
Diese Welleneinschnürung kann selbst bei weit umfassenden Unterschalen verhältnismäßig
gering gehalten werden; so läßt sie sich z. B. bei einem Lagerdurchmesse r von 350
mm und einem Umfassungswinkel der Unterschale von 24o° immer noch mit einem Durchmesser
von 304 mm ausführen. Nachdem die Unterschalen. in axialer Richtung auf die Lagerflächen
der Kurbelwelle geschoben worden sind, können die zugehörigen Oberschalen aufgeschraubt
werden; anschließend wird die Kurbelwelle mit den montierten Lagerschalen in die
Lagerstühle eingesetzt.
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Um ein Lager der Kurbelwelle als Festlager benutzen zu können, wird
über den betreffenden eingeschnürten Wellenteil eine zweiteilige Distanzbuchse mit
Anlaufbund geschraubt. Das für den Steuerungsantrieb erforderliche Kegelrad kann
in ebenfalls zweiteiliger Ausführung mit der Distanzbuchse vereinigt werden.
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Außer den nunmehr für alle liegenden Kolbenmaschinen nutzbar zu machenden
schmiertechnischen Vorteilen mit einer sich daraus ergebenden Steigerung der Belastungsfähigkeit
und Verringerung des Verschleißes werden mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten
Lager auch in fertigungstechnischer Hinsicht weitere Verbesserungen durch einfachere
Bearbeitungsmöglichkeiten erzielt. So werden im ganzen Lager zur Zentrierung und
Festlegung der einzelnen Teile gegen horizontales Verschieben nur Rotationsflächen
benutzt, die gebohrt oder gedreht werden können; ebene Paßflächen sind in diesem
Zusammenhang ganz vermieden.