DK156913B - Udstyr til 1.-ordens afbalancering af en forbraendingsmotor - Google Patents

Description

DK 156913 B

Den foreliggende opfindelse angâr et udstyr til f0rste ordens afba-lancering af en forbrændingsmotor, hvormed lodrette og vandrette f0rste ordens ubalancemomenter, som opstâr i en forbrændingsmotor, kan afbalan-ceres samtidigt.

5 I forbrændingsmotorer, eksempelvis i en firecylindret dieselmotor, opstâr der lodrette og vandrette f0rste ordens ubalancemomenter under motorens drift. Sâdanne f0rste ordens ubalancemomenter er konventionelt blevet afbalanceret ved at pâsætte svinghjul med herpâ anbragte kontra-vægte pà den forreste og bageste ende af en aksel i en motor og ved at 10 lade svinghjulene rotere sammen med akslens rotation.

I ovennævnte tilfælde bliver summen af de lodrette fprste ordens ubalancemomenter og de vandrette f0rste ordens ubalancemomenter imidler-tid opretholdt pâ en konstant relation, og nâr et af f0rste ordens uba-lancemomenterne bliver formindsket ved kompensationen heraf bliver det 15 andet fprste ordens ubalancemoment fordget derved, hvilket bevirker den ulempe, at bâde de lodrette og de vandrette momenter ikke kan afbalance-res samtidigt.

Selv oïïi kædeafbalanceringsudstyr eller elektrisk afbalancerings-udstyr konventionelt er blevet anvendt til at afbalancere det lodrette 20 anden ordens ubalancemoment og til at formindske den vibrerende kraft i én retning, nemlig den lodrette retning, bliver kontravsgtene eller af-balanceringsudstyret for stort til montering pâ marinedieselmotorer, hvis der anvendes kædeafbalanceringsudstyr eller elektrisk afbalanceri ngsudstyr til at afbalancere lodrette og vandrette f0rste ordens uba-25 1ancemomenter.

Ifplge opfindelsen tilvejebringes et udstyr til f0rste ordens afba-1ancering af en forbrændingsmotor omfattende to fremadroterbare svinghjul, der kan pâsættes med et pâ hver ende af en krumtapaksel i forbræn-dingsmotoren til rotation i samme retning som krumtapakselen, to bag-30 lænsrotérbare svinghjul, et f0rste sæt kontravægte, der kan fastgores pâ de fremadroterbare svinghjul til rotation hermed og et andet sæt kontravægte, der kan fastgores til de bagud rotérbare svinghjul til rotation dermed, hvilket udstyr er ejendommeligt ved, at de to baglænsrotérbare svinghjul er placeret med et uden for hver krumtapakselende og koaksialt 35 dermed, og ved at to mekanismer med koniske tandhjul er placeret med én mellem hvert fremadrotérbart svinghjul og det tilhdrende bagud rotérbare svinghjul, hvilke mekanismer virker til at rotere det tilhprende bagud rotérbare svinghjul i retning modsat det fremad rotérbare svinghjul, nâr

DK 156913 B

2 dette drejes.

Herved opnâs mulighed for fuldstændig f0rste ordens afbalancering samtidig med, at udstyret kan bygges mere kompakt end tilsvarende kendt udstyr.

5 Der opnâs gennem kontravægtenes særlige placering mulighed for at arrangere dem, sà de kan justeres forholdsvis let og efter, at de er monteret pâ en motor.

I det fplgende skal opfindelsen beskrives nærmere under henvisning ti1 tegningen, hvor 10 figurerne la og lb er et sidebillede hhv. et frontbillede af en f0rste udfprel sesform for et fprste ordens afbalanceringsudstyr i en forbrændingsmotor i overensstemmelse med opfindelsen, figur 2 et forst0rret billede af en del i figur 1, 15 figur 3 et perspektivisk billede af hoveddele i figur 1, figur 4 et skematisk billede af et afbalanceringssystem i den f0r-ste udf0relsesform i figur 1, og figurerne 5a og 5b respektive diagrammer over kompensations-forholdene med hensyn til lodrette og vandrette f0rste ordens uba-20 1ancemomenter i den f0rste udf0relsesform i figur 1.

I det f0lgende vil en fprste udf0relsesform for opfindelsen blive beskrevet med henvisninger til figurerne 1-5.

En krumtapaksel er installeret i en firecylindret dieselmotor 1, og 25 en aksel 3 roterer sammen med krumtapakslen 2. To fremad-roterende svinghjul 4 og 5 er pâsat pâ hver sin ende af akslen 3 og roterer i sam-me retning som denne. To fremad-roterende tandhjul 6 og 7 er udformet pâ de fremad-roterende svinghjul 4 og 5, respektivt. Baglæns-roterende svinghjul 8 og 9 er pâsat pâ ydersiderne af de fremad-roterende sving-30 hjul 4 og 5 respektivt, og to baglæns roterende tandhjul 10 og 11 er udformet pâ de baglæns-roterende svinghjul 8 og 9, respektivt. To koniske tandhjul 12a og 12b er indsat imellem det fremad-roterende tandhjul 6 og det baglæns roterende tandhjul 10 ved den ene ende af akslen, og disse koniske tandhjul tillader, at det baglæns-roterende svinghjul 8 roterer 35 i modsat retning af det fremad-roterende svinghjul 4. De koniske tandhjul 12a og 12b er monteret pâ et stativ 13a. To koniske tandhjul 14a og 14b er indsat imellem det fremad-roterende tandhjul 7 og det baglæns-roterende tandhjul 11 ved den anden ende af akslen 3 og tillader, 3

DK 156913 B

at det baglæns-roterende svinghjul 9 roterer i modsat retning af det fremad-roterende svinghjul 5. De koniske tandhjul 14a og 15b er monteret pâ et stativ 13b pâ tilsvarende mâde som de koniske tandhjul 12a og 12b.

To fremad-roterende kontravægte 15 og 16 er placeret pâ de fremad-rote-5 rende svinghjul 4 og 5» respektivt, og to baglæns-roterende kontravægte 17 og 18 er placeret pâ de baglæns-roterende svinghjul 8 og 9, respektivt. De baglæns-roterende kontravægte 17 og 18 har en vægt eller masse, som er forskellig fra vægten af de fremad-roterende kontravægte 15 og 16. Det skal bemærkes, at de i figur 3 viste pile angiver de respektive 10 rotationsretninger.

Som vist i figur 4 kan man ved at substituere to fremad-roterende masser 15' og 16' for de fremad-roterende kontravægte 15 og 16 respektivt, og ved at substituere to baglæns-roterende masser 17' og 18' for de baglæns-roterende masser 17' og 18' for de baglæns-roterende kontra-15 vægte 17 og 18, respektivt og ved at sætte afstanden fra centrum for ak-slen 3 og til hver af masserne 15' og 16' til RI samt afstanden fra centrum for akslen 3 til hver af masserne 17' og 18' til R2 udtrykke kob-1ingsmomenterne ma og mb, respektivt, for de to fremadroterende masser 15' og 16' samt de to baglæns-roterende masser 17' og 18' ved folgende 20 udtryk: (1) ma - (W/g)* Rî *ω2*L1 (2) ma - (w/g)' R2'w2*L2 25 hvor W er vægten af de fremad-roterende kontravægte 15 og 16, w er vægten af de baglæns-roterende kontravægte 17 og 18, ω er den vinkelha-stighed, hvormed akslen 3 roterer, L1 er afstanden mellem de to fremad-roterende masser 15' og 16', og L2 er afstanden mellem de to baglæns-ro-30 terende 17' og 18'. Det lodrette fprste ordens ubalancemoment, som skal kompenseres, opstâr som ma + mb, mens det vandrette fprste ordens ubalancemoment, som skal kompenseres, opstâr som ma - mb.

Under sâkaldte ukompenserede forhold kan vandrette fprste ordens ubalancemomenter, mwa og mha, respektivt, udtrykkes ved fplgende simple 35 udtryk: (3) Mva = mv'cos (Θ + e)

DK 156913 B

4 (4) Mha = mlTsin (Θ + e) hvor mv og mh er det lodrette, hhv. det vandrette st0rste ubalancemoment af fprste orden, Θ er drejningsvinklen, og e er den oprindelige fase.

5 F0lgelig skaï begge f0rste ordens ubalancemomenter Mva og Mha, som i udtrykkene (3) og (4) er vist som de vibrerende momenter i ukompense-rede tilstande, kompenseres ved hjælp af de fremad-roterende kontravægte 15 og 16 og de baglæns-roterende kontravægte 17 og 18, og de to fprste ordens ubalancemomenter Mva og Mha i kompenserede tilstande kan udbalan-10 ceres af de to fprste ordens ubalancemomenter, som skal kompenseres, sâ- ledes at de to kompenserede lodrette og vandrette fdrste ordens ubalan cemomenter Mvb og Mhb bliver nul.

De kompenserede lodrette og vandrette fprste ordens ubalancemomenter mvb og mhb kan udtrykkes ved fplgende udtryk: 15 (5) Mvb = mv'cos (Θ + e) + mv7 ’cos (θ + γ) = 0 (6) Mhb = mh'sin (Θ + e) + mh7 'sin (Θ + y) « 0 20 hvor mv7 og mh7 er de st0rste f0rste ordens ubal ancemomenter, som skal kompenseres ved hjælp af de fremad-roterende kontravægte 15 og 16 samt de baglæns-roterende kontravægte 17 og 18, respektivt, og γ er den oprindelige fase for mv7 og mh7.

Ved at indstille vægten W af de fremad-roterende kontravægte 15 og 25 16, vægten w af de baglæns-roterende kontravægte 17 og 18 samt ved at afpasse placeringerne af kontravægtene 15, 16, 17 og 18 pâ de respektive svinghjul 4, 5, 8 og 9 sâledes, at fplgende ligninger bliver opnâet: mv7 = ma + mb = β * mo, 30 mh7 = ma - mb = mo, og € « γ + 180°, hvor b = mv7/mh7, 35 kan udtrykkene (5) og (6) omdannes til fplgende udtryk: (7) Mvb = mv’cos(0 + e) + /Tmo*cos (Θ + e - 180°) = mv’cos(0 + e) - /Tmo’cos (Θ+ e) 5

DK 156913 B

(8) Mhb = mh’sin(9 + e) + /S'mo'sin (Θ + € - 180°) = mh'sin(9 + e) - /Tmo’sin (Θ + e) Pâ grund af, at udtrykkene (7) og (8) altid bliver nul, kan man ud-5 lede felgende udtryk: (9) mv = /Tmo = ma + mb (10) mh = mo = ma - mb 10

Af udtrykkene (9) og (10) udledes f0lgende udtryk: (11) ma = (1 + β)' mo‘(l/2) 15 (12) mb = (1 - 0)* mo*(l/2)

Imod det lodrette fdrste ordens ubalancemoment mva, som opstâr i kompenserede tilstande som vist fuldt optrukket i figur 5a, virker et lodret fdrste ordens ubalancemoment til kompensation, som er vist ved en 20 punkteret linie 5a som et modvirkende moment, og det lodrette ferste ordens ubalancemoment i ukompenserede tilstande bliver udbalanceret til nul af det lodrette fprste ordens ubalancemoment til kompensation. Imod det vandrette fprste ordens ubalancemoment, der opstâr i ukompenserede tilstande som vist ved en fuldt optrukket linie i figur 5b, virker pâ 25 lignende màde et vandret fprste ordens ubalancemoment til kompensation, der er vist ved en punkteret linie i figur 5b, som et modvirkende moment og det vandrette fdrste ordens ubalancemoment i ukompenserede tilstande blive udbalanceret til nul af det vandrette f0rste ordens ubalancemoment til kompensation.

30 Med fprste ordens afbalanceringsudstyret i en forbrændingsmotor i-fplge opfindelsen kan de lodrette og vandrette fprste ordens ubalancemo-menter, som opstâr under en dieselmotors drift, afbalanceres til værdien nul ved at anbringe fremad-roterende kontravægte med en vægt pâ W pâ de to fremadroterende svinghjul, ved at anbringe baglæns-roterende kontra-35 vægte med en vægt pâ w pâ de to baglæns-roterende svinghjul, og ved at frembringe tandhjulsmekanismer indeholdende fremad-roterende tandhjul, baglæns-roterende tandhjul samt koniske tandhjul.

Claims (2)

1. Udstyr til fprste ordens afbalancering af en forbrændingsmotor omfattende to fremadroterbare svinghjul (4, 5), der kan pâsættes med et 5 pâ hver ende af en krumtapaksel (2) i forbrændingsmotoren til rotation i samme retning som krumtapakselen, to baglænsrotérbare svinghjul (8, 9), et fprste sæt kontravægte (15, 16), der kan fastg0res pâ de fremadro-térbare svinghjul til rotation hermed og et andet sæt kontravægte (17, 18), der kan fastgpres til de bagud rotérbare svinghjul til rotation 10 dermed, KENDETEGNET ved, AT de to baglænsrotérbare svinghjul er placeret med et uden for hver krumtapakselende og koaksialt dermed, og AT to me-kanismer (13a, 13b) med koniske tandhjul (12a, 12b, 14a, 14b) er placeret med én mellem hvert fremadrotérbart svinghjul og det tilhprende bagud rotérbare svinghjul, hvilke mekanismer virker til at rotere det til-15 hdrende bagud rotérbare svinghjul i retning modsat det fremad rotérbare svinghjul, nàr dette drejes.

2. Udstyr ifplge krav 1, KENDETEGNET ved, AT et fremadrotérbart svinghjul og et tilhprende bagud rotérbart svinghjul kan fastgpres i et 20 arrangement vendt imod hinanden i indbyrdes afstand pâ hver ende af mo-torkrumtapakselen, og AT tandhjulsmekanismen er dannet ved tandkranse (6, 7, 10, 11) tilvejebragt pâ hver af de mod hinanden vendende overfla-der af de rotérbare svinghjul, henholdsvis det fremadgâende og det til-bagegâende, og med mellemliggende geartandhjul i indgreb med de to tand-25 kranse. 30 35