FI106062B - Polttomoottorikoneen tuenta - Google Patents

Description

106062

Polttoinoottorikoneen tuenta

Keksinnön kohteena on polttoinoottorikoneen tuenta, jossa on joustoelementit polttovoimakoneen ja koneen 5 alustan välissä.

Polttomoottorikoneissa, erityisesti suuremmissa laivankäyttöjen tai paikallisten laitosten, kuten esim. voimalaitosten dieselmoottoreissa, esiintyy käytössä männän sivuvoimista johtuen tykyttävien reaktiovoimien 10 seurauksena värähtelyjä. Värähtelyjen taajuudet riippuvat moottorin sylinteriluvusta ja kierrosluvusta. Käytännössä ilmenee erityisesti kahdenlaista värähtelyä. Toinen on ns. H-värähtely, so. värähtely polttomootto-rikoneen pituusakselin ympäri ja toinen X-värähtely, 15 so. värähtely polttomoottorikoneen pystyakselin ympäri. Näistä seuraa kokonaisvärähtely, joka väistämättä synnyttää polttomoottorikoneesta ja koneen alustasta, jolle *’ ‘ polttomoottorikone on tuettu, yhdistyvän, värähtelyky- kyisen systeemin.

20 Jokaisessa sen tyyppisessä värähtelysysteemissä on ominaistaajuudet, jotka riippuvat raaka-aineen massasta ja elastisuudesta. Kun sattuu siten, että ominaistaajuus sattuu lähelle tai jopa samaan kuin syntynyt värähtely, niin tällöin polttomoottorikoneen värähtely 25 kasvaa resonanssimaisesti ja jäykkänä alustana olevaan koneen alustaan johtuvat periodiset voimat kasvavat, mikä johtaa korkeisiin materiaalivaatimuksiin. Jos polttomoottorikone on sijoitettu esim. laivaan, voi tästä seurata se, että koko laivan runko joutuu häiritsevään 20 värähtelyyn. Toisaalta on polttomoottorikoneen jäykällä tuennalla se etu, että voimansiirtoakseliin voidaan laittaa yksinkertainen jäykkä kytkin ja toisaalta myös syöttö- ja pois tojohtojen välitön liitäntä on mahdollista.

2 106062

On tunnettua kiinnittää polttomoottorikone runko-äänien siirtämisen välttämiseksi joustavalla tuennalla koneen alustaan. Koneen jalkojen ja koneen alustan väliin sijoitetaan joustoelementit, so. kone tuetaan elas-5 tisesti ja se kytketään värähtelyteknisesti irti alustastaan. Tällöin vähenevät edellä mainitut koneen alustaan kohdistuvat voimat oleellisesti ja vältetään resonanssin syntymisen vaara.

Tunnetusti on elastinen tuki tehokkaimmillaan 10 silloin, kun valitaan ylikriittinen tuenta, ts. kun ominaistaajuus on olennaisesti alle alimman herätetaa-juuden. Mitä pehmeämmäksi tuki muotoillaan, so. mitä pienempi jousivakio on, sitä pienemmäksi tulee ominaistaajuus. Pienellä jousivakiolla on kuitenkin se haitta-15 puoli, että joustoelementtien kokoonpuristuminen tulee suureksi ja polttomoottorikoneelle tulee suuret dynaamiset liikkeet. Tämä edellyttää sitä, että koneen kaikki syöttö- ja poistojohdot on varustettava elastisilla * liitososilla. Lisäksi tarvitaan joustava kytkin kiin- 20 teästi asennetun vaihteiston ja elastisesti asennetun polttomoottorikoneen välille.

Keksinnön tavoitteena on toisaalta saada välte tyksi polttomoottorikoneen resonanssi-ilmiöt ja koneen alustaan liittyvä värähtelysysteemi, mutta mahdollistaa » 25 toisaalta syöttö- ja poistojohtojen kiinteät liitännät sekä jäykän kytkimen.

Tämä tavoite saavutetaan 1. patenttivaatimuksen tunnusmerkkien mukaan.

Muut tunnusmerkit sekä niistä johtuvat edut ilme-’.'30 nevät alivaatimuksista ja seuraavasta, keksinnön useamman suoritusmuotoesimerkin selityksestä piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää kaavamaisesti poikkileikkausta laivanrungosta, jossa on käyttölaitteena suurempi die-35 selmoottori, 3 106062 kuvio 2 esittää pituusleikkauksena joustoelemen-tin erästä suoritusmuotoesimerkkiä, kuvio 3 esittää kuvion 1 mukaista joustoelement-tiä ylhäältä nähtynä, 5 kuviot 4-9 esittävät sivulta nähtynä joustoele- menttien muita suoritusmuotoesimerkkejä.

Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuotoeSimerkissä on laivanrunkoon 1 rakennettu koneen alusta 2. Tämän koneen alustan 2 päälle, sen keskelle, on asetettu polt-10 tomoottorikone 3. Polttomoottorikoneen 3 kummallakin pitkittäissivulla on sivuttainen tukilaippa 4, jossa on useampi reikä aina yhtä kiinnitysruuvia varten. Polt-tomoottorikoneessa 3 voi olla myös läpikulkevan tuki-laipan 4 sijaan useampia tukitassua, joissa jokaisessa 15 on yksi kiinnitysruuvi. Tukilaipan 4 ja koneen alustan 2 välissä on joustoelementit 5, jotka ovat ruuvikiinni-tetyt niin koneen alustaan 2 kuin tukilaippoihin 4.

Kuten kuvioista 2 ja 3 nähdään, käsittää jousto-·'· - elementti 5 suorakaiteen muotoisen levyn 6. Levy 6 voi 20 olla myös muun muotoiseksi valmistettu, esim. pyöreän muotoiseksi. Levyn 6 yläpinnassa, sen keskellä on uloke 7, jossa on kierrereikä 8, johon tukilaipan 4 läpiase-tettu kiinnitysruuvi on kierrettävissä. Levyn 6 tuenta koneen alustalle 2 tapahtuu reunoilla olevien pylkkien 25 avulla. Pylkissä 9 on kierrereiät 10, joihin kiinnitys-ruuvit ovat kierrettävissä ja jotka kulkevat koneen alustan 2 kannatinlevyn 11 läpi. Uloke 7 voidaan rakentaa myös pylkkien 9 kanssa yhdensuuntaisena kulkevaksi pylkäksi .

30 Jousivakion minimiarvo syntyy siitä vaatimukses ta, että joustoelementtien 5 muodonmuutos pystysuunnassa ei ole suurempi kuin maksimi 0,3 mrr./100 t moottorinpai-noa, polttomoottorikoneen 3 painon kuormittamana. Muodonmuutos jää tällöin riittävän pieneksi, jotta svöttö- 4 106062 ja poistojohdot, samoinkuin polttomoottorikoneen 3 kytkin vaihteiston kanssa voidaan asentaa ilman elastisia osia. Jousivakion maksimiarvo määritellään siten, että värähtelykykyisen kokonaissysteemin ominaistaajuutta, 5 jonka selvittäminen tapahtuu laskennallisella tai kokeellisella tavalla, vähennetään ainakin 10%, jotta koneen alustaan vaikuttavien periodisten voimien resonanssi jää sellaiselle kierroslukualueelle, jolla poltto-moottorikoneella ei ajeta, tai ajetaan sen läpi vain 10 lyhytaikaisesti.

Joustoelementeillä 5, joiden jousivakio määritellään laskennallisella tavalla, saavutetaan värähtely-teknisessä mielessä sellainen tasapainotus, että poltto-moottorikoneesta 3 ja koneen alustasta 2 muodostuvasta 15 värähtelykykyisestä kokonaissysteemistä ei aiheudu mitään ominaisvärähtelyä koneen 3 käyttökierrosalueella. Tällöin määritellään jousivakio, ottamatta raaka-ainetta huomioon, olennaisesti ulokkeen 7 etäisyydellä pylkistä 9 ja levyn 6 paksuudella.

20 Tässä esitetyllä tuennalla ehkäistään siis toi saalta laajasti resonanssin vaikutus, toisaalta voidaan, jousivakioiden ollessa riittävän suuret, syöttö- ja poistojohdot rakentaa kuten kiinteässä tuennassa.

• . Mikäli painoltaan n. 90 t dieselmoottori on asen- 25 nettu laivaan, antavat laskelmat värähtelevälle systeemille polttomoottorikone 3/koneen alusta 2, ilman elastista tuentaa ominaistaajuuden 30 Hz, mikä on myös kokeellisesti osoitettavissa. Herätetaajuus on 29,8 Hz. Lisälaskelma antaa jousielementeille 5 jousivakion, jos-.· 30 sa esiintyy jousielementin 5 painuma 0,12 mm/100 t.

Tällöin saadaan värähdyssysteemin ominaistaajuudeksi haetuksi arvo väliltä 22 ja 23 Hz. Tämä merkitsee alkuperäisen ominaistaajuuden alenemaa n. 30%.

Kuvio 4 esittää joustoelementtiä 12, joka käsit-35 tää yli koko tukilaipan 4 ulottuvan levyn 13. Levyn 13 5 106062 yläpinnalla on useampi uloke 14, joissa on kierrereiät kiinnitysruuvien kiinnittymistä varten, joilla jousto-elementti 12 kiinnitetään tukilaippaan 4. Viistosti ulokkeiden 14 suhteen, elementin alapuolella on poikit-5 tain polttomoottorikoneen pituussuunnan suhteen kulkevat pvlkät 15, joissa myöskin on kierrereiät kiinnitysruuve-ja varten kannatinlevyyn 11 kiinnittämistä varten.

Kuvion 5 mukaan on joustoelementillä 17 U-muotoi-nen poikkileikkaus. Tällöin ovat molempien haarojen 10 päät 18 ja 19 vahvistetut. Pään 18 päällä on tukilaippa 4 ja pään 19 alla on kannatinlevy 11. Joustoelementti 17 voi olla rakennettu jatkuvaksi yli koko tukilaipan 4 pituuden. Polttomoottorikoneen 3 tukitassun alla voi olla myös useita lyhyempiä joustoelementtejä 17. Tässä 15 määräytyy jousivakio ratkaisevasti haaran pituuden mukaan .

Mikäli alusta ei sijaitse suoraan tukilaippojen 4 alapuolella, on tällöin käytettävissä kuvioiden 6 - • 8 mukaiset suoritusmuodot. Joustoelementtinä 20 on levy 20 21, jonka yläsivu on osittain varustettu vahvistuksella 22. Vastakkaisella puolella, levyn alapuolella on vastaava vahvistus 23. Joustoelementti 20 asennetaan siten, että vahvistus lepää tukilaippaa 4 vasten ja on ruuvattu . . siihen kiinni, kun taas vahvistus 23 nojaa alustaan 2 25 ja on ruuvattu siihen kiinni.

Kuvion 7 mukaan on joustoelementissä 24 laatan-muotoinen osa 25, jossa on vahvistus 26. Joustoelementti 24 lepää tämän vahvistuksen varassa alustalla 2 ja se on siitä ruuvattu kiinni.Laatanmuotoiseen osaan 25 liit-30 tvy L-muotoinen olake 27, jonka kylki asettuu tukilaipan 4 alapuolelle. L-muotoisen olakkeen 27 toiseen kylkeen on ruuvattu kiinni lista 28, joka samanaikaisesti lepää tukilaipan 4 yläsivulla. Tämä tukielementti 24 liitetään tarkoituksenmukaisesti moottoriin osien 27, 28 ja tuki- 35 laipan 4 läpi menevillä ruuveilla.

6 106062

Kuvio 8 esittää riippuvan tuennan joustoelement-tiä 29. Joustoelementti 29 käsittää tällöin laatan 30, jonka alapuolella, sen kummassakin päätysivussa on uloke 31 ja 32. Uloke 31 lepää tällöin alustalla 2 ja se on 5 siihen ruuvattu kiinni. Uloke 32 lepää tukilaipan 4 yläpinnalla ja se on myös ruuvattu siihen kiinni.

Kuviosta 9 nähdään eäs toinen muunnos joustoele-mentistä 33. Tässä joustoelementissä on kaksi levyä 34, 35 kiinnitetty toisiinsa sivuissa olevilla ulokkeil-10 la 36, 37 ja joiden väliin jää ontto tila 38. Tällöin on alempi levy 35 kiinnitetty ruuvaamalla koneen alustaan 2 ja ylempi levy 34 on kiinnitetty ulokkeella 39 keskelle tukilaippaa 4. Tämän järjestelyn etu on siinä, ett pohjalevyn pinta voidaan mitoittaa niin suureksi, 15 että valuhartsialasovite 40 on mahdollinen.

Joustoelementit 5, 12, 17 , 20, 24, 29, 33 ovat valmistetut edullisesti teräksestä tai rautavalun raaka-aineista .

Claims (8)

1. Polttomoottorikoneen tuenta, jossa polttomoot-torikoneen ja koneen alustan välissä on joustoelementit, 5 tunnettu siitä, että joustoelementtien (5, 12, 17, 20, 24, 29, 33) jousivakiot mitoitetaan seuraavissa rajoissa: a) Joustoelementtien (5, 12, 17, 20, 24, 29, 33) maksimi painuma on korkeintaan 0,3 mm /100 t polttomoottori- 10 konepainoa (3) polttomoottorikoneen (3) kuormittamana, b) Polttomoottorikoneen (3) ja koneen alustan (2) käsit tämän värähtelysysteemin ominaistaajuus jää joustoelementtien (5, 12, 17, 20, 24, 29, 33) asentamisen jälkeen ainakin 10 % alle värähtelysysteemin ominaistaajuuden, 15 jossa ei ole joustoelementtejä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuenta, tunnettu siitä, että joustoelementtien (5, 12, 17, 20, 24, 29, 33) maksimi painuma on noin 0,1 - 0,15 » * mm/100 t polttomoottorikonepainoa (3) polttomoottoriko-20 neen (3) kuormittamana.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuenta, tunnettu siitä, että polttomoottorikoneen (3) ja koneen alustan (2) käsittämän värähtelysysteemin . ominaistaajuus jää joustoelementtien (5, 12, 17, 20, 25 24, 29, 33) asentamisen jälkeen 20 - 30 % alle värähte lysysteemin ominaistaajuuden, jossa ei ole joustoele-ment tej ä.

4. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen tuenta, tunnettu siitä, että jousto- .’30 elementissä (5) on levy (6), joka on ruuvattavissa kiinni keskelle polttomoottorikoneen (3) tukilaippaa (4) ja niiden tuenta tapahtuu reunoissa olevilla pylkillä (9), jotka ovat ruuvattavissa kiinni koneen alustalle (2 ) . 8 106062

5. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen tuenta, tunnettu siitä, että joustoele-mentissä (12) on koneen pituussuunnassa läpikulkeva levy (13), jossa on vastakkain viistosti ulokkeet (14) 5 tuentaan tukilaipan (4) kanssa ja pylkät (15) tuentaan koneen alustan (2) kanssa.

6. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen tuenta, tunnettu siitä, että joustoelementeillä (17) on U-muotoinen poikkileikkaus ja että 10 aina yksi haara lepää vasten koneen alustaa (2) ja vasten tukilaippaa (4).

7. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen mukainen tuenta, tunnettu siitä, että joustoele-mentit (20, 24, 29) ovat rakennetut sivulle ulottuvaksi 15 levyksi, joka toisen sivun alueella lepää tukilaipan (4) varassa ja toisen sivun alueella lepää koneen alustan (2 ) varassa.

7 106062

8. Jonkin edellämainitun patenttivaatimuksen * * mukainen tuenta, tunnettu siitä, että joustoele- 2o menteissä (33) on ontto tila (38), jota rajoittavat ylä-ja alalevyt (34, 35) ja sivu-ulokkeet (36, 37). 106062 9