KR100310085B1 - Cross stroke for 2-stroke V-engine - Google Patents
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Abstract
대형 2 행정 V - 엔진용 크로스헤드는 인접실린더 쌍으로 크로스헤드용 안내판 (9) 을 가진 횡단경직체 (7, 8) 를 갖는다. 각 실린더 쌍에 대하여, 커넥팅로드 (3) 가 조인트 커넥팅로드 핀 (2) 에 나란히 저어널링되어서, 크로스헤드가 횡단경직체 사이의 중간부에 놓이지 않는다. 크로스헤드 핀 (14) 은 크로스헤드 하우징에 저어널링된 저어널표면 (15) 에 대하여 비대칭이다. 왜냐하면 저어널표면은 길이가 다른 제 1 핀 부분 (18) 및 제 2 핀 부분 (19) 을 거쳐 2 개의 서로 연관된 크로스 슈 (16, 17) 에 연결되기 때문이다. 연관된 슈의 두개의 핀 부분의 질량을 조정하여, 이들 슈를 가진 핀의 무게 중심이 크로스헤드 베어링 (4) 의 중앙에 놓이게 한다.The crosshead for large two-stroke V-engines has transverse rigid bodies 7, 8 with guide plates 9 for crossheads in adjacent cylinder pairs. For each cylinder pair, the connecting rod 3 is journaled side by side to the joint connecting rod pin 2 so that the crosshead does not lie in the intermediate part between the transverse rigid bodies. The crosshead pin 14 is asymmetrical with respect to the journal surface 15 journaled to the crosshead housing. This is because the journal surface is connected to two interrelated cross shoes 16, 17 via a first pin portion 18 and a second pin portion 19 of different lengths. The mass of the two pin portions of the associated shoe is adjusted so that the center of gravity of the pin with these shoes lies in the center of the crosshead bearing 4.
Description
본 발명은 두줄로 배열된 실린더를 가지며 연관된 인접 실린더의 쌍으로 크로스 헤드를 위한 안내평면을 가지는 횡단경직체를 가지며, 각 실린더는 각 줄속에 위치하고, 한 실린더 쌍과 연관된 두 커넥팅로드는 조인트 연결핀 위에 나란히 저어널링되고, 크로스헤드 핀의 저어널표면은 핀의 길이방향으로 비대칭으로 위치함으로써, 한 크로스헤드슈와 저어널표면을 연결하는 제1핀부분이 다른 크로스헤드 슈와 저어널표면을 연결하는 제2핀부분보다 더 긴 크로스헤드형의 대형 2행정 V-엔진용 크로스헤드에 관한 것이다.The present invention has a transverse rigid body having a cylinder arranged in two rows and having a guide plane for the crosshead in pairs of adjacent adjacent cylinders, each cylinder located in each row, and two connecting rods associated with one pair of cylinders are joint connecting pins. The journal surface of the crosshead pin is journalized side by side and is positioned asymmetrically in the longitudinal direction of the pin so that the first pin portion connecting one crosshead shoe and the journal surface connects the other crosshead shoe and the journal surface. To a large two-stroke V-engine crosshead of a crosshead type longer than the second pin portion.
그와 같은 크로스헤드는 본 출원인의 덴마크 특허출원 제1479/92호에서 알려져 있다. 크로스헤드는 그 동작이 매우 신뢰성있어야 하는 극히 중요하고 무거운 부하가 걸리는 엔진부품이다. 매 실린더 당 5000 KW 까지의 출력을 가지는 대형 크로스헤드 엔진에 있어서, 크로스헤드는 피스톤로드로부터 커넥팅로드로 큰 압축력을 전달하여야하며, 피스톤로드와 관련하는 커넥팅로드의 진동 회동 운동은 저속으로 그리고 제한된 진폭으로 페이스를 취하기 때문에, 크로스헤드 베어링의 저어널표면과 둘러싸는 크로스헤드 하우징속의 슬라이딩 표면 사이에 적합한 두께의 윤활유 막을 유지하기 어렵다.Such crossheads are known from Applicant's Danish patent application 1479/92. The crosshead is an extremely important and heavy-load engine component whose operation must be very reliable. In large crosshead engines with a power output of up to 5000 KW per cylinder, the crosshead must transfer large compressive forces from the piston rod to the connecting rod, and the oscillating rotational motion of the connecting rod relative to the piston rod is slow and limited in amplitude. Because of its face, it is difficult to maintain a film of lubricant of suitable thickness between the journal surface of the crosshead bearing and the sliding surface in the surrounding crosshead housing.
본 발명의 목적은 비대칭 핀을 가지는 크로스헤드베어링이 최대한의 동작 신뢰성을 가지게 하는 것이다.It is an object of the present invention to ensure that crosshead bearings with asymmetric pins have maximum operational reliability.
이러한 목적을 가지고, 본 발명에 의한 크로스헤드는, 연관된 크로스헤드 슈를 가지는 제1핀부분의 질량 및/또는 연관된 크로스헤드 슈를 가지는 제2핀부분의 질량이 증가함으로써 크로스헤드 슈를 가지는 크로스헤드 핀을 위한 무게중심이 대체로 크로스헤드 베어링의 가운데에 위치하게 된다.To this end, the crosshead according to the present invention has a crosshead having a crosshead shoe by increasing the mass of the first pin portion having an associated crosshead shoe and / or the mass of the second pin portion having an associated crosshead shoe. The center of gravity for the pin is usually centered in the crosshead bearing.
연관된 크로스헤드 슈를 가지는 핀 부분의 질량을 조정함으로써, 저어널 가운데로 부터 일정한 거리에서 핀에 영향을 주고 그럼으로써 베어링 내부에 가장자리 압력을 발생시킬 수 있는 관성력에 의하여, 상하운동으로, 비대칭의 크로스헤드 핀이 영향받는 것을 방지할 수 있다. 그와 같은 가장자리 압력은 베어링 표면, 증가된 열 부하 및 더 큰 마모의 결과적 국부적 과부하를 가지는 베어링의 가장 무겁게 부하가 걸린 말단에서 민감한 윤할유 막의 두께를 감소시킬 것이다. 비대칭 크로스헤드 핀 및 그와 연결된 부품을 설계함으로써 그들의 무게중심이 크로스헤드의 중간에 위치되어, 핀의 비대칭 설계에도 불구하고, 균일한 방식으로 그리고 가장자리 압력없이 크로스헤드의 베어링표면에 결과적으로 부하가 걸리는 저어널표면의 중간에 관성력이 작용한다.An asymmetrical cross in up and down motion by adjusting the mass of the fin section with the associated crosshead shoe, by inertial forces which affect the fin at a constant distance from the center of the journal and thereby generate edge pressure inside the bearing. The head pin can be prevented from being affected. Such edge pressure will reduce the thickness of the sensitive lubricant film at the heaviest loaded end of the bearing with bearing surface, increased thermal load and resulting local overload of greater wear. By designing the asymmetric crosshead pins and their associated components, their center of gravity is located in the middle of the crosshead, which, despite the asymmetric design of the pins, results in a load on the bearing surface of the crosshead in a uniform manner and without edge pressure. Inertial force acts in the middle of the journal surface.
제1실시예에서, 제1핀부분의 질량은, 제조 과정의 간단함에 추가하여, 핀이 그 경도를 거의 그대로 보유하도록 핀의 길이방향 축으로부터 일정한 거리에 핀부분속의 물체가 위치하는 잇점도 구비하는, 중심으로 연장하는 구멍의 수단에 의하여 감소된다.In the first embodiment, the mass of the first pin portion, in addition to the simplicity of the manufacturing process, also has the advantage that the object in the pin portion is located at a constant distance from the longitudinal axis of the pin such that the pin retains its hardness almost intact. By means of a hole extending to the center.
제2실시예에서, 그 길이의 상부인 제1핀부분은 제2핀부분보다 더 작은 직경을 가지며, 제1부분의 직경을 감소시킴으로써 또는 제2부분의 직경을 증가시킴으로써 실현될 수 있고, 핀이 고도의 경도를 가져야하는 경우에 후자가 바람직하다.In a second embodiment, the first pin portion, which is upper of its length, has a smaller diameter than the second pin portion, and can be realized by reducing the diameter of the first portion or by increasing the diameter of the second portion, The latter is preferred if it should have a high degree of hardness.
제3실시예에서, 제1핀부분상의 크로스헤드 슈는 제2핀부분상의 크로스헤드 슈보다 더 작은 질량을 가진다. 크로스헤드 슈의 질량의 조정을 통하여 균형을 잡음으로써, 크로스헤드 핀 그 자체는 통상적인 방식으로 제조될 수 있다.In a third embodiment, the crosshead shoe on the first pin portion has a smaller mass than the crosshead shoe on the second pin portion. By balancing through adjustment of the mass of the crosshead shoe, the crosshead pin itself can be manufactured in a conventional manner.
본 발명에 의한 크로스헤드의 실시예들을 대단히 개략적인 도면에 따라 하기에 더 상세히 설명한다.Embodiments of the crosshead according to the present invention are described in more detail below according to a very schematic drawing.
제1도는 본 발명에 의한 크로스헤드를 가지는 실린더유닛을 통한 길이방향 단면도를 보여주며,Figure 1 shows a longitudinal cross section through the cylinder unit having a crosshead according to the present invention,
제2도는 두개의 연관된 인접 실린더속의 크로스헤드를 통하여 제도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 단면이고,2 is a cross section along line II-II of the draft through a crosshead in two associated adjacent cylinders,
제3도 및 제4도는 본 발명에 의한 제2 및 제3실시예의 크로스헤드 핀들을 각각 통한 길이방향 단면도이다.3 and 4 are longitudinal sectional views through the crosshead pins of the second and third embodiments of the present invention, respectively.
제1도는 크로스헤드형의 대형 저속 V-엔진속의 크랭크샤프트의 크랭크 드로우(1)를 표시하며, 예를 들면, 선박의 추진 엔진 또는 전력-발생 고정형 엔진이 될 수 있다. 크랭크 드로우는 커넥팅로드 핀(2)을 가지며, 두개의 균일한 커넥팅로드(3)가 나란히 저어널링된다. 베드판과 실린더부분 사이에 위치한 엔진프레임 상자속에서 횡단경직체(7, 8)를 형성하는 두개의 횡단벽들 사이에 위치하는 두개의 연관된 인접 실린더 내부의 크로스헤드(4), 피스톤로드(5) 및 피스톤(6)의 각 셋트로 커넥팅로드가 인도된다.1 shows a crank draw 1 of a crankshaft of a large low speed V-engine speed of a crosshead type, which may be, for example, a ship propulsion engine or a power-generating stationary engine. The crank draw has a connecting rod pin 2, and two uniform connecting rods 3 are journaled side by side. Crosshead (4), piston rod (5) inside two associated adjacent cylinders located between two transverse walls forming transverse rigid bodies (7, 8) in an engine frame box located between the bed plate and the cylinder part. And connecting rods to each set of pistons (6).
횡단경직체(7, 8)는 평면이고 프레임상자의 횡단방향으로 관통하여 그것에 대단한 경도를 부여한다. 횡단벽들은 경직된 단일-층으로된 평판이거나 외형으로부터 구조화되는 프레임부분 및 평면부분일 수 있다. 크로스헤드용 안내평면은, 예를들어 안내평면의 후면에 적절한 수의 보강재(10)와 용접을 통해 횡단벽에 고정된다. 안내평면은 엔진프레임박스의 전체 높이 보다 실질적으로 길게 연장되고, 프레임박스의 길이방향의 중간 평판에 대하여 경사져있어서, 연관된 실린더 라이너(11)의 길이방향 축에 나란하게 연장된다. 한 쌍의 인접한 실린더의 두 개의 실린더 라이너의 길이방향 축은 크랭크축의 길이방향 축과 같은 높이나 그 아래에 위치된 정점(apex)과 각을 이룬다.The transverse rigid bodies 7 and 8 are planar and penetrate in the transverse direction of the frame box to give it a great hardness. The transverse walls can be rigid single-layered flat plates or frame portions and planar portions structured from the contour. The guide plane for the crosshead is fixed to the transverse wall, for example, by welding with a suitable number of reinforcements 10 on the rear face of the guide plane. The guide plane extends substantially longer than the overall height of the engine frame box and is inclined with respect to the longitudinal middle plate of the frame box, extending parallel to the longitudinal axis of the associated cylinder liner 11. The longitudinal axis of two cylinder liners of a pair of adjacent cylinders is angled with an apex located at or below the longitudinal axis of the crankshaft.
횡단벽들은 상호 평행으로 그리고 엔진의 길이방향 축에 직각으로 연장되기 때문에, 벽들간의 거리는 사실상 일정하며, 커넥팅로드들은 커넥팅로드 핀상에 나란히 위치하고, 한쌍의 인접하는 실린더들 내부의 두개의 크로스헤드는 동일한 두개의 횡단벽들 사이에 위치하기 때문에, 크로스헤드는 다른 횡단벽보다 그중 하나에 더 가깝다.Since the transverse walls extend in parallel to each other and at right angles to the longitudinal axis of the engine, the distance between the walls is virtually constant, the connecting rods are located side by side on the connecting rod pins, and the two crossheads inside the pair of adjacent cylinders Since it is located between the same two transverse walls, the crosshead is closer to one of them than the other transverse walls.
크로스헤드(4)는 두조각 베어링 하우징, 커넥팅로드와 결합된 하부(12), 그리고 저어널부분(15)과 더불어 베어링하우징 속에 저어널링된, 크로스헤드 핀(14)상에 고정하기 위하여 피스톤로드가 통과하는, 상방향으로 개방된 절개부를 가지는 상부(13)를 구비한다. 크로스헤드 핀은 두개의 크로스헤드 슈(16,17)를 가지며, 그것은 안내면들을 따라 슬라이드하고 엔진의 횡단방향으로 크로스헤드를 안내한다.The crosshead 4 has a two-piece bearing housing, a lower portion 12 coupled with the connecting rod, and a journal portion 15 together with a piston rod for fixing on the crosshead pin 14, journaled in the bearing housing. It has a top 13 having an incision open upwardly through it. The crosshead pin has two crosshead shoes 16, 17, which slide along the guide surfaces and guide the crosshead in the transverse direction of the engine.
크로스헤드핀(14)은 한개의 슈(16)가 핀상에 저어널링된, 저어널부분의 일단으로부터 핀의 일단으로 연장하는 제1핀부분(18)과, 제2의 슈(17)가 핀상에 저어널링된, 저어널부분의 타단으로부터 핀의 타단으로 연장하는 제2핀부분(19)을 가진다. 한 횡단벽에 가장 가까운 크로스헤드의 자리의 결과 때문에, 제1부분(18)이 제2부분(19)보다 더 길게됨으로써, 저어널표면 또는 부분이 핀의 길이방향으로 비대칭적인 위치를 갖도록 한다.The crosshead pin 14 includes a first pin portion 18 extending from one end of the journal portion to one end of the pin, in which one shoe 16 is journaled on the pin, and the second shoe 17 is pin-shaped. And a second pin portion 19 extending from the other end of the journal portion to the other end of the pin. Because of the result of the seating of the crosshead closest to one transverse wall, the first portion 18 is longer than the second portion 19, such that the journal surface or portion has an asymmetrical position in the longitudinal direction of the pin.
제1도 및 제2도에 도시한 제1실시예에서, 제1핀부분(18)은, 핀말단속에서 개방되고, 그 직경과 길이가 적합하여 핀의 무게중심(21)이 저어널표면의 중간에 위치된, 중심으로 연장된 구멍(20)을 갖는다. 다음의 또 다른 실시예의 설명에서는, 동일 참조번호들은 동일형의 상세 사항들에 대하여 상기와 같이 사용될 것이다.In the first embodiment shown in Figs. 1 and 2, the first pin portion 18 is open at the pin end interruption, and its diameter and length are suitable so that the center of gravity 21 of the pin is at the journal surface. It has a centrally extending hole 20 located in the middle. In the following description of another embodiment, like reference numerals will be used as above for details of the same type.
제3도에 도시된 제2실시예에서, 질량-감소회전의 깊이 및 위치가 적용됨으로써 핀의 중력의 무게중심(21)이 저어널표면의 중간에 위치되도록 제1핀부분(18)의 그 길이의 상부(22)는 작은 직경으로 감소된다. 더 큰 직경을 가지는 제2핀부분(19)의 일부를 제조하는 것도 당연히 가능하다.In the second embodiment shown in FIG. 3, the depth and position of the mass-reduced rotation are applied so that the center of gravity 21 of the pin's gravity is positioned in the middle of the journal surface. The upper portion 22 of the length is reduced to a small diameter. It is of course also possible to manufacture a portion of the second pin portion 19 having a larger diameter.
제4도에 도시된 제 3실시예에서, 제1 및 제2핀부분은 똑같은 직경들로 설계되어 있으나, 제1부분(18)상의 크로스헤드 슈(16)는 제2부분(19)상의 슈(17)보다 더 작은 질량을 갖음으로써, 연관되는 크로스헤드 슈들과 더불어 핀의 무게중심(21')이 저어널표면의 중간에 위치된다. 슈의 직경을 증가시킴으로써 제2슈(17)의 질량은 증가되나, 도시된 바와 같이, 이것은 연관된 안내평면들이 더 떨어져 이격되는 결과를 나타낸다. 그것은 등거리인 엔진프레임 상자속의 모든 연관된 안내평면들에 대하여, 제조시에, 유리할 수 있기 때문에, 슈상의 하나 이상의 별도의 중량들을 장착함으로써, 예를 들면, 슈상의 중심 저어널 부분 위 및/또는 아래의 위치의 슬라이딩 표면 운반용 아암 사이에 고정함으로써, 제2슈의 질량의 증가될 수도 있다.In the third embodiment shown in FIG. 4, the first and second pin portions are designed with the same diameter, but the crosshead shoe 16 on the first portion 18 is a shoe on the second portion 19. By having a mass smaller than (17), the center of gravity 21 'of the pin along with the associated crosshead shoes is located in the middle of the journal surface. By increasing the diameter of the shoe, the mass of the second shoe 17 is increased, but as shown, this results in the associated guide planes being further spaced apart. As it may be advantageous at the time of manufacture, for all associated guide planes in an equidistant engine frame box, by mounting one or more separate weights on the shoe, for example, above and / or below the central journal portion of the shoe. By fixing between the sliding surface carrying arms at the position of, the mass of the second shoe may be increased.
구체적인 엔진의 제1 및 제2핀부분들(18),(19)의 길이들이 횡단경직체(7),(8)간의 거리 및 저어널부분(15)의 길이와 위치등으로부터 결정되었으면, 크로스헤드 핀의 무게중심과 그에 의하여 운반되는 부재들이 결정될 수 있으며, 전적으로 통상적인 질량모멘트 계산에 의하여 본 발명에 의한 질량-증가 또는 질량-감소 수치 및 위치는 연관된 부재들과 더불어 크로스헤드 핀의 무게중심이 크로스헤드 베어링의 중간에 위치하도록 결정될 수 있다.If the lengths of the first and second pin portions 18, 19 of the specific engine have been determined from the distance between the transverse rigid bodies 7, 8 and the length and position of the journal portion 15, the cross, The center of gravity of the head pin and the members carried by it can be determined, and the mass-increasing or mass-reducing values and positions according to the invention are entirely determined by the conventional mass moment calculations, with the associated members being the center of gravity of the crosshead pin. It can be determined to be located in the middle of this crosshead bearing.
명백히 상기 실시예들은 무게중심의 필요한 자리를 얻도록 결합될 수 있다. 크로스헤드 핀은 안내평면들의 윤활을 위하여 유분배 채널들이 제공된다면, 제1핀부분속의 구멍의 직경은 유분배가 허용하는 만큼에 의하여 증가될 수 있으며, 임의의 잔여 불균형은 제2핀부분 및/또는 제2크로스헤드 슈의 질량의 상대적으로 제한된 증가에 의하여 제거될 수 있다.Obviously the above embodiments can be combined to obtain the required position of the center of gravity. If the crosshead pin is provided with oil distribution channels for lubrication of the guide planes, the diameter of the hole in the first pin portion may be increased by as much as the oil distribution allows, and any residual imbalance may be caused by the second pin portion and / or It can be removed by a relatively limited increase in the mass of the second crosshead shoe.
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