KR100944244B1

KR100944244B1 - 대형 2행정 디젤 엔진용 메인 베어링 지지체

Info

Publication number: KR100944244B1
Application number: KR1020077025616A
Authority: KR
Inventors: 플레밍 룬드
Original assignee: 맨 디젤 필리얼 아프 맨 디젤 에스이, 티스크랜드
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2010-02-24
Also published as: DE602006011966D1; CN100570145C; EP2041418A1; EP2041418B1; CN101171415A; KR20080005940A; ATE455950T1; WO2007124764A1; JP2008540932A; TR200800601T1; JP4462579B2

Abstract

대형 2행정 디젤 엔진용 메인 베어링 지지체

베드 플레이트과, 베드 플레이트 상에 설치되는 프레임 박스 및 프레임 박스 상에 설치되는 실린더 프레임을 가지는 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진이다. 베드 플레이트는 크랭크축에 대한 메인 베어링을 가지는 용접된 크로스 거더를 포함한다. 상기 크로스 거더는 기계 가공된 아크형 지지면을 가지는 롤형 강철 슬래브 또는 플레이트로부터 만들어지는 메인 베어링 지지체를 포함한다. 슬래브 또는 플레이트는 크로스 거더로부터 웨브플레이트으로 용접된다.

Description

대형 2행정 디젤 엔진용 메인 베어링 지지체{MAIN BEARING SUPPORT FOR A LARGE TWO-STROKE DIESEL ENGINE FIELD OF THE INVENTION}

본 발명은 크로스 헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진용 메인 베어링 지지체및 그 제조 방법에 관한 것이다.

원양 선박의 추진 수단 또는 전력 설비의 제1 발동기용으로 사용되는 크로스 헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진은 3개의 메인 하우징 부품들을 포함한다. 하부에서부터 상부로 살펴보면, 이러한 3개의 부품은 이른바 베드 플레이트, 프레임 박스 및 실린더 프레임이다. 이들 3개의 부품은 스테이 볼트에 의해 결합된다. 크랭크축용 메인 베어링은 베드 플레이트에 배치된다.

종래 기술의 엔진의 베드 플레이트는 고용접된 세로 방향의 거더(girder)와 주강 베어링 지지체와 함께 용접된 크로스 거더로 구성되고, 즉, 상기 베드 플레이트는 베어링 지지체를 제외하고는 롤형 금속판 재료로 만들어진 완벽하게 용접된 구조이다. 크로스 거더는 그 사이에 용접된 주형 메인 베어링 지지체를 가지는 2개의 웨브플레이트(webplate)로 구성된다.

메인 베어링 지지체는 베어링 금속으로 안을 댄 얇은 하부 베어링 쉘을 가진다. 스테이 볼트는 메인 베어링 지지체의 최상부의 베어링/크랭크축의 반대측에 배 치된 나사 보어에 고정된다.

최근에 최대 연소 압력의 현저한 증가는 메인 베어링 상의 크랭크축에 의해 가해지는 하향력과 메인 스테이 볼트에 의해 베어링 지지체의 최상부로 가해지는 상향력을 현저하게 증가시켰다. 메인 베어링의 양측 상의 두 개의 스테이 볼트 세트 또는 그 중의 하나는 메인 베어링 지지체에 부착될 수 있다.

이러한 커다란 힘에 의해 슬라이드 타입 메인 베어링의 오일막에서 수용가능한 압력 레벨에 도달하기 위해, 베어링 쉘의 폭(크랭크축의 세로축 방향에서 베어링 쉘의 확장)은 상당해야 하므로, 메인 베어링 지지체의 폭과 두께는 똑같이 커야 한다. 메인 베어링의 반대측에 스테이 볼트에 의해 메인 베어링 지지체의 최상부로 가해지는 큰 힘은 메인 베어링 지지체를 변형시키기 쉽다. 이 변형은 수용 레벨 이하로 유지되어야 하고, 그것은 메인 베어링 지지체가 높은 재료 두께에 따른 치수로 만들어져야 하는 것을 의미한다.

메인 베어링 바로 아래의 넓고 두꺼운 영역으로부터 아래쪽으로, 메인 베어링 지지체는 베드 플레이트의 하부로 연장하는 판형부를 포함하고, 이 판형부는 주조에 의해 만들어진다.

베드 플레이트가 함께 용접된 후에, 제1 기계 가공 동작은 매우 정밀한 구조, 특히 메인 베어링에 대한 정확한 조건을 충족하도록 실행된다. 이 가계 가공 과정은 위에 하부 베어링 쉘이 위치하고, 메인 베어링 지지체의 아크형 면(메인 베어링 새들로 불림)과 메인 베어링 지지체의 아크형 면과 메인 베어링 지지체의 최상부면에 인접한 측면을 포함한다. 메인 베어링 캡이 장착되고 탭이 조여진 후에, 메인 베어링 지지체와 메인 베어링 캡의 제2 기계 가공이 수행된다. 이러한 동작은 메인 베어링의 위치에서 메인 베어링 캡과 메인 베어링 지지체를 통한 보링 작업을 수행하여 최종 직경과 허용 오차를 얻는다.

대형 2행정 디젤 엔진의 메인 베어링 지지체의 치수는 거대하다. 예를 들면, 108cm 실린더 보어를 가지는 엔진에서, 메인 베어링 지지체는 대략 0.5 미터일 수 있는 최고 두께와 함께 높이는 3 미터 이상이고, 넓이는 2 미터보다 넓다. 위에서 기계 가공 동작이 실행되는 대형 포탈 밀링 머신, 이른바 플래노밀러는 똑같이 크고 비싸다. 엔진 제조 설비는 종종 대형 포털 밀링 머신과 이들의 밀링 공정 중의 하나만을 갖고, 다른 대형 엔진 구성 요소는 종종 생산에 방해가 된다.

주형 구성 요소는 항상 함유물, 불순물 및 에어 포켓과 같은 주조 결함을 가진다. 메인 베어링 지지체의 용접과 기계 가공 전후에, 베인 베어링 지지체는 검사된다. 그 검사는 시각에 의하지만, 자기 입자 테스트 뿐만 아니라 초음파 테스트도 수반한다. 주조 결함의 양과 크기가 특정 기준 내에 있다면, 메인 베어링 지지체는 수용된다. 그러나, 특히 베어링 새들(saddle)의 기계 가공 후에, 에어 포켓은 구멍처럼 눈에 보일지도 모른다. 이것이 발생하면, 소위 용접 수리라고 불리는, 용접에 이어 기계 가공과 열처리에 의해 포켓을 메워야할 필요가 있다. 그러나, 메인 베어링 지지체의 수리된 부분(열영향부)은 열처리 후에 메인 베어링 지지체 위에 있는 상대적으로 얇은 베어링 쉘에 영향을 미치는 메인 베어링 지지체의 나머지 부분보다 열영향부의 더 높은 경도에 기인하여 더 단단해질 것이다. 위의 용접 수리는 상대적으로 얇은 베어링 쉘이 크랭크축으로부터 가해지는 막대한 압력 때문에 그것의 뒤에 완전한 지지체를 필요로 하기 때문에 필요하게 된다. 이것은 구멍의 영역이 너무 큰 반경 및 축의 치수에 기인하여 너무 클 경우 필요하다. 일반적으로, 메인 베어링 지지체, 특히 얇은 베어링 쉘을 지지하는 표면의 재료에 대한 필수 특성을 가지는 것이 바람직하다. 그러므로, 주조 결함의 수리는 바람직하지 않지만, 경제적인 이유때문에 상대적으로 소수의 주조 결함을 가지는 메인 베어링 지지체는 폐기되지 않는다.

본 발명의 목적은 상기 결점을 극복하거나 최소로 줄이는 대형 2행정 디젤 엔진용 메인 베어링 지지체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 청구 1항에 따라 베드 플레이트과, 베드 플레이트 위에 장착된 프레임 박스와, 프레임 박스에 장착된 실린더 프레임과, 메인 베어링 내에 위치한 크랭크축을 포함하는 크로스 헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진에 의해 달성된다. 상기 베드 플레이트에는 복수의 크로스 거더(girder)가 마련되고, 상기 크로스 거더의 최소한 몇 개는 하나 이상의 웨브플레이트와, 용접에 의해 상기 하나 이상의 웨브플레이트에 결합된 메인 베어링 지지체를 포함하며, 상기 메인 베어링 지지체는 그 위에 하부 베어링 쉘을 운반하는 아크형 지지면을 갖는 롤형 강철 슬래브 또는 플레이트를 포함한다.

특히 종래의 메인 베어링 지지체 설계시 많은 곡률면이 있기 때문에 두꺼운 메인 베어링 지지체가 주조에 의해서만 제조되는 것에 따른 손해가 있다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 두꺼운 베어링 지지체가 롤형 강철 재료의 슬래브 또는 플레이트로부터 제조될 수 있다는 통찰에 도달하였다. 주강 제품 내에 종종 존재하는 함유물, 에어 포켓 및 다른 불순물의 양은 롤형 강철에 의해 상당히 감소된다. 따라서, 메인 베어링 지지체 상에서 실행될 필요가 있는 수선량이 상당히 감소된다. 메인 베어링 지지체는 수리 후에 밀링 머신에 의해 기계 가공되어야 하므로, 메인 베어링 지지체가 플래노밀러를 만드는 보틀넥 상에서 소비하는 시간의 양은 감소한다. 감소된 함유물, 에어 포켓 및 다른 불순물의 양은 메인 베어링 지지체의 강도 특성에 이로운 영향도 끼친다. 이것은 회전량과 진동량으로부터 큰 부하를 가지는 메인 베어링의 베어링 쉘이 메인 베어링 지지체 상에 위치하기 때문에 특히 중요하다. 플레이트의 롤형 구조 때문에, 가능 에어 포켓은 축방향으로 작은 길이를 갖고, 기계 가공 후에 구멍이 생길 것이고, 영역 내의 구멍은 너무 작아서 용접으로 메우는 작업은 필요하지 않다. 단지 날카로운 모서리의 완화 작업이 요구된다.

주형 베어링 지지체의 두께는 변동한다. 그러나, 얇은 베어링 쉘의 완전한 지지체를 이루기 위해서 메인 베어링 지지체의 기준 폭을 정하는 것이 필요하다. 그러므로, 특대 축형 두께를 가지는 메인 베어링 지지체의 주형을 뜨고 기준 폭으로 기계 가공하는 것이 필요하다. 이것은 대형 밀링 상의 아크형 지지면에 인접하는 전면과 후면(축방향으로 마주보는 면)을 기계 가공함으로써 수행된다. 강철 플레이트 또는 슬래브의 두께가 매우 안정하기 때문에, 롤형 강철 플레이트 또는 슬래브 재료에 형성된 메인 베어링 지지체의 전면과 측면은 필요없으며, 이에 따라 메인 베어링 지지체가 대형 플래노밀러를 만드는 보틀넥 상에서 소비하는 시간을 줄인다. 베어링 쉘과 베어링 새들의 측면이 완벽하게 얼라인되지 않으면, 베어링의 성능에 영향을 미치지 않는다. 사실상, 그것은 쉘이 베어링 새들의 측면으로부터 쉘 두께의 약 절반의 간격이 돌출하도록 한다. 강철 플레이트의 두께가 주형 구조의 두께보다 더 잘 조절되는 사실과 부합되는 이러한 환경은, 강철 플레이트 베어링 지지체의 전면 및 후면의 기계 가공을 피할 수 있는 이유를 설명한다.

상기 메인 베어링 지지체에 관한 하부 쉘의 축방향 위치는 베드 플레이트의 기계 가공 동작 동안 실현되고, 핀에 대한 2개의 위치 구멍이 만들어진다. 핀은 하부 쉘이 설치되기에 앞서 메인 베어링에 압착된다. 하부 쉘은 위의 핀에 맞는 홈을 가진다.

상기 메인 베어링 지지체는 단일 강슬래브 또는 단일 강플레이트로부터 기계 가공될 수 있어서, 그 결과 매우 견고한 메인 베어링 지지체에 기인한다.

바람직하게, 슬래브 또는 플레이트는 상기 아크형 지지면이 배치되는 하부에 리세스가 마련되는 상부면과, 대향되게 배치되는 전면과 후면, 및 하나 이상의 웨브플레이트에 결합되는 하나 이상의 부착면을 가진다.

상기 하나 이상의 부착면은 실질상 직선을 따라 연장하고, 그것은 베어링 지지체를 더 쉽게 제조하도록 한다.

바람직하게, 상기 전면 및 후면의 주변부는 하나 이상의 부착면을 향하여 테이퍼된다. 상기 테이퍼부는 메인 베어링 지지체로부터 웨브플레이트으로의 완만한 힘 변화에 대비하고, 메인 베어링 지지체와 웨브플레이트 사이의 변화에서 노치 계수를 수용 레벨에 유지한다.

상기 전면 및 후면의 비주변부는 실질상 평면부와 전면과 후면의 테이퍼부 사이의 급격한 변화를 가지는 평면이 될 수 있다. 급격한 변화는 매끄럽고, 완만한 변화보다 제조하는 것이 더 쉽다.

바람직하게, 슬래브 또는 플레이트 및 웨브플레이트 사이의 용접은 K- 또는 X-용접이다. 웨브플레이트 및 슬래브 또는 플레이트 사이의 용접은 바람직하게 강철이 웨브플레이트의 완벽한 두께 이상 주형되도록 실행되어야 한다.

2개의 부착면은 실질상 수직으로 연장하고, 2개의 또 다른 부착면은 상기 2개의 수직 부착면의 하단으로부터 다른 하나를 향하여 아래쪽으로 기울어진다. 따라서, 슬래브 또는 플레이트의 외형은 제조하기가 상대적으로 간단하고 쉽다. 그 결과, 메인 베어링 지지체에 연결되는 웨브플레이트의 측면의 외형은 제조하기 쉽고, 메인 베어링 지지체의 외형을 웨브플레이트의 외형에 정확하게 매치하는 것이 쉽다. 기울어진 부착면은 서로 만난다.

본 발명의 목적은 청구 9항에 따라 제시된 크로스 헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진의 베드 플레이트의 크로스 거더를 제조하는 방법에 의해 달성된다. 상기 방법은 롤형 강철 슬래브 또는 플레이트를 제공하는 단계와, 엔진의 메인 베어링의 하부 쉘을 운반하는 상기 슬래브 또는 플레이트에 아크형 지지면을 기계 가공하는 단계와, 하나 이상의 웨브플레이트를 제공하는 단계와, 슬래브 또는 플레이트를 용접에 의해 상기 하나 이상의 웨브플레이트에 결합하는 단계를 포함한다.

어떠한 주형 부품없이 크로스 거더를 제조함으로써, 비싼 주형을 예방할 수 있다. 게다가, 주형을 준비하고 신규 주형 메인 베어링 지지체를 냉각하기 위한 시간 소비를 막을 수 있으므로, 크로스 거더를 제조하는데 필요한 시간이 줄어든다. 또한, 용접된 강철 플레이트 메인 베어링 지지체의 사용은 짧은 출하 시간과 메인 베어링 지지체의 구조 변형의 빠른 실현과 함께 플렉시블한 생산 과정을 가능하게 한다.

상기 방법은 또한, 화염 절단 또는 연마 제트 기계 가공(abrasive jet machining)에 의해 상기 플레이트 또는 슬래브의 외형부를 절단하는 단계를 포함한다. 이러한 2가지 타입의 기계 가공 동작은 상대적으로 저렴하고 속도가 빨라서, 엔진의 제조 비용을 줄인다.

바람직하게, 상기 방법은 웨브플레이트에 결합되는 슬래브 또는 플레이트의 측면의 주변 영역 내에 테이퍼부를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 테이퍼부의 외형은 화염 절단 또는 연마 제트 기계 가공(abrasive jet machining)에 의해 만들어질 수 있다.

상기 방법은 쉘의 폭에 대응하는 두께로 감긴 강철 슬래브 또는 강철 플레이트를 제공하는 단계를 포함한다. 따라서, 하부 베어링 쉘을 운반하는 베어링 새들에 인접하는 측면은 기계 가공될 필요가 없다. 이것은 대형 플래노밀러 상에서 하나의 제조 단계가 절약될 수 있음에 반하여, 종래의 주형 메인 베어링 지지체는 하부 베어링 쉘을 지지하는 아크형 면에 대한 정확한 폭을 얻도록 정밀 기계 가공될 필요가 있다.

대형 2행정 디젤 엔진 및 본 발명에 따른 대형 2행정 디젤 엔진의 베드 플레이트에 대한 크로스 거더의 생산 방법의 목적, 특징, 장점 및 특성은 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 횡단면도.

도 2는 도1에 도시된 엔진의 실린더부의 종단면도.

도 3은 도1에 도시된 베드 플레이트의 크로스 거더 상의 사시도.

도 4는 도3에 도시된 베드 플레이트의 크로스 거더 상의 측면도.

도 5는 도4에 도시된 크로스 거더 내의 메인 베어링 지지체 상의 세부 측면도.

도 5A는 도5에 도시된 A-A'라인 상의 단면도.

도 5B는 도5에 도시된 B-B'라인 상의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 메인 베어링 지지체의 변경 실시예의 긴 측면 상의 측면도.

도 6A는 도6에 도시된 메인 베어링 지지체의 짧은 측면 상의 측면도.

도 7은 본 발명에 따른 메인 베어링 지지체의 또 다른 실시예의 긴 측면 상의 측면도.

도 7A는 도7에 도시된 메인 베어링 지지체의 짧은 측면 상의 측면도.

도 8은 본 발명에 따른 메인 베어링 지지체의 또 다른 실시예의 긴 측면 상의 측면도.

도 1 및 2는 횡단면도와 종단면도(하나의 실린더에 대한)에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진(1)을 각각 도시한다. 엔진(1)은 선박의 추진 시스템 또는 전력 설비의 제1 발동기인 크로스헤드 타입의 단류 저속 2행정 크로스헤드 디젤 엔진이다. 이 엔진은 전형적으로 라인 당 3 내지 14의 실린더를 가진다. 엔진(1)은 크랭크축(3)용 메인 베어링을 가지는 베드 플레이트(2)로부터 형성된다.

크랭크축(3)은 반형성(semi-bulit)타입이다. 반형성 타입은 수축 맞춤 결합에 의해 메인 저널과 결합되는 단강 또는 주강으로부터 만들어진다.

베드 플레이트(2)은 생산 설비에 따라서 적합한 크기의 부분으로 분할되거나 하나의 부분에 만들어질 수 있다. 베드 플레이트는 측벽과 베어링 지지체와 용접된 크로스 거더로 구성된다. 크로스 거더는 종래 기술에서 "트랜스버스 거더" 라고 불리어진다. 베드 플레이트(2)의 하부에 용접된 오일 팬(58)은 윤활 시스템과 냉각 오일 시스템으로부터 리턴 오일을 흡수한다.

연결 로드(8)는 크랭크축(3)을 크로스헤드 베어링(22)에 결합한다. 크로스헤드 베어링(22)은 수직의 크로스헤드 가이드면(23) 사이에서 제어된다.

용접 설계 A형 프레임 박스(4)는 베드 플레이트(2) 상에 장착된다. 프레임 박스(4)는 용접 설계된다. 배기측 상에서, 그것에는 각 실린더에 대한 방출 밸브가 마련되는 반면에, 캠축 상에서는 각 실린더에 대한 대형 힌지 도어가 마련된다. 수직의 크로스헤드 가이드면(23)은 프레임 박스(4)에 통합된다.

실린더 프레임(5)은 프레임 박스(4)의 최상부에 장착된다. 스테이 볼트(29)는 베드 플레이트(2), 프레임 박스(4) 및 실린더 프레임(5)을 결합하여 구조를 서로 유지한다. 스테이 볼트(29)는 유압 잭으로 조여진다.

실린더 프레임(5)은 통합된 캠축 하우징(25)과 함께 하나 이상의 부분으로 주형되거나 용접 설계된다. 이러한 실시예의 변형에 따르면, 배기 밸브 구동은 전 기적으로 제어되지만, 캠축(28)과 캠축 하우징(25)은 그렇지 않다.

실린더 프레임(5)에는 소기 공간을 청소하고 캠축으로부터 배기 포트와 피스톤 링의 점검을 위한 액세스 커버가 제공된다. 그것은 실린더 라이너(6)와 함께 소기 공간을 형성한다. 소기 수용기(9)의 개방측은 실린더 프레임(5)에 볼트로 죄어진다. 실리더 프레임의 하부에는 피스톤 로드 스터핑 박스가 있고, 소기를 위한 실링 링과, 배기물이 프레임 박스(4)와 베드 플레이트(2)의 공간으로 침투하는 것을 방지하는 스크래퍼 링가 마련되고, 이러한 방법으로 이러한 공간에 존재하는 모든 베어링을 보호한다.

피스톤(13)은 피스톤 크라운과 피스톤 스커트를 포함한다.피스톤 크라운은 열저항 강철로 만들어지고, 홈의 상부면 및 하부면 상에 하드 크롬 도금된 4개의 링 홈을 가진다.

피스톤 로드(14)는 4개의 나사로 크로스헤드 베어링(22)에 결합된다. 피스톤 로드(14)는 냉각 오일 파이프와 함께 2개의 동축 보어(bores;미도시)를 가지고, 피스톤(13)에 대한 냉각 오일의 입구와 출구를 형성한다.

실린더 라이너(6)는 실린더 프레임(5)에 의해 운반된다. 실린더 라이너(6)는 합금 주철로 만들어지고, 저위치 플랜지 수단에 의해 실린더 프레임(5) 내에 걸려 있다. 라이너의 최상부는 주철 냉각 재킷에 둘러싸인다. 실린더 라이너(6)는 실린더 윤활용 드릴 홀(미도시)을 가진다.

실린더는 단류형이고, 소기 수용기(9)로부터 터보차저(10)에 의해 가압되는 소기가 공급되는 에어 박스 내에 위치한 소기 포트(7)를 가진다.(도 1)

엔진은 4-9 실린더 엔진용 엔진의 후미 상에 배치된 또는 10 이상의 실린더 엔진용 배기측 상에 배치된 하나 이상의 터보차저(10)를 갖춘다.

터보차저(10)로의 공기 흡입은 엔진실로부터 터보차저의 흡입 소음장치(미도시)를 통해 직접적으로 일어난다. 터보차저(10)로부터의 공기는 차징 에어 파이프(미도시), 에어 쿨러(미도시) 및 소기 수용기(9)를 경유하여 실린더 라이너(6)의 소기 포트(7)로 이르게 된다.

엔진에는 전기 구동 소기 블로어(미도시)가 마련된다. 블로어의 흡입측은 에러 쿨러의 뒤에 소기 공간으로 연결된다. 에어 쿨러와 소기 수용기 사이에, 논리턴(non-return) 밸브(도시 생략)는 보조 블로어가 공기를 공급할때 자동으로 닫히게 설비된다. 보조 블로어는 낮거나 중간 부하 조건에서 터보차저 콤프레서를 보조한다.

배기 밸브(11)는 실린더 커버(12) 내의 실린더의 최상부의 중심에 설치된다. 폭발 행정의 끝에서, 배기 밸브(11)는 엔진 피스톤(13)이 소기 포트(7)를 통과할 때 열리고, 피스톤(13) 위의 연소 챔버(15) 내의 연소 가스는 배기 수용기(17)로 열리는 배기 통로(16)를 통해 흐르며, 연소 챔버(15) 내의 압력은 완충된다. 배기 밸브(11)는 피스톤(13)의 상향 운동 동안 다시 닫힌다. 배기 밸브(11)는 유압적으로 작동된다.

도 3은 크랭크축(3)과 함께 베드 플레이트(2)을 더 상세하게 도시한다. 베드 플레이트(2)은 측벽(52) 사이에서 확장하고 용접에 의해 뒤로 연결되는 복수의 크로스 거더(50)를 포함한다. 하부 플랜지(51)는 크로스 거더(50)의 바닥과 크로스 거더(50) 및 측벽(52)으로 용접된다. 2개의 상부 플랜지(56)는 베드 플레이트(2)의 최상부의 각 측면을 따라 연장하고, 용접에 의해 측벽(52)과 크로스 거더(50)에 결합된다. 오일 팬(58)은 하부 플랜지(51)에 용접된다.

도 4는 크로스 거더를 더 상세하게 도시한 것이고, 도 5, 5A 및 5B는 메인 베어링 지지체를 더 상세하게 도시한 것이다(단면적인 5A 및 5B에서는 베어링캡은 미도시). 크로스 거더(50)는 2개의 웨브플레이트(60)과 메인 베어링 지지체(62)를 포함한다. 2개의 웨브플레이트(60)의 외측은 측벽(52)에 용접됨에 반하여, 2개의 웨브플레이트(60)의 내측의 한 부분은 용접 라인(61)을 따라 다른 하나에 용접되는 동시에 두 개의 웨브플레이트(60)의 내측의 다른 부분은 수직 부착면(68)과 경사 부착면(69)에서 메인 베어링 지지체(62)로 용접된다. 메인 베어링 지지체(62)의 수직 부착면(68) 및 경사 부착면(69)과 웨브플레이트(60)의 내측은 고품질이고 신뢰할 수 있는 용접 결합을 보증하도록 웨브플레이트(60)의 강철이 웨브플레이트의 완벽한 두께 이상으로 주형되는 K- 또는 X-용접이 가능하도록 깎아진다.

메인 베어링 지지체(62)에는 상향으로 면하는 리세스가 제공하고, 그것의 하부에는 하부 베어링 쉘(86)이 위치한 아크형 지지면을 제공한다(하부 베어링 쉘은 얇은 쉘 타입이고, 베어링 금속을 가지는 강철 플레이트에 의해 형성됨). 상기 상향으로 면하는 리세스는 메인 베어링 지지체(62)의 최상부면(64)으로 열린다. 스테이 볼트(29)를 수용하기 위한 나사 보어는 상부 되열림 리세스의 양쪽에서 최상부면(64)에 제공된다. 상기 상향으로 면하는 리세스에는 또한 베어링 캡(80)을 제어하기 위한 가이드면(67)을 제공한다. 베어링 캡(80)은 얇은 쉘 타입이고, 베어링 금속을 가지는 강철 플레이트에 의해 형성된 상부 베어링 쉘(87)용 아크형 지지면이 제공된다. 베어링 캡(80)은 메인 베어링 지지체(62)의 몸체 내에 제공되는 나사 보어에 고정된 유압 장력 볼트(82)에 의해 자리에 유지된다.

응력 완화 아크(66)는 가이드면(67)으로부터 상향면 리세스의 하부로 천이시제공된다.

메인 베어링 지지체(62)는 전면(71)과 대향 배치된 후면(71')을 포함하고, 용어 "로부터"과 "후면"은 임의적으로 사용되었다. 바람직하게 실질상 평면인 전면 (71) 및 후면(71') 테이퍼의 주변부는 더 좁은 수직 부착면(68) 및 경사 부착면(69)을 향한다. 이 테이퍼부(73)는 상대적으로 얇은 메인 베어링 지지체(62)로부터 상대적으로 얇은 웨브플레이트(60)로 상대적으로 유연한 힘을 전달하도록 한다. 실질상 더 평평한 전면(71) 및 후면(71')과 테이퍼부(73) 사이에 급격한 변화가 있다. 그러나 최대 부하 레벨이 조금 감소되어야 하는 경우, 바람직한 실시예의 눈에 띄지 않는 변형에 따라 메인 베어링 지지체(62)가 테이퍼부 없이 실현될 수 있음을 주목한다.

메인 베어링 지지체(62)는 롤형 강철 재료의 단일 강슬래브 또는 단일 강플레이트, 바람직하게는 고등급 강철로부터 만들어진다. 수직 부착면(68), 경사 부착면(69) 및 테이퍼부(73)에 의해 정의되는 메인 베어링 지지체의 외형은 화염 절단 또는 연마 제트 기계 가공(abrasive jet machining)에 의해 얻어진다. 이 방법에 의한 절단의 표면 질과 치수 정확도는 매우 높지 않지만 언급된 표면 및 측면에 대해 충분하다. 최상부면(64)과 상향 개방 리세스는 화염 절단 또는 연마 제트 기계 가공(abrasive jet machining)에 의해 초기에 절단되고, 그 후에 메인 베어링 지지체(62)의 이 면들에 대해 필요한 정밀한 구조를 얻도록 밀링 머신 상에서 기계 가공 될 것이다.

메인 베어링 지지체(62)가 제조되는 슬래브 또는 플레이트의 두께는 하부 베어링 쉘(86)의 폭 "W" 보다 같거나 약간 적게 선택될 수 있다. 그래서, 아크형 지지면 또는 메인 베어링 새들의 두께는 전면(71) 및 후면(71')을 기계 가공할 필요 없이 정확하다. (크랭크축/엔진의 세로 방향으로 부품의 확장 폭)

도 6 및 6A는 본 발명에 따른 메인 베어링 지지체(62)의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 3개의 테이퍼부(73)는 수직부로부터 경사부로 급격한 변화 없이 하나의 곡률진 U형면으로 감소된다. 테이퍼부는 도 6A의 상세한 설명에서 반경 R1, R2 및 R3 에 의해 표시된 바와 같이 제2 방향에서 구부러진다. 양쪽 곡률은 메인 베어링 지지체(62)의 각도 또는 두께의 변화시 노치 효과를 줄이도록 한다.

도 6A는 메인 베어링 지지체의 두께의 완만한 변화를 웨브플레이트(60)의 더 작은 두께로 만드는데 사용될 수 있는 툴(110)(절단선으로 표시된)을 도시한다.

이 툴은 세 반경(R1, R2 및 R3)과 소정의 각도(

및

)로 배치된 반경을 결합하는 직선 변화 영역인 밀러 커터이다. 테이퍼부(73)는 테이퍼부(73)와 베드 플레이트(2)의 상부 플랜지(56) 사이의 완만한 변화를 제공하도록 메인 베어링 지지체의 최상부에서 직경(D1)을 갖는 곡률을 제공한다.

도 7 및 7A는 본 발명에 따른 메인 베어링 지지체(62)의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예는 테이퍼부(73)에서 곡률을 만드는데 이용되는 밀러 커터가 다른 형상을 가지는 것을 제외하고는 도 6 및 6A의 실시예와 실질상 동일하다. 이 툴에 의해 반경(R1 및 R2)은 각도

및

로 배치되는 변화 직선 연결부로 구현된다. 게다가, 테이퍼부(73)의 상부 곡률의 직경(D1)이 더 커지도록 선택된다.

도 8은 2개의 변형예에 있어서 본 발명에 따른 메인 베어링 지지체(62)의 다른 실시예를 도시한다.(하나의 변형예는 수직 대칭 라인의 왼쪽 측면 상에 개시되고 다른 변형예는 수직 대칭 라인의 오른쪽 측면에 개시됨- 2개의 변형예사이의 차이점은 테이퍼부의 구조임). 이러한 실시예는 2개의 수직 부착면(68)과 2개의 경사 부착면(69)과 대향하는 오직 하나의 단일 곡률 U형 연결면(68')이 있다는 것을 제외하고는 도 6 및 7에 도시된 실시예와 실질상 동일하다. 연결면(68')에서 이 곡률은 메인 베어링 지지체(62)로부터 웨브플레이트(60)로 변화시 노치 효과를 줄이고, 메인 베어링 지지체(62)와 웨브플레이트(60)의 연결면을 정확하게 맞추는 제조의 증가된 어려움의 비용에서 더 높은 부하를 허용할 것이다. 연결면(68')과 웨브플레이트(60) 사이의 연결은 K- 또는 X-용접(91)에 의해 실현된다. 이 실시예는 또한 제조 공정 동안 리프팅과 수송 목적을 위한 트랜스버스 거더가 잘 돌아가는데 쓰이는 전달홀(94)을 보여준다.

수직 부착면(68) 및 경사 부착면(69)은 위에서 보여진 구현에서 직선 라인을 따라 연장하고, 즉, 부착면은 실질상 평면이다. 이 특징은 생산시 메인 베어링 지지체(62)와 웨브플레이트(60) 측면에 필요한 기학 형상을 실현하는데 매우 용이하게 한다. 그러나, 도 8에 도시된 다른 실시예 따르면, 부착면은 노치 요인을 줄이도록 구부러진다. 게다가, 메인 베어링 지지체는 하부에 있는 2개의 경사 부착면(69)을 가지는 바람직한 실시예에 도시되었다. 이러한 바람직한 실시예(미도시)의 변형에 따르면, 메인 베어링 지지체에는 하나의 단일 직선 또는 곡률 하부 부착면이 제공된다. 다른 변형예(미도시)에 따르면, 메인 베어링 지지체는 2개의 수직 연결면과, 메인 베어링 지지체의 하부에 수평 연결면과, 2개의 수직 연결면을 수평면에 연결하는 2개의 경사 연결면을 가진다.
청구항에 사용된 용어로서 "포함하는"은 다른 구성 요소 또는 단계를 배제하지 않는다. 청구항에 사용된 용어로서 "a" 또는 "an"은 복수를 포함한다.
청구항에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하여 해석되지 않는다.
본 발명이 설명을 위해 상세히 기술되었을지라도, 그러한 상세한 설명은 단지 그 목적을 위한 것에 불과하고, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 당업자라면 본원 발명이 변형될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

본 발명은 크로스 헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진에서 이용될 수 있다.

Claims

크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진에 있어서,

베드 플레이트와,

상기 베드 플레이트 상에 장착된 프레임 박스와,

상기 프레임 박스 상에 장착된 실린더 프레임과,

메인 베어링에 위치한 크랭크축을 포함하고,

상기 베드 플레이트에는 복수의 크로스 거더가 마련되고,

상기 크로스 거더의 적어도 몇 개는 하나 이상의 웨브플레이트와 용접에 의해 하나 이상의 웨브플레이트에 결합되는 메인 베어링 지지체를 포함하고,

상기 메인 베어링 지지체는 그 위에 하부 베어링 쉘을 운반하는 아크형 지지면를 갖는 롤형 강철 슬래브 또는 플레이트를 포함하는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
제1항에 있어서, 상기 메인 베어링 지지체는 단일 솔리드 슬래브 또는 플레이트로 기계 가공되는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
제1항 또는 2항에 있어서, 상기 슬래브 또는 플레이트에는 상기 아크형 지지면이 배치되는 하부에 리세스가 마련된 상부 측면과, 대향되게 배치된 전면 및 후면과, 상기 하나 이상의 웨브플레이트에 결합되는 하나 이상의 부착면을 가지는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 부착면은 실질적으로 직선 라인을 따라 연장하는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
제3항에 있어서, 상기 전면 및 후면의 적어도 하나의 주변부가 상기 하나 이상의 부착면을 향하여 테이퍼되는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
제5항에 있어서, 상기 전면 및 후면의 비주변부는 실질적으로 평면이고, 상기 전면 및 후면의 상기 평면부와 테이퍼부 사이에 급격한 천이가 있는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
제1항에 있어서, 상기 슬래브 또는 플레이트와 웨브플레이트 사이의 용접은 K- 또는 X-용접인 것인, 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
제3항에 있어서, 상기 2개의 부착면은 실질적으로 수직으로 연장하고, 2개의 다른 부착면은 수직으로 연장하는 상기 2개의 부착면의 하단으로부터 서로를 향하여 아래쪽으로 기울어지는, 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
제8항에 있어서, 아래쪽으로 기울어지는 상기 2 개의 다른 부착면은 서로 만나는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진.
크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진의 베드 플레이트의 크로스 거더를 제조하는 방법에 있어서,

롤형 강철 슬래브 또는 플레이트를 제공하는 단계와,

엔진의 메인 베어링의 하부 쉘을 운반하는 상기 슬래브 또는 플레이트 내의 아크형 지지면을 기계 가공하는 단계와,

하나 이상의 웨브플레이트를 제공하는 단계와,

용접에 의해 상기 슬래브 또는 플레이트를 상기 하나 이상의 웨브플레이트에 연결하는 단계를 포함하는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진의 베드 플레이트의 크로스 거더를 제조하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 플레이트 또는 슬래브의 외형부의 적어도 일부분을 화염 절단 또는 연마 제트 기계 가공(abrasive jet machining)에 의해 절단하는 단계를 포함하는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진의 베드 플레이트의 크로스 거더를 제조하는 방법.
제10항에 있어서, 웨브플레이트에 결합되는 상기 슬래브 또는 플레이트의 측면들의 주변부 내에 테이퍼부를 형성하는 단계를 포함하는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진의 베드 플레이트의 크로스 거더를 제조하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 테이퍼부의 외형은 화염 절단 또는 연마 제트 기계 가공(abrasive jet machining)에 의해 형성되는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진의 베드 플레이트의 크로스 거더를 제조하는 방법.
제10항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 쉘의 폭에 대응하는 두께로 롤링된 상기 강철 슬래브 또는 플레이트를 제공하는 단계를 포함하는 것인 크로스헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진의 베드 플레이트의 크로스 거더를 제조하는 방법.