NO135039B - - Google Patents

Description

Smøresystem for en maskin med i det minste ett glidelager.

Denne oppfinnelse vedrører et smøre-system for maskiner med glidelagre, særlig slike lagre som er utsatt for store, i syklisk rekkefølge etter hinannen følgende belastninger. Slike belastningstilstander opptrer i hovedlagre og endelagre i forbrennings-motorer og kompresorer med frem- og tilbakegående stempler, og også i slike maskiner som steinknusere, presser, siktemaski-ner og lignende.

Hittil har det vært vanlig praksis å

tilføre smøreolje til en maskins lagre ved i det vesentlige konstant trykk fra en ho-vedledning, og for veivakselens og veivstan-gens vedkommende tilføre vanligvis oljen maskinens hovedlagre og føres derfra gjennom spor eller/og nedsenkninger i lagre og kanaler i veivakselen og hovedlageret til veivtappen og derfra til endelageret.

Det har vist seg at i de tilfelle hvor størrelsen og/eller den relative vinkelhastighet av lagerbelastningene varierer innenfor vide grenser, vil lagrene trenge forskjellige oljemengder, avhengig av den overførte belastning, og ved de vanlige oljetilførselssystemer som arbeider med ol-jetrykk som vanligvis ikke overskrider 7 kg/cm<2> tilføres det for lite olje for at vedkommende maskin skal arbeide med full virkningsgrad i de perioder når lagrene er utsatt for toppbelastning. Det som i vir-keligheten skjer under slike forhold er at luft trekkes inn i lagrene og den tynne olje-film blir diskontinuerlig og derfor ute av stand til å motstå de store belastninger som overføres til lageret, med den følge at lagermaterialet forbigående utsettes for meget store påkjenninger.

Hvis oljetrykket økes for å overvinne denne ulempe, vil den sirkulerende oljemengden og den energi som er nødvendig for å drive oljepumpen øke til slike verdier som ikke kan godtas i praksis.

Videre, hvis en maskin er utstyrt med et antall bærelagre som utsettes for store sykliske belastninger, f. eks. en flersylin-dret dieselmotor, bestemmes ikke oljeforde-lingen fra hovedledningen ved lagrenes vir-kelige behov, men ved forskjellige tilfeldige faktorer, så som de forskjellige klaringer som er tilveiebragt under fremstillingen (toleranser), motstanden i ledningssyste-met, og de forskjellige lagres direkte innvirkning på behovet, til hvilke faktorer er forholdsvis lite viktig. Således vil et lager som tilfeldig er montert med en større klaring holde seg mer kaldt i drift enn et lager som tilsvarende er montert med en mindre klaring, og samtidig vil få tilført mer olje enn det sistnevnte lager, mens det sistnevnte lager i det minste trenger like meget olje som første lager, hvis risikoen for overhetning skal elimineres.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et smøresystem som i det minste delvis vil avskaffe de ovenfor nevnte ulemper.

Et smøresystem for en maskin med i det minste ett glidelager som utsettes for syklisk varierende belastninger omfatter i henhold til oppfinnelsen innretninger som i det minste i løpet av en bestemt periode i belastningsyklusen tilfører lageret en oljeporsjon av en bestemt størrelse, hvor uttrykket «oljeporsjon av en bestemt størrel-se» skal tolkes som en mengde olje hvis vekt eller volum i det vesentlige er uavhengig og upåvirket av maskinens arbeidsforhold, dvs. slike forhold som kan variere uten innvirkning av styreorganer av en eller annen art og/eller driftstilstand hvis variasjoner ikke benyttes til styring av «oljeporsjonens» mengde.

Det er tidligere foreslått å smøre to glidelagerflater som roterer i forhold til hinannen om en felles akse som strekker seg loddrett på flatenes plan ved å tilføre olje kontinuerlig til et eller flere spor mellom flatene fra en trykkoljekilde, og også flatene periodisk et oljestøt ved alternativt å forbinde et forrådskammer med en olje-kilde ved høyt trykk og med det nevnte spor, slik at oljestøtet frembringes ved ekspansjon av den olje som opprinnelig var komprimert i forrådskammeret. Ved slike tidligere kjente systemer ble oljestø-tene tilført ved tidsintervaller som ble bestemt av en over en rem drevet ventil, og støtene fant derfor ikke sted på et bestemt tidspunkt av bæreflatenes rotasjon, og dessuten varierte oljemengden i hvert støt mer eller mindre ubestemt, avhengig av olj etrykkvariasj oner mellom bæreflatene og også temperaturvariasjoner.

I de fleste tilfelle vil innretningene for levering av «oljeporsjonen» i henhold til oppfinnelsen være utført slik at oljeporsjonens volum eller verdi vil holdes konstant, uavhengig av variasjoner i operasjonsbetingelsene. I visse tilfelle vil imid-lertid oljeporsjonens volum eller mengde varieres automatisk i samsvar med en forutbestemt regel i avhengighet av en eller flere av driftsbetingelsene.

Oljeporsjonens tilførselsperiode er for-trinnsvis valgt slik at den begynner 90°

(målt på rotasjonsbevegelsen mellom akselen eller akseltappen og lageret) før belastningens vinkelhastighets- vektor i akselens rotasjonsretning i forhold til lageret nedsettes og opprettholdes til belastningens vinkelhastighets-vektor i akselens rotasjonsretning i forhold til lageret begynner å øke eller til toppbelastningen setter inn. Toppbelastningens begynnelse kan define-res som det tidspunkt på hvilket belastningen har nådd opptil 80 % av sin topp-verdi.

Belastningens vinkelhastighets-vektor skal behandles som en algebraisk størrelse som er orientert i akselens rotasjonsinn-retning i lageret, slik at uttrykket «nedsettelse av belastningens vinkelhastighets-vektor» også omfatter det tilfelle når vek-torens vinkelhastighet i retning motsatt til akselens rotasjonsretning i lageret øker.

I det enkle tilfelle hvor en nedsettelse

av belastningsvektorens vinkelhastighet i forhold til akselens dreieretning i lageret følges av en toppbelastning, er oljeporsjonens tilførsel avpasset i tiden slik at tilfør - selsperioden ikke overskrider 180° av akselens rotasjonsbane i forhold til lageret før toppbelastningens opptreden.

I de tilfelle hvor det under belastningssyklusen finnes flere perioder enn én, hvor belastningsvektorens vinkelhastighet vesentlig reduseres i akselens rotasjonsretning i lageret, tilføres flere olj eporsj oner enn én, og tilførselen er innstilt slik at den begynner kort før hver nedsettelse av den nevnte vinkelhastighet og opprettholdes til vinkelhastigheten i akselens dreieretning begynner å øke, eller til at toppbelastningen setter inn. Tilførselen er avpasset slik at den opptrer innenfor en periode som ikke overskrider 180° av akselens rotasjon i forhold til lageret og foran toppbelastningen, eller hvis ingen belastningstopp følger nedsettelsen av belastningsvektorens vinkelhastighet, er oljestøtet avpasset slik at det ikke ovesrkrider 120° av akselens rotasjonsbevegelse etter at nedsettelsen av belastningsvektorens vinkelhastighet i akselens dreieretning i lageret er kommet i gang.

Det skal nevnes at det kan forekomme at akselens vinkelhastighet i forhold til lageret varierer syklisk med en amplitude som er tilstrekkelig til å frembringe en nedsettelse av belastningsvektorens vinkelhastighet i forhold til akselens rotasjon i lageret, selv om belastningsvektorens ab-solutte vinkelhastighet, betraktet som ett, ikke antyder en slik situasjon.

Oljestøtets volum V utregnes i henhold til oppfinnelsen etter følgende formel:

B er lagerets lengde,

d er lagerets diameter (boringsdiame-ter),

c er den radiale klaring (differansen mellom boringsdiameteren og akseldiame-teren),

e er eksentrisitetsforholdet mellom akselen og lageret ved en jevn belastning W, og

k er varighetsfaktoren som er forklart

nedenfor.

Hvor varigheten av nedsettelsen av belastningsvektorens vinkelhastighet i akselens dreieretning i lageret strekker seg over a radianer av akselens vinkelbevegelse i lageret og følges av en belastningstopp, hvis verdi er gitt av W for utregningen av eksentrisitetsforholdet e, skal k tas som ] j a.

Hvor nedsettelsen av belastningsvektorens vinkelhastighet ikke følges av en tyde-lig belastningstopp, f. eks. hvor belastningstoppen er større enn hovedbelastningen over syklusen, er hovedbelastningen over syklusen gitt ved W for utregning av eksentrisitetsforholdet e, og k skal tas som \/ a helst ikke mindre enn 2/3 av V a-K-verdiene kan være mindre enn V a, men innenfor grenser som ligger nær denne verdi, slik at de kommer innenfor oppfin-nelsens regel.

Hvis bestemmelsen av e er vanseklig eller uhensiktsmessig, eller en første tilnær-met verdi for ett enkelt støt før syklus er nødvendig, kan støtets volum kalkuleres til en verdi ikke mindre enn

For utregningen av e kan benyttes fremgangsmåten som er beskrevet av Burke og Neale i forbindelse med deres publika-sjon «A Method of Designing Plain Journal Bearings for Steady Loads» E. International Conference on Lubrication and Wear, ok-tober 1957.

Hensikten med oljestøtet er først og fremst å tilveiebringe de nødvendige ope-rasjonsforhold under toppbelastningen, men det kan også være ønskelig å tilføre oljen under normalt tilførselstrykk til lageret på et annet eller andre tidspunkter enn nevnt.

Ved en annen foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter derfor systemet innretninger for tilførsel av olje til lageret eller lagrene ved et forholdsvis lavt konstant trykk under i det minste den reste-rende del av syklusen.

Ved en ytterligere utførelse av oppfinnelsen, hvor et smøresystem er avpasset for en maskin med et større antall glidelagre som utsettes for syklisk varierende belastninger, og hvor belastningstoppen på ett lager overføres eller reflekteres til ett eller flere lagre, er disse lagre betraktet og behandlet som en gruppe, og smøresystemet er innrettet til å tilføre oljestøt samtidig til alle lagre i en gruppe, og oljestøtene er tidsavpasset slik at de opptrer under en bestemt periode eller perioder i syklusen i forhold til nedsettelsene av belastningsvektorens vinkelhastighet i akselens dreieretning i lagrene, særlig før toppbelastnin-gene begynner på hvert av lagrene i gruppen.

Oljetilførselen til hver gruppe kan fore-gå i serier, idet oljen føres fra lager til lager, eller oljen kan tilføres parallelt til hvert enkelt lager, avhengig av hva som er hensiktsmessig.

Hva som skjer i glidelageret som er utsatt for syklisk varierende belastning og som samvirker med de hittil kjente smøre-oljesystemer, er forklart nedenfor i forbindelse med eksemplene på utførelser i henhold til oppfinnelsen, og under henvisning til diagrammer og tegninger, hvor

fig. 1 viser et gjennomsiktig lager, fig.

IA til ID viser lagerseksjoner under forskjellige belastningsperioder og fig. 1E viser en arbeidstilstand som ønskes tilveiebragt for at lageret skulle få maksimal bæreevne.

Fig. 2 viser et lengdesnitt gjennom en firesylinders forbrenningsmotor, omfattende et smøresystem i henhold til oppfinnelsen, fig. 3 et snitt gjennom ett av pumpe-stemplene i motoren ifølge fig. 2, fig. 4 viser skjematisk en annen utførelse i forbindelse med en stempel-forbrenningsmotor og fig.

5 viser et tverrsnitt langs linjen V—V på

fig. 4. Fig. 6 er et lengdesnitt gjennom en firesylindret forbrenningsmotor med en annen utførelse av oppfinnelsen, fig. 7 viser en modifikasjon av utførelsen ifølge fig. 6, fig. 8 et tverrsnitt gjennom fordeleren langs linjen 8—8 på fig. 7, fig. 9 igjen et lengdesnitt gjennom en forbrenningsmotor med en ytterligere utførelse av oppfinnelsen, og fig. 10 et noe skjematisk tegnet tverrsnitt av en fortrengningsinnretning ved utførelsen ifølge fig. 9. Fig. 11 viser et omregningsdiagram og fig. 12, 13 og 14 er belastningsdiagrammer tegnet i polarko-ordinater.

På fig. 1 er vist et gjennomsiktig lager i en forsøksmaskin til smøring av lageret som holder en aksel 2 som er anordnet i lageret i rotasjonsbevegelse, mens akselen utsettes for en syklisk varierende belastning. Det er vist på figuren at oljesjiktet i det vesentlige er diskontinuerlig i området 3A. Forsøkene har vist at oljesjiktet som er diskontinuerlig som vist ved 3A bryter sammen når belastningen skifter retning, f. eks. når kompresjonsslaget av-sluttes i en firetakts forbrenningsmotor. På fig. IA til ID er inntegnet resultater som er oppnådd ved hjelp av den ovenfor nevnte forsøksmaskin, som viser på hvilken måte de sammenhengende oljebaner blir diskon-tinuerlige og utvikler forbigående trykk-mønstre, hvor trykkgradientene vesentlig overskrider de verdier som ellers ville ha blitt oppnådd med et kontinuerlig olj esj ikt, når belastningen virker i lagerområdet 3A på fig. 1. Tilfredsstillende trykkfordeling kan sees på fig. 1E. Ved betraktning av fig. IA, IB og 1C samt ID, som viser et øye-blikksbilde nettopp når hulrommene i oljesjiktet har brudt sammen, kan sees at trykktoppene eller belastningssjokk må, væ-re tilstede når oljesjiktets forskjellige fron-ter møter hinannen og nærmest bringes til en øyeblikkstilstand. Som allerede nevnt ovenfor, vil en forholdsregel som går ut på at denne ulempe skal overvinnes ved olje-trykkets økning, bare ha til følge en økning av oljemengden i sirkulasjonssystemet, og oljepumpens energibehov ville da bli så stort at det ikke ville kunne godtas.

Ifølge fig. 2 og 3 er systemet i henhold til oppfinnelsen brukt i forbindelse med en firesylindret forbrenningsmotor som omfatter en sylinderblokk 4 med fire sylindre 5 med hvert sitt stempel 6 som ved hjelp av en veivstang 7 med et veivlager 8 er forbundet med veivtapper 9 i en veivaksel 10 som er lagret i hovedlageret 11, 12 i sylinderblokken. Som vanlig er sylinderblokken stivt forbundet med en veivkasse 40 som er utstyrt med oljesump 41 av vanlig utførelse, hvorfra oljen under drift pumpes opp og tilføres lagrene.

Innenfor oljesumpen er anordnet en oljepumpe 13 av roterende type som, når i drift, kontinuerlig suger oljen opp gjennom en innløpsledning 14 fra sumpen og fører den til en tilførselsledning 15 som er utstyrt med en fjærbelastet avlastnings-ventil 16, gjennom hvilken den overskyten-de olje føres tilbake til pumpen, hvilken bevirker at trykket i tilførselsledningen 15 i det vesentlige holdes konstant, alt sammen som kjent fra tidligere utførelser.

Ved den viste utførelse drives oljepumpen 13 fra dette ene endeparti av en drivaksel 17, hvis annet endeparti ligger innenfor et hus 18 som inneholder fire trykkstempelpumper 19, hvis stempler drives av kammer 20 på en kamaksel 21 som drives med halvparten av veivakselens hastighet fra veivakselen 10, nemlig over en kjede- eller tannhjulsoverføring som er an-tydet ved 22.

Tilførselsåpningen er direkte forbundet med pumpenes 19 innløpskanaler, og pumpenes utløpsledninger 23 er anordnet til henholdsvis å levere oljen til de periferiske spor i de fire hovedlagre 11, som over kanaler 23a er forbundet med hvert sitt veivlager 8 for tilføring av smøreolje til de sistnevnte lagre. Hovedlageret 12 er over en oljeledning 24 direkte forbundet med til-førselsledningen 15. Alternativt kan en ytterligere stempelpumpe 19 være anordnet for hovedlageret 12.

Pumpenes 19 konstruksjon er vist på fig. 3. Hvert pumpehus omgir en sylindrisk boring 25 som nedentil går over i et kammer 26. Den ende av kammeret 26 som ven-der bort fra boringen 25 kommuniserer med en innløpsport 27 som fører fra tilførsels-ledningen 15 og som også står i forbindelse med pumpens utløpskanal 23. Innløpspor-ten 27 styres av en tilbakeslagsventil 28 med stamme 29 som styres av en føring, og som påvirkes av en forholdsvis svak fjær 30 som søker å holde ventilen stengt. Fjærens 30 karakteristikk er valgt slik at den ikke kan holde ventilen 28 stengt mot det trykk som normalt opprettholdes av pumpen som normalt opprettholdes av pumpen 13 i kanalen 15 og avlastningsven-tilen 16, når mottrykket i kammeret 26 er lavt.

I boringen 25 beveges frem og tilbake en stempelinnretning med en stempeldel 43 som er festet til et stempelhode 44 som glir i en føring 45, samtidig som den er sikret mot dreining ved hjelp av en kile 46. Stempelhodet er utstyrt med en rulle

30 som påvirkes av den tilhørende kam 20

og dessuten påvirkes av en trykkfjær 47 som holder rullen 30 i anlegg med kamskiven 20.

Kamskiven er utført med to kammer, slik at stemplet vil utføre to fullstendige forskyvningsbevegelser for hver omdreining av kamakselen 21, dvs. for hver belastningssyklus på lagrene rundt veivakselen 10. Kamskivens 20 profil er slik at stemplet tvinges til å utføre sitt leveringsslag under en dreiebevegelse av kamakselen, som er liten sammenlignet med den under hvilken stemplet utfører et «suge»-slag.

Ved den på fig. 2 og 3 viste anordning leveres smøreoljen kontinuerlig til hovedlageret 12 ved det trykk som opprettholdes i kanalen 15 og, under hver pumpes 19 sugeslag, tilsvarende leveres til hovedlagrene 11, nemlig gjennom innløpsventilene 28 og kanalene 23. Når et stempel 43 imid-lertid utfører et leveringsslag, øker oljetrykket i kammeret 26 og tvinger innløps-ventilen 28 til å stenge, slik at et oljestøt med et volum som er bestemt av stemplets 43 diameter og slag vil ved øket trykk bli sendt gjennom utøpskanalen 23 i vedkommende pumpe til det tilhørende hovedlager og det med samme forbundne veivlager. Den riktige tidsperiode for oljestøtets va-righet vil være bestemt i samsvar med det som er forklart ovenfor. Under antagelse

av at motoren er en firetaktsmotor, vil

hvert av hovedlagrene utsettes for en syklisk varierende belastning som har to belastningstopper nemlig en hovedtopp som opptrer omtrent ved kompresjonsslagets ende og en ytterligere topp som opptrer ved ekshaustslagets ende, og hver av kamski-vene 20 er tidsinnstilt i forhold til topp-belastningene på det lager som vedkom-

mende pumpe leverer olje til at pumpe-stemplets leveringsslag opptrer i perioder på ikke mer enn 180° av veivakselens dreiebevegelse før toppene, dvs. det ovenfor nevnte eksempel omtrent over 90° av veivakselens dreiebevegelse, mens stemplene utfører den midtre del av kompresjonsslaget og ekshaustslaget.

En alternativ anordning i henhold til oppfinnelsen er vist på fig. 4 og 5, ifølge hvilke et hovedlager 31 for en veivaksel 32 i en firetakts forbrenningsmotor inneholder to bueformede oljespor 33 og 34 som henholdsvis kommuniserer med to oljeut-løpskanaler 35 og 36 som fører fra stem-pelpumper av samme art som pumpene 19 og inneholder olje under i det vesentlige samme konstante trykk fra en ledning som svarer til ledningen 15 på fig. 2. Pumpene ifølge fig. 4 arbeider ved halve veivakselhastighet, og slik at mens den ene pumpen leverer sitt oljestøt til sporet 33 under en periode umiddelbart før toppbelastningens dannelse ved kompresjonsslagets ende, leverer den annen pumpe sitt oljestøt til sporet 34 under en periode som ligger umiddelbart før belastningstoppens begynnelse ved ekshaustslagets ende.

I veivakselen er på vanlig måte utfor-met en oljekanal 37 som fører til veivtappen 38 for smøring av veivlageret. Under hver belastningssyklus som represente-res ved to omdreininger av veivakselen, vil således en av pumpene 19 levere et oljestøt gjennom sporkanalen 35, sporet 33 og kanalen 37 til veivlageret mens kompresjonsslaget foregår, mens den annen pumpe 19 vil levere et oljestøt gjennom kanalen 36 til sporet 34 mens ekshaustslaget utføres.

Som nevnt ovenfor, vil valget av den mest hensiktsmessige periode for oljestøtets tilførsel i stor utstrekning være avhengig av lagrenes belastning og således vil foretas i samsvar med lagrenes polare belastningsdiagrammer, hvorpå den riktige periode avpasses i samsvar med forklaringen ovenfor. Forsøkene har vist at det i visse tilfelle må tas i betraktning tidsforsinkelser i systemet som skyldes oljens sammentryk-ning eller andre kilder for elastisitet og/ eller dempning. Man er således kommet frem til at oljestøtet eller oljeinnsprøytnin-gen ved motorer med veivakselhastighet mellom 500 og 1000 omdreininger pr. minutt skal begynne før det tidspunkt som bestemmes av lagerets arbeidsforhold, nemlig ca. 20 til 40° av vinkelbevegelsen, mens det ved motorer med veivakselhastighet mellom 4000 og 5000 omdreininger pr. minutt kan, for innsprøytningen av hvert oljestøt, forskyves så meget som 90° foran det teoretiske bestemte, riktige tidspunkt. Et bestemt tidsintervall er nødvendig for innsprøytningen av hvert oljestøt, og det er viktig at oljemengden fra et slikt støt skal fylle ut klaringsrommet i lageret før lageret og akselen akselereres mot hinannen under belastningstoppens virkning.

Det på fig. 6 viste system er anordnet i forbindelse med en forbrenningsmotor av lignende art som vist på fig. 2, og de samme deler er betegnet med de samme hen-visningstall. Ifølge eksemplet på fig. 6 til-føres oljestøtene til forskjellige lagergrup-per ved injeksjon av olje under høytrykk gjennom tilførselskanalen 15'. Oljen føres til denne kanal fra oljesumpen 41, ved hjelp av en høyttrykkspumpe 13 av fortreng-ningstypen, som arbeider kontinuerlig f. eks. en tannhjulspumpe, og leveres til inn-løpene i fire fordelingsventiler 19' som er anordnet i et hus 18. Ventilene 19' er vist som roterende ventiler, men de kan også være av en annen type.

Med en fortrengningspumpe med kontinuerlig levering menes en pumpe som for hver operasjonssyklus, for eksempel for hver rotas jonssyklus av det roterende or-gan, leverer en forutbestemt mengde olje til oljetilførselsledningen 15'.

Hver ventil 19' er over tannhjul 100 med skrå fortanning drevet fra en aksel 21 som over en kjededrift 22 drives med veivakselens hastighet fra veivakselen 10. Hver ventil styrer forbindelsen mellom tilførsels-ledningen 15' og den tilhørende leverings-ledning 23 som fører til vedkommende lagergruppe. Hver ventil er tidsinnstilt for å åpne i løpet av en bestemt periode i belastningssyklusen for vedkommende lagergruppe, slik at oljen kan strømme til vedkommende lagergruppe, og hver leverings-ledning er utstyrt med et begrensningsor-gan 23'. Disse organer 23' er dimensjonert slik at de styrer den totale leveringsmengde fra pumpen 13 som leveres i form av olje-støv.

En hydraulisk akkumulator 102 er kob-let til tilførselsledningen 15'.. Akkumulatoren har en hul, lukket sylinder som inneholder en viss mengde gass som er herme-tisk lukket ved sylinderens ene ende, ved hjelp av en bøyelig membran 103 som strekker seg mellom sylinderens vegger, og sylinderens annen ende er forbundet med til-førselsledningen 15'.

Hovedlageret 12 tilføres oljen kontinuerlig fra en annen pumpe 13' som drives fra motoren.

Det vil fremgå av ovennevnte at den volumetriske oljemengde som av pumpen 13 leveres til tilførselsledningen 15' er proporsjonal med motorens hastighet, og at det derfor, bortsett fra noen små øyeblikks differanser etter en hastighetsforandring, som måtte skyldes akkumulatoren 102, 103, vil leveres den samme oljemengde til lagrene, tatt som helhet, pr. operas jonssyklus, uavhengig av motorens hastighet. Således må trykket i tilførselsledningen etter en meget kort driftsperiode ved en bestemt hastighet bli nøyaktig så høyt som nød-vendig til at den oljemengde som pr. syklus leveres til lagergruppene er lik den oljemengde som pr. syklus leveres fra pumpen 13 til tilførselsledningen. Dessuten er den totale volummengde som av pumpen 13 leveres til hver lagergruppe bestemt ved begrensningsorganenes åpninger og varigheten av ventilenes 19' åpningstider, mens varigheten av oljestøtets periode er bestemt ved tidsinnstilling av ventilenes 19' åpningsperioder.

Det er derfor mulig å sikre levering av et oljestøt med nøyaktig bestemt volum til hver lagergruppe til et bestemt tidspunkt og i løpet av en bestemt periode av belastningssyklusen når pumpens 13' hastighet avpasses slik at den leverer en oljemengde pr. motorens syklus som representerer summen av oljestøtenes volum som trenges for hver lagergruppe som mates av ventilene 19', ved hensiktsmessig tidsinnstilling av ventilene 19' og ved at begrensningsorganenes 21' åpninger utføres med riktig diameter.

Ved utførelsen ifølge fig. 7 og 8 er an-ordningen og virkemåten stort sett av samme art som beskrevet ovenfor. I stedet for fire roterende ventiler 19' er det anordnet en enkelt roterende fordelingsventil 19" med et eneste innløp 104 for oljen som kommer fra tilførselsledningen 15'. Ventilens rotor 105 drives over en tann-hjulsutveksling 106 med skrå hjul fra akselen 21' og er innrettet til å fordele oljen som kommer fra innløpet 104 til hvert av fire utløp i ventilhuset, slik at oljen i rekke-følge tilføres de fire lager grupper. Oljen til lagergruppene føres gjennom tilførsels-ledninger 23 som hver inneholder et be-grensningsorgan 23' som bestemmer den oljemengde som leveres til vedkommende lagergruppe.

Ved en alternativ utførelse ifølge fig. 9 tilføres hver lagergruppe oljestøt fra en tilhørende oljefortrengningsenhet 107.

Ved denne anordning leveres oljen ved lavt trykk av en oljepumpe 13 A til en lavt-trykkledning 13B som bl. a. også fører oljen til hovedlageret 12 og til andre steder hvor tilførsel av oljen i form av støt ikke er nødvendig. Det er også anordnet en annen pumpe 13C som mottar oljen fra lavttrykksledningen 13B og leverer oljen ved høyttrykk gjennom en høyttrykksledning 13D som er forbundet med innløpene i fire roterende ventiler 108, hvis rotorer 109 drives fra motoren på en lignende måte som i ventilene 19' på fig. 6. Hver ventils 109 rotor er innrettet til, i en forutbestemt periode av hver fullstendige rotas jonssyklus, å tillate oljen å strømme fra høyt-trykksledningen 13D til den tilhørende le-veringsledning 23 i den umiddelbart etter-følgende periode å forbinde leveringsledningen 23 med en avlastningsledning 111 som munner ut i sumpen 41.

Hver ventil 109 forbinder høyttrykks-ledningen 13D med en tilhørende leverings-ledning 23 i løpet av den periode av belastningssyklusen for vedkommende lagergruppe, når oljestøtet skal leveres til denne gruppe. Med denne utførelse føres imidler-tid ikke oljen fra høyttrykksledningen som ved utførelsen ifølge fig. 6 og 7 direkte til lagergruppen, men benyttes til betjening av fortrengningsenheten 107 som tilhører denne gruppe.

Som vist på fig. 10, omfatter hver for-trengningsenhet to koaksialt anordnede sylindre 108. 109 og et stempelorgan som omfatter to stempler 108A og 109A som er direkte forbundet med hinannen. Stemplet 108A er oljeleveringsstemplet, mens stemplet 109A er hydraulisk betjeningsstempel som overfører bevegelsen til stemplet 108A. Sylinderens 108 arbeidskammer 108B er forbundet med lavttrykks-tilførselslednin-gen 13B over en tilbakeslagsventil 110 som er belastet med en svak fjær og som kontinuerlig er i forbindelse med en leverings-ledning 108C som fører til vedkommende lagergruppe. Sylinderens 109' arbeidskammer 109B er i stadig forbindelse med ledningen 23 som er forbundet med den til-hørende ventil 109. Hver av fortrengnings-enhetene virker på følgende måte. Under hver ventils avlastningsperiode er kammeret 109B forbundet med sumpen 41 og oljen fra lavttrykksledningen 13B føres gjennom tilbakeslagsventilen 110 til arbeidskamme-ret 108B, slik at stemplet tvinges til å bevege seg mot sylinderens 108 venstre endeparti (slik som vist på fig. 10). Når ventilen kommer i en stilling som tillater at høyttrykksoljen kan strømme inn i utløps-kanalen 23, kommer høyttrykksoljen inn i kammeret 109B og tvinger stemplet 108A til å bevege seg til høyre og på denne måte pumpe ut et oljestøt med forutbestemt stør-relse gjennom leveringsledningen 108C som fører til vedkommende lagergruppe. Ved denne utførelse er oljestøtenes leverings-tid bestemt ved tidsinnstilling av ventilene 109, men hvert støts volum er bestemt av stemplets 208 diameter og slag.

Fremgangsmåten for korrekt bestemmelse av hvert oljestøts volum forklares i forbindelse med fig. 11.

Eksentrisitetsforholdet kan bestemmes grafisk ved hjelp av en såkalt modifisert belastningsparameter som avledes fra den kjente toppbelastning, motorens rotasjonshastighet, lagerets størrelse og olje viskosi-teten. Eksentrisitetsforholdet kan tas ut av diagrammet på fig. 11 når belastningspara-meteren er regnet ut.

Toppbelastning W = 14 900 kg — 15° etter Ø.D.P.

Lagerets lengde b = 10 cm,

Lagerets diameter d = 15 cm. Diametral klaring c = 0,2 mm.

Motorens rotasjonshastighet N = 800

o.p.m.

Oljens viskositet t] = 20 centipois.

Formelen for modifisert belastningsba-rometer A, (etter Burke og Neale's frem-gangsmåte som angitt ovenfor).

Formelen gjelder for enheter i tommer, pund, antall omdreininger pr. minutt og centipois.

Den tilhørende verdi for eksentrisitetsforholdet e er ifølge diagram på fig. 11 = 0,85.

Fig. 12, 13 og 14 viser polare belastningsdiagrammer som til bruk ved bestemmelsen av de riktige injeksjonsperioder.

Polardiagrammet ifølge fig. 12 er tegnet for det lager som er angitt ovenfor, og som er et veivlager i en firetakts dieselmotor, f. eks. som vist på fig. 2 og 3. Tallene 0, 1, 2, 3 .... 69, 70, 71 angir endepunkter for vektorene som representerer belastningens størrelse og retning (eller trykk på de projeserte flater), idet oljen er tilført gjennom veivlageret til veivtappen, og med hensyn til lageret refereres tallet 0 til det øvre dødpunkt ved arbeidsslagets begynnelse, mens de følgende tall følger etter hinannen i 10° vinkelavstand, slik at en fullstendig belastningssyklus opptar to he-le omdreininger av veivakselen.

Det fremgår av diagrammet at belastningsvektorens vinkelhastighet i akselens rotasjonsretning begynner å avta ved punktet 66 og fortsetter å avta til omtrent

70, dvs. over ca. 40° av akselens rotasjon.

40

A er derfor = radianer, dvs. = 0,7 radian.

57

Den valgte oljemengde V vil derfor væ-re = b.d.c.e.k = 4 x 6 x 0,008 x 0,85

x 0,84 kubikk-tommer = 0,136 kubikktom-mer, dvs. = 2,22 cm<3>.

■Det er hensiktsmessig å ta hensyn til lagerets slitasje og dette skal tas med som direkte klaring når klaringens størrelse bestemmes. Denne kan variere fra motor til motor, avhengig av operasjonsbetingelsene. Økningen kan således bli fra 50 til 100 % eller mer.

Ved den på fig. 12 viste belastnings-tilstand skal injeksjonen i lageret begynne omtrent ved punktet 63 og slutte ved punktet 70.

Mens det i mange tilfelle ikke vil være av betydning om ytterligere oljestøt til-føres under belastningssyklusen, kan det ved den på fig. 12 viste tilstand være hensiktsmessig å innsprøyte en bestemt volummengde olje (som vil være mindre enn mengden i det ovenfor angitte oljestøt) mellom punktene 30 og 36, dvs. under fort-satt nedsettelse av belastningsvektorens vinkelhastighet i akselens rotasjonsretning og foran den annen belastningstopp ved punktet 36. Under denne periode fra 30 til 36 vil veivlageret motvirke injeksjonen av olje i en vesentlig større grad enn under perioden fra 63 til 70. Siden oljen tilføres veivlageret i serie med det tilhørende hovedlager, vil hovedlageret få en rikeligere oljetilførsel under perioden 30 til 36.

Det er klart at kamskivenes 20 profil lett kan forandres slik at ett eller flere ytterligere oljestøt tilførse i løpet av en forutbestemt periode eller perioder av belastningssyklusen .

Ved det på fig. 13 viste belastnings-forløp for et hovedlager i en V-motor kan det være ønskelig å tilføre to oljestøt pr. belastningssyklus, hvilket fremgår av be-lastningskurvens mer innviklede forløp. I dette tilfelle er punktene 0 til 35 lagt med 20° mellomrom (av veivakselens dreiebevegelse), og diagrammet viser to utpregede belastningstopper ved 5,5 og 19. Toppen ved 23,5 frembringes ved en kombinasjon av restgassbelastningen fra den venstre serie og treghetskreftene fra begge serier. I dette tilfelle vil det være fordelaktig å inn-føre oljestøtene under periodene fra 10 til 14 og fra 33 over 0 til 1.

Fig. 14 viser et annet polardiagram for en veivaksels dreiebevegelse over en vinkel fra 0 til 720°. En belastningstopp opptrer i området mellom 405° og 430°, og i dette tilfelle vil det være fordelaktig å tilføre oljestøtet i området fra 340° til 390°. Under den annen omdreining frem-

bringes oljestøtet i området fra 680° over 0 til 60° før belastningen opptrer, hvilket vil skje mellom 120° og 280°.

Den beste måte å bestemme periodene

for oljestøt er i alle tilfelle den forsøks-

messige, nemlig ved hjelp av en modell med et gjennomsiktig lager, hvor akselen drives med forholdsvis liten hastighet. La-

geret kan da observeres direkte, idet en slik observasjon er tilstrekkelig i dette til-

felle, men det kan også tas opp en film som kan studeres senere.

Hvor lagrene er anordnet i grupper, er

det ønskelig å studere lagrenes polardia-

grammer hver for seg, for bestemmelse av oljemengder og støtperioder som trenges for hvert lager i vedkommende gruppe, og så legge dem sammen på en tidskoordinat for bestemmelse av kamskivens profil,

pumpens størrelse og eventuelt størrelsen av de variable dyser eller munnstykker i begrensningsorganene som måtte anvendes.

Det skal fremheves at betingelsen for

at systemet i henhold til oppfinnelsen skul-

le virke tilfredsstillende er at oljestøtene foretas slik at klaringsrommene i hvert la-

ger, som skal utsettes for toppbelastningen,

1 det vesentlige er fylt før toppbelastningen setter inn. Det er like viktig at hvert olje-

støts volum er bestemt slik at ved inn-

sprøytes den oljemengde som trenges for å

fylle ut klaringsrommene.

Claims (19)

1. Smøresystem for en maskin med i det minste ett glidelager (11, 8, 31) som ut-

settes for en syklisk varierende belastning,karakterisert ved at det omfatter innretninger (19, 19', 105, 109) som tilfører lageret et oljestøt med en bestemt størrelse og i løpet av i det minste én forutbestemt periode av belastningssyklusen, hvor det med uttrykket «oljestøt med en bestemt størrelse» menes en oljemengde, så som vektmengde eller volummengde som i det vesentlige er uavhengig og upåvirket av ukontrollerte driftsforhold i maskinen, dvs. slike forhold som kan forandres uten med-virkning av styreorganer av en eller annen art og/eller forandringer i driftsforhold som ikke tjener til styring av oljestøtets vekt eller volum.

2. Smøresystem ifølge påstand 1, karakterisert ved at innretningen (19, 19', 105, 109) som tilfører oljestøtene er slik tidsinnstilt i forhold til lagerets belastningssyklus at den begynner å levere hvert oljestøt mens akselen roterer i lageret over en vinkel på 90° før nedsettelsen av belastningsvektorens vinkelhastighet 1 akselens rotasjons retning i forhold til lageret og fortsetter en slik levering enten til belastningsvektorens vinkelhastighet i akselens dreieretning i forhold til lageret begynner å stige eller til toppbelastningen setter inn.

3. Smøresystem ifølge påstand 1, karakterisert ved at innretningene (19, 19', 105, 109) som tilfører oljestøtene er slik tidsinnstillet i forhold til lagerets belastningssyklus at de leverer hvert oljestøt i løpet av en periode som ikke overskrider 180° av akselens rotasjon i forhold til lageret før belastningstoppen begynner å gjø-re seg gjeldende.

4. Smøresystem ifølge påstand 1, karakterisert ved at innretningene (19, 19', 105, 109) som tilfører oljestøtene er slik tidsinnstilt i forhold til belastningssyklusen at hvert oljestøt tilføres i løpet av en periode som begynner under en tidssektor som ikke overskrider 90° av akselens rotasjon før nedsettelsen av belastningsvektorens vinkelhastighet i akselens rotasjonsretning i lageret og slutter under en tidssektor som ikke overskrider 120° av akselens rotasjon etter at vinkelhastighetens nedsettelse har begynt å gjøre seg gjeldende.

5. Smøresystem ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at innretninger som tilfører oljestøtene omfatter en pumpe (19) med frem- og tilbakegående fortrengningsstempel eller stempler, som drives med en hastighet som er proporsjonal med maskinens og som drives fra maskinen, slik at den utfører en fullstendig operasjonssyklus under hver belastningssyklus av lageret.

6. Smøresystem ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at tilførselsinnretningene omfatter innretninger (13) som tilfører oljen til lageret ved forholdsvis lavt, konstant trykk i løpet av i det minste den delen av perioden når oljestøtene ikke tilføres.

7. Smøresystem ifølge påstand 1 og 6, karakterisert ved at systemet omfatter innretninger (13) som leverer olje ved i det vesentlige konstant og forholdsvis lavt trykk til en leveringskanal (23) og gjennom en tilbakeslagsventil (28, 29) og hvor innretningene (43) for levering av oljestø-tene leverer slike oljestøt til leveringskanalen på et sted på den siden av tilbakeslagsventilen som ligger nærmest lageret.

8. Smøresystem ifølge påstand 1 og 7 eller 1, 5 og 7, karakterisert ved at innretningene som leverer oljen til lageret omfatter innretninger (13) for kontinuerlig levering og som er innrettet til å levere oljen kontinuerlig til leveringskanalen (23) som fører til lageret, og hvor innretningene (43) som leverer oljestøt er anordnet i den nevnte leveringskanal mellom lageret og tilbakeslagsventilen (28, 29) med sitt inn-løp (15) forbundet med den del av leveringskanalen som er i forbindelse med innretningene (13) for den kontinuerlige levering og sitt utløp (23) forbundet med den del av kanalen som er i forbindelse med lageret.

9. Smøresystem ifølge en eller flere av de foregående påstander, karakterisert ved at hvert oljestøts volum i det vesentlige er i samsvar med den nedenstående formel: hvor: b er lagerets lengde, d er lagerets diameter (boringsdiame-ter), c er den radiale klaring (differansen mellom boringsdiameteren og akseldiame-teren), e er eksentrisitetsforholdet mellom akselen og lageret ved jevn belastning W, k er varighetsfaktoren.

10. Smøresystem ifølge en eller flere av de foregående påstander for en maskin som omfatter to eller flere lagre (8, 11) som danner en gruppe, hvor de varierende belastninger på ett lager overføres eller reflekteres på det annet lager eller lagre i gruppen, karakterisert ved at oljestøtene tilføres gruppen gjennom en felles leveringskanal (23).

11. Smøresystem ifølge en eller flere av de foregående påstander for i det minste ett veivaksellager i en motor med frem-og tilbakegående stempler, og hvor innretningene for tilførsel av oljestøtene omfatter en oljepumpe (19) med frem- og tilbakegående stempel eller stempler, karakterisert ved at pumpen drives direkte eller indirekte fra veivakselen (10) og er utført og anordnet til å levere oljestøtene til lageret i de perioder når slike støt er nød-vendig.

12. Smøresystem ifølge påstand 1 og 11, karakterisert ved at oljepumpen (19) leverer to eller flere oljestøt pr. belastningssyklus til ett eller flere områder i lageret.

13. Smøresystem ifølge påstand 11 for veivakselen i en firetakts stempelmotor, omfattende en kanal (34) i veivakselen som fører fra hovedlageret (31) til veivlageret (38) karakterisert ved at stempel-pumpen leverer to oljestøt pr. syklus til hovedlageret og/eller veivlageret virker som en fordelingsventil, slik at et av de to oljestøt leveres til hovedlageret, uten at noen særlig vesentlig del av den passerer til veivlageret, mens det annet oljestøt leveres til veivlageret, uten at noen vesentlig del av oljen kommer inn i klaringsrommet i hovedlageret.

14. Smøresystem ifølge påstand 1 og 8, karakterisert ved at fortrengningspumpen (19) har en innløpskanal (15) som styres av en tilbakslags-innløpsventil (28, 29) som holdes i lukket stilling av en svak fjær (30), og en leveringskanal (23) som står i åpen forbindelse med pumpens arbeidskammer (26).

15. Smøresystem ifølge påstand 1, karakterisert ved at den omfatter en fortrengningspumpe (13, 13c) for konstant levering, som drives med en hastighet som er proporsjonal med den relative rotasjonshastighet mellom lageret eller lagrenes roterende deler, og en fordelingsventilanord-ning (19', 105, 107, 109) som forbinder pumpens leveringskanal med lageret eller med hvert av lagrene under en forutbestemt periode, eller hver av de forutbestemte perioder i lagerets belastningssyklus.

16. Smøresystem ifølge påstand 1 og 15, karakterisert ved at den omfatter en hydraulisk akkumulator (102) anordnet mellom leveringspumpen og fordelingsven-tilanordningen.

17. Smøresystem ifølge påstand 1 og 16, omfattende en fordelingsventilanord-ning (19') som fordeler smøreoljen til i det minste to lagre, karakterisert ved et strupe-organ (23') i kanalen (23) eller ledningen som fører fra ventilanordningen til i det minste ett av lagrene.

18. Smøresystem ifølge påstand 1, karakterisert ved at det omfatter en hydrau-liskvirkende stempelpumpe (107) som leverer oljestøtene til lageret, og styreventil-innretninger (109) som drives med en hastighet som er proporsjonal med belast-ningssyklusens hastighet for vedkommende lager og anordnet til å styre trykkvæske-strømmen til og fra væskearbeidskammeret i den nevnte hydraulisk betjente stempelpumpe (107).

19. Smøresystem ifølge påstand 1 og 18, karakterisert ved at stempelpumpens (107 arbeidskammer har en innløpskanal (13B) som styres av en tilbakeslagsventil og mates av en lavtrykkspumpe (13A) for konstant levering hvor tilførselen av ar-beidsvæske gjennom styreventilinnretnin-gen til arebidskammeret foretas ved hjelp av en høytrykkspumpe for kontinuerlig levering (13C). Anførte publikasjoner: