专利名称：轴承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种承受大小和方向按周期变化的外负荷的转动件轴承装置且尤其是一种大型柴油机的曲轴轴承，它具有一个套装所属轴颈的轴瓦，轴瓦滑动摩擦面和轴颈滑动摩擦面限定了一个一直呈楔形缩小到承载区的间隙，间隙位置随负荷周期性变化，间隙角速度约等于外部负荷角速度，通过轴瓦侧的润滑油孔给间隙供应润滑油。
在负荷矢量方向保持不变的轴承结构中，也就是说在间隙固定不变的轴承结构中，润滑油从转动轴颈被大量地传给间隙，从而保持有一层可承载的润滑膜。但是在曲轴轴承的情况下，根据经验，在某个外周区域内出现了流经间隙的油速降至零的情况。当轴颈角速度约等于外负荷角速度的两倍时，就出现了这样的情况。在这种情况下，缺少随后的新油供应。结果，轴颈在侧压出尚存油的情况下更靠近轴瓦。由于它不可能是新油而只能是尚存的旧油，所以油因此强烈受热。结果是油粘度小，这又促使了将油从旁边压出。在这里，可能出现轴承材料局部过热和快速磨损的现象。
为克服这一缺陷，过去在有危险的周面区内设置了轴向穿过整个轴承宽度的并与润滑油供应管路相连的润滑油沟。这些油沟保证了新油供应，但它们中断了在整个宽度上的轴瓦滑动摩擦面并因此造成轴承面大大缩小。在这里，需要比较大的轴承宽度以便出现可接受的压力即可接受的静液压力。但这造成体积比较庞大的结构，而人们通常需要紧凑结构。这种需要尤其适用于现代的大型柴油机。
基于此，本发明的目的是利用成本低廉的简单措施来改进上述类型的轴承装置，从而不仅可以获得紧凑结构，而且可以获得长久的使用寿命。
根据本发明，上述目的是如此实现的，即在间隙角速度约等于轴颈角速度一半的危险区内设有至少一个润滑油孔，油孔的非槽形孔口横截面小于一条其宽度等于孔口横截面净直径的槽的横截面。
利用这样的措施消除了上述问题。可以通过配属于危险区的润滑油孔给此危险区供应足够多的新润滑油。在运动的轴颈远离开上述油孔的阶段内输入了大量新润滑油，从而可靠地冲洗出旧的热润滑油并获得了一层可承载的润滑膜。设置在危险区内的各润滑油孔影响着轴颈靠近时产生的静液压力。由于上述润滑油孔的孔口横截面比较小且滑动摩擦面尚未被完全中断，所以这种影响比较小。所形成的静液压力在这里保持在一个可接受范围内。本发明的措施可以获得在油压和润滑方面都令人满意的折衷方案。
在从属权利要求中给出了上述措施的有利设计和适当改进。设置在危险区内的各润滑油孔被简单地设计成直径较小的孔是适当的。这不仅获得了简单的可加工性，而且造成特别小的滑动摩擦面损失。
另一个适当措施是，设有许多个布置在危险区内的润滑油通道，可以通过至少一条布置在轴瓦背面区内的供油凹道给这些油孔供应润滑油。可以有利地分布这些润滑油孔以便获得供入新油的良好分布。另外，为进一步改善润滑油的分布，设置了离开内孔边的小油沟。但通常可以省去这一措施。同样可以想象到的是，为提高轴瓦稳定性，给各润滑油孔配备了一条独立的供油凹道。
在大型柴油机的曲轴轴承中，布置在危险区内的润滑油孔适当地布置在一个远离在轴颈转向上靠前的轴瓦下半部端部30°～60°的角区内。由此实现了所述润滑油孔位于一个其布置在预计出现最高轴承压力的区域之后的角区内，这有利地造成形成的静液压力保持为一个可接受的值。
另一个有利的措施是，至少在危险区内设置了一个在靠近轴瓦旁边的润滑油池。由于轴颈运动，所以在间隙打开时产生了抽吸作用，这造成从上述润滑油池中吸入新油并有助于在此危险区内的润滑油供应。
设置布置于危险区前后的润滑油孔是适当的，这些油孔具有比布置在危险区内的润滑油孔的孔口横截面大的孔口横截面。危险区的相邻区域也受益于前后布置的润滑油孔，从而配属于危险区的润滑油孔可以被限制到一个比较窄的角区内。
上述措施的其它适当改进和有利设计方案在其它从属权利要求中给出了并且可以结合附图从后续的实施例描述中得到它们。
在以下附图中
图1示出了大型柴油机的曲轴轴承；图2示出了图1所示曲轴轴承的轴颈的负荷循环曲线；图3示意地示出了图1所示曲轴轴承的轴瓦下半部。
大型柴油机如用于船舶推进器的双冲程大型柴油机的基本结构和作用方式是众所周知的，因此，在这里不需要对其详细描述。这种发动机的曲轴具有许多个彼此对齐的且分别支承在一个图1所基于类型的主轴承中的轴颈。图1所示的主轴承是由一个两部分组合式轴承壳体构成的，它具有一个与机架成一体的下壳1和一个可拆下的上壳2。这两个轴承壳体部分配有互补成一个孔的凹口，在所述凹口中装有轴瓦3的所属半部，而各自相配的轴颈4则穿过轴瓦。为装入轴颈4，拆下上壳2和相配的上半个轴瓦3。
相对确定轴颈4的外径和轴瓦3的内径以获得所需的滑动间隙。此间隙由此造成轴颈4可以相对轴瓦3径向移动。在负荷作用下，轴颈4在这里移动，从而产生了一个与承载区相邻的且端部成锥形缩小的间隙5。此间隙实际上比较小，在图1中为清楚表示而放大示出了这个间隙。
在这类发动机中，由轴颈4传给轴承壳体的负荷按照众所周知的方式按周期变化且确切地说是其大小和方向按周期变化。图2中的曲线6示出了负荷按周期变化的情况。图2的曲线7表明了由方向和大小按周期变化的负荷引起的轴颈4的周期性移动情况。在图1中用箭头8表示的负荷矢量和轴颈4的移动表明了间隙5位置与此有关的变化情况，此间隙位置以约等于负荷矢量8角速度的角速度移动。对于实际考虑问题而言，上述值可被视为是相等的。
用润滑油润滑轴瓦3和轴颈4的滑动摩擦面。为此，轴承壳体1、2和轴瓦3配有与图1所示供油管路9相连的槽，给所述槽配备了通入轴瓦3和轴颈4之间的空隙的润滑油孔11。与此相应地，图3所示的轴瓦下半部3a配有由背面槽构成的且供入润滑油的槽10，径向孔11、12离开所述槽，可以通过这些孔将润滑油引入轴颈4和轴瓦3之间的空隙。
在半个轴瓦3a的两个接合侧端区域内分别设有一个孔11。与接缝相邻的孔11分别向内通入一个向内开口的周向槽形切口13中，它构成了一个具有比较大的孔口横截面的润滑油孔。其深度随着远离接缝而连续减小从而得到楔形横截面的槽13可以在图3未示出的上半个轴瓦3中继续成槽形延伸。
供给槽13的润滑油通过转动轴颈4传给间隙5。在流经间隙的流速为U的情况下，当间隙5的角速度和负荷角速度如上所述地被定为相同时，得到以下关系U＝(ωb＋ωj)/2－ωl其中，ωb是指轴瓦3的角速度；ωj是指轴颈4的角速度；ωl是指负荷矢量8的角速度。
从外面看，即在与固定轴瓦3相配的坐标系中，ωb＝0。当轴颈4的角速度是负荷角速度的两倍时，其中所述负荷角速度如上所述地等于间隙5的角速度，U＝0。
从间隙5看，也就是说在该间隙的坐标系中，上述关系也同样适用。在这里，ωl＝0，ωb＝-ωj。因此，流速U也接近零。
这种条件存在于在图2中用Z表示的危险区内。在没采取适当辅助措施的情况下，如图2所示的那样，可能出现轴颈4和轴瓦3的滑动摩擦面非常接近的现象，这是因为没有供应新油而且受热并因而粘度比较小的尚存旧油被侧向挤出，而使润滑油膜比较薄的缘故。
为避免在危险区Z内出现这样的现象并避免出现磨损和高温，在危险区Z内供入新油。为形成相应的润滑油通道，设有上述孔12。它们相对在轴颈转向上靠前的半个轴瓦3a的端部(在此是左端)位于30°～60°之间的角区内。此角区在这类曲轴轴承中属于危险区Z而且它位于预计出现最高轴承压力的区域的后面。以下将详细描述孔12的作用。
在一个不属于危险区Z的轴颈4运动周期阶段内，也就是说当轴颈4远离包括孔12在内的轴瓦3区的时候，通过孔12输入大量新油，从而冲洗掉了受热的旧油，随后在轴颈4接近时，也就是在轴颈进入属于危险区Z的曲线7段时，可以形成足可承载的润滑膜。
由于有孔12而略微缩小了半个轴瓦3a的承压面，这必然造成静液压力升高。但是，孔12的直径和孔口横截面相对轴承宽度比较小，从而由此产生的承压面损失小，至少这种承压面损失大大小于在轴向穿过整个轴承宽度的同宽槽中的承压面损失。形成的静液压力在这里保持在一个可接受范围内。与此相关地，也可以有利地将包括孔12在内的区域布置在预计出现最高负荷的区域的后面。
在所示实施例中，在上述30°～60°之间的角区内设有两个孔12。显然，可以设置更多或更少的孔12。为获得润滑油在整个所属轴承区内尽可能好的分布，这两个孔12在这里在周向和轴向上相对错开。为改善润滑油分布，还可以设置离开孔12内边缘端的小油沟。但在大多数情况下，这是不必要的而且在所示实施例中也没有画出来。
孔12在这里通过一条背面的供油槽10彼此相通并与相邻的接合侧孔11相连。槽10在这里要求有一个比较大的横截面。如果因此损及半个轴瓦3a的稳定性，则显然可以给每个孔12、11配备一条窄小的供油槽。
轴颈4可以因其径向运动而发挥某种抽吸作用。在这里，在危险区Z内设置一个在轴向上靠近轴瓦3的且在图1中用虚线表示的润滑油池14是合适的。由此可以在危险区Z内的间隙5打开时即轴颈4在所示例子中向右上方移动时吸入额外的新油。
布置在配属于危险区Z的且由孔12构成的润滑油孔前后的且由孔11和各自所属的孔12构成的润滑油孔确保了危险区Z外的可靠润滑。在这里，由于轴颈4和间隙5之间的相对运动，所以可以可靠地给间隙提供润滑油。危险区Z的边缘部分由此受益，因而带孔12的角区可以比较窄。
权利要求
1.一种承受大小和方向按周期变化的外负荷的转动件轴承装置且尤其是大型柴油机的曲轴轴承，它具有一个套装一个所属轴颈(4)的轴瓦(3)，轴瓦滑动摩擦面和轴颈(4)的滑动摩擦面限定了一个一直成楔形缩小到承载区的间隙(5)，所述间隙的位置随负荷按周期变化，其中间隙(5)的角速度约等于外负荷角速度，可以通过轴瓦侧的润滑油孔(11，13；12)给所述间隙供应润滑油，其特征在于，在间隙(5)的角速度约等于轴颈(4)角速度一半的危险区(Z)内，设有至少一个润滑油孔(12)，所述油孔的非槽形孔口横截面小于一条其宽度等于孔口横截面的净直径的槽的横截面。
2.如权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，设置在危险区(Z)的各润滑油孔(12)被设计成直径较小的孔。
3.如权利要求2所述的轴承装置，其特征在于，设有离开内孔边的小油沟。
4.如前述权利要求之一所述的轴承装置，其特征在于，设有许多个布置在危险区(Z)内的润滑油孔(12)，可以通过至少一条布置在轴瓦(3)背面区域内的供油凹道(10)给这些油孔供应润滑油。
5.如权利要求4所述的轴承装置，其特征在于，给各润滑油孔(12)配备了一条独立的供油凹道。
6.如前述权利要求之一所述的轴承装置，其特征在于，配属于危险区(Z)的每个润滑油孔(12)布置在一个接在最高轴承压力区后面的角区内。
7.如前述权利要求之一所述的轴承装置，其特征在于，在一个大型柴油机的曲轴轴承中，配属于危险区(Z)的各润滑油孔(12)设置在一个远离在轴颈(4)的转向上靠前的轴瓦下半部(3a)端部30°～60°的角区内。
8.如前述权利要求之一所述的轴承装置，其特征在于，至少在危险区(Z)内设置了一个在轴向上邻近轴瓦(3)的润滑油池(14)。
9.如前述权利要求之一所述的轴承装置，其特征在于，设有布置在配属于危险区(Z)的润滑油孔(12)之前或之后的润滑油孔(11，13)，它们具有一个比配属于危险区(Z)的润滑油孔(12)的孔口横截面大的孔口横截面。
10.如权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，设置在危险区(Z)外的润滑油孔(11，13)分别具有一个构成孔口横截面的槽形切口。
11.如权利要求9或10所述的轴承装置，其特征在于，在一个大型柴油机的曲轴轴承中，设置在危险区(Z)外的润滑油孔(11，13)设置在轴瓦下半部(3a)的接合侧端区内。
全文摘要
一种大型柴油机的曲轴轴承，它具有一个轴瓦(3)，轴瓦和轴颈(4)的滑动摩擦面限定出一楔形缩小的间隙(5)，其位置随负荷周期性变化，其角速度约等于外负荷的角速度，通过轴瓦侧的润滑油孔(11，13；12)给所述间隙供应润滑油。在间隙(5)的角速度约等于轴颈(4)角速度的一半的危险区(Z)内，设有至少一个润滑油孔(12)，所述油孔的非槽形孔口横截面小于一条其宽度等于孔口横截面的净直径的槽的横截面。
文档编号F01M1/08GK1239195SQ99108369
公开日1999年12月22日 申请日期1999年6月11日 优先权日1998年6月13日
发明者尼尔斯·K·鲍－马森 申请人:曼B与W狄赛尔公司