大功率发动机的曲轴轴承制造技术

本发明专利技术涉及大功率发动机尤其二冲程大功率柴油机的曲轴轴承，它有一个下部（２）和一个可拆除的上部（３）以及有一个分成两个半轴瓦（５ａ、ｂ）至少部分用硬质轴承合金最好ＡｌＳｎ合金制造的薄的滑动轴承轴瓦，在正常工作期间它的支承表面（９）可加润滑剂，为了有效地预防在初始的无润滑运转过程中轴承受损，至少下半轴瓦（５ａ）的支承表面（９）在新状态设有一个具有良好的无润滑运转特性并设计为快速磨损的磨损层的保护层（１１），其厚度在允许的直径公差范围内。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大功率发动机尤其是二冲程大功率柴油机的曲轴轴承，它有一个下部和一个可拆的上部以及有一个分成两个半轴瓦至少部分用硬质轴承合金最好AlSn合金制造的薄的滑动轴承轴瓦，在正常工作期间它的支承表面可加润滑剂。例如由本申请人的DK170811B1已知此类结构。在此已知的结构中，使用薄的轴瓦，它们有钢制的支座，支座内部涂有用轴承合金最好AlSn合金构成的含支承表面的涂层。AlSn合金，尤其如AlSn40，造成一个能承高负荷的支承表面，所以与过去具有用巴氏合金构成的支承表面的设计相比，轴承的宽度可以减小，这一点对于获得紧凑的结构方式而言是极为重要的。另一方面，AlSn合金耐无润滑运转的能力低于巴氏合金。在正常的运行条件下这一情况当然不带来什么问题，因为此处具有充分的润滑。然而，在DK170811B1中所提及类型的大功率发动机中，例如可见到用于船舰驱动的大功率二冲程柴油机，曲轴在发动机装配时就已必须旋转。为此在实际工作中采用可与飞轮接合的辅助发动机。但是在发动机装配时可能出现轴承润滑系统尚未工作或还不能可靠工作的情况。因此，在此已知的设计中存在着这样的危险，即，在那里用AlSn合金构成的支承表面在发动机装配过程中已经由于无润滑运转而受损或破坏，这对于本来可达到的使用寿命造成不利的影响，并可能导致高额维修费用。尽管已试图通过采用钼或类似物来缓和此缺点。然而，此类物质具有很低的表面张力。因此存在着此物质有导致轴瓦或其半轴瓦分化瓦解的危险，从而使它们可能滑移。因此，以此为出发点，本专利技术的目的是，在避免所描述的这些缺点并保持基本优点的情况下，采取结构简单及经济的措施，改进前言所述类型的设计，从而有效地预防在初始的无润滑运转过程中使轴承受损。按本专利技术为达到此目的采取的措施是，至少下半轴瓦的支承表面在新状态设有一个具有良好的无润滑运转特性并设计为快速磨损的磨损层的保护层，其厚度在允许的直径公差范围内。采取这些措施完全克服了已知设计的缺点，有效地预防了由于初始的无润滑运转导致轴承受损，所以可达到长的使用寿命并因而有长的维修间隔期。因为保护层只需在装配阶段用于初始的无润滑运转，所以保护层可以如此之薄，以致其厚度在允许的直径公差范围内变动。在保护层磨损以后便处于正常的状态。因此无需改变钻孔的尺寸等。在磨损保护层过程中产生的磨粒如此之细，以致在轴承润滑系统投入运行时可借助于润滑油将其带走。不必担心这些细小的磨粒会在润滑系统内部造成故障。因为按本专利技术的保护层可以非常之薄，这样做还可以节省材料消耗。此外，保护层可以简单地涂敷。因此，总而言之，与采取本专利技术的措施相关的费用比较低。尽管如此，按本专利技术的保护层仍能可靠防止初始无润滑运转可能的破坏作用，并使采用钼等材料成为多余。因此采取本专利技术的措施保证有杰出的经济性。在从属权利要求中说明了有利的设计以及上述措施合乎目的的改进。例如，保护层可有利地用聚四氟乙烯(Teflon)制造。这种材料有良好的自润滑特性，并因而特别适宜于用作无润滑运转的材料。此外，在整个有关的表面有均匀一致的保护层。无需担心局部分布不均。保护层的厚度最好为5μ-50μ，尤其是10μ-30μ。一方面这一厚度足以使磨损时间比无润滑运转时期更长，而另一方面保证在保护层完全磨损后不会产生不允许的轴承间隙。保护层最好设计为喷涂层。这就可以用简单的方法获得所期望的小的层厚。合乎目的的是，喷涂在最高为150℃的低的温度范围内进行，所以绝无使要涂层的支承表面产生变形的危险。在发动机装配时，曲轴实际上只受自重引起的负荷。因此若分开式的轴承结构只有其下一半设有按本专利技术的保护层无论如何已经足够，这样一来上面所列举的有关直径关系、磨粒量、材料消耗和生产成本等方面的优点得到进一步的强化。上述措施其他有利的设计及合乎目的的改进在其余的从属权利要求中说明，并可由下面借助于附图的举例说明中进一步看出。在下面要说明的附图中表示附图说明图1大功率发动机曲轴主轴承视图；以及图2通过图1所示之曲轴主轴承的剖面。大功率发动机例如可用作船舰发动机的二冲程大功率柴油机的基本结构和工作方式都是已知的因此本文无需详述。图1所示之曲轴主轴承由组合在机架1中的下部2和可装在下部上面的上部3组成。可拆除的上部3用拉杆4固定。下部2和上部3制有互补成一个孔的凹糟，在凹糟内分别置入分开式滑动轴承瓦的半轴瓦5a、b，在滑动轴承瓦内支承着在这里没有详细表示的曲轴的有关轴颈。在上部3装有用于输入润滑油的润滑剂输入管道7。在这里轴瓦所涉及的是所谓的薄轴瓦。对于要求上部3紧压在下部2上的这种薄轴瓦，轴承装置组装后加工配属于轴瓦的孔和最终加工轴瓦。为了装配曲轴，拆除上部3，曲轴的每个轴颈6便可以置入各有关主轴承的下半轴瓦5a内。接着，通过装好上部3将主轴承装配成套。在采用厚轴瓦时，它允许在下部2与上部3之间有一定的间隙，在这种情况下有关的孔可在分解的状态下加工。在图示的例子中，薄轴瓦的两半轴瓦5a、b各包括一个由图2可以最清楚地看出的钢制支座8，它的里面也就是支承表面一侧，设有一个含支承表面9用一种恰当的轴承合金，在这里是用AlSn合金最好是AlSn40制的涂层10。涂层可以辊涂。AlSn合金如AlSn40是一种可承高负荷的硬质轴承合金，它允许轴承的宽度比较小。另一方面，业已证实这种材料对于无润滑运转很敏感。在本例中，当发动机装配时若已装入的曲轴必须在支承表面能进行有效润滑前旋转，会造成无润滑运转。在这种情况下曲轴尚未由于燃烧压力而仅仅由于其自重而受载。此时曲轴借助于一台可与其接合的辅助发动机旋转。在这种情况下每分钟的转数与正常运行相比是较低的。为防止由于此类初始的无润滑运转而受损，在轴瓦的新状态，支承表面9设有图2中用点示意表示的能比较迅速磨损的保护层11，它由一种无润滑运转性能良好的亦即有良好的自润滑作用的材料组成，以及它构成了一个磨损层，此磨损层经过比较短的耐用时间便自动消失。保护层11的耐用时间只要相应于从发动机装配到润滑系统有工作能力时所历经的运转时间就够了，这只是比较短的运转时间或比较少的旋转数。在这之后不再需要保护层11并由于自然磨损而消失。保护层11保证，在润滑系统尚未开始工作或尚未充分发挥作用而曲轴却已经必须旋转期间(在发动机装配时便会出现这种情况)，在这里用AlSn合金构成的对无润滑运转十分敏感的涂层10表面不会受损。在发动机装配时，如上面已提及的那样，曲轴仅受其自重造成的负荷。因此，如图2示意表示的那样仅在下半轴瓦5a上设保护层11已完全能满足要求。不过，为了提高可靠性和简化生产或仓库管理，合宜的是两个半轴瓦5a、b均可设有保护层11，所以形成一个沿整个支承表面连续的保护层。当然也可以设想附加地在轴颈6上与轴瓦接触的区域中也设有上述类型的保护层。在一些特殊情况下，仅有这种设计就已经能够取得所期望的效果。保护层11可由聚四氟乙烯(Teflon)或类似的具有良好无润滑运转特性的塑料组成。但也可设想替代这种均匀一致的涂层材料，而采用一种镶嵌在胶合剂中的干润滑材料，例如形式上为一种适用的聚合物粉末和/或金属粉末。保护层11的层厚可以例如在5-50μ的范围内。在这里所涉及的是这样一个数量级，即它处于允许的直径公差范围内并与此同时可以很好地补偿轴瓦支承表本文档来自技高网...

【技术保护点】
大功率发动机尤其是二冲程大功率柴油机的曲轴轴承，它有一个下部（２）和一个可拆除的上部（３）以及有一个分成两个半轴瓦（５ａ、ｂ）至少部分用硬质轴承合金最好ＡｌＳｎ合金制造的薄的滑动轴承轴瓦，在正常工作期间它的支承表面（９）可加润滑剂，其特征为：至少下半轴瓦（５ａ）的支承表面（９）在新状态设有一个具有良好的无润滑运转特性并设计为快速磨损的磨损层的保护层（１１），它的厚度在允许的直径公差范围内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔内克维特加尔德彼得森，
申请(专利权)人：曼B与W狄赛尔公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]