DE267744C

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Publication number: DE267744C
Application number: DENDAT267744D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft den Ausgleich der gangstörenden Massenkräfte für Lokomotiven mit stehender Kolbenkraftmaschine und nicht mit den Triebrädern unmittelbar gekuppelter Vierkurbeltriebachse, bei welcher symmetrisch zur Mittelebene die zwei inneren gegenläufigen Kurbeln rechtwinklig zu den anderen zwei ebenso weiter außen liegenden stehen, wodurch die Massenkräfte

ίο zweiter Ordnung vollständig und diejenigen

> erster Ordnung durch rundlaufende Gegengewichte bis auf ein rechtwinklig zur Schubrichtung verbleibendes Kräftepaar ausgeglichen sind.

Das Neue der Erfindung liegt darin, daß dieses letztere durch Gegengewichte, die in zwei oder mehreren gekuppelten Triebrädern angebracht und zu denen der Triebachse gegenständig bzw. unter i8o° angeordnet sind, in wagerechter Ebene ausgeglichen ist.

Betrachtet man zunächst die Kräfte zweiter Ordnung beim einfachen Schubkurbelgetriebe (Fig. 1), worin r den Kurbelradiüs, Z die Stangenlänge, α den zur betreffenden Kurbelstellung gehörigen Winkel gegen die Schubrichtung und ν die Kurbelzapfengeschwindigkeit bezeichnet, so ergibt die jeweilige Kraft- sich bekanntlich aus der Beziehung

v* ■ r

ρ ■= — (cos α +. — cos 2 α).

Fig. ι stellt den Verlauf des Kraftwechsels nach Größe und Richtung durch die herzförmige Kurve dar, wie sie sich aus obiger Beziehung während einer Umdrehung ergibt. Aus dieser Kurve erkennt man ohne weiteres, daß während eines Umlaufs, die Richtung der Kraft p in vier Punkten wechselt und dort ihre Größe = ο wird. Es liegen diese Punkte in den Kurbellägen von 45° zur Schubrichtung. In den beiden Totpunktlagen ist der Massendruck am größten und wirkend nach dem Kreuzkopf zu, in den Stellungen rechtwinklig zur Schubrichtung ist der Massendruck gleich groß, aber wirkend von dem Kreuzkopf weg, also entgegengesetzt gerichtet.

In den Zwischenstellungen ist die Größe der Kraft p von dem Winkel α abhängig; diese Größe erscheint immer aber viermal während der Umdrehung, nur in wechselnder Richtung gegen den Kreuzkopf und vom Kreuzkopf weg; diese vier Größen liegen sich immer diametral gegenüber unter rechtem Winkel.

Schon hieraus erhellt, daß, wenn vier gleiche Kurbelgetriebe in ein und derselben Ebene unter rechtem Winkel zueinander.wirkten, diese Kräfte zweiter Ordnung sich aufheben würden. Für den Winkel a_x und a_s würden zum Beispiel P₁ und p_s nach dem Kreuzkopf zu wirken; für den hierzu rechten Winkel G₂ und cc₄ würden die gleichgroßen Kräfte vom Kreuzkopf weg wirken, folglich sich in diesem Falle vollständig aufheben.

Diese Erkenntnis ist benutzt für den Ausgleich dieser Massenkräfte zweiter Ordnung, wie bereits bekannt. Die vier Kurbeln der Maschine sind so angeordnet, daß die Resultierenden je zweier Kurbeln wirken, als ob sie

in einer .Ebene wirkten, und zwar in der Mittelebene. - Um diese Bedingung zu erfüllen, müssen je zwei gegenläufige Kurbeln gleichweit von der Mittelebene abstehen und die beiden Gruppen je zweier gegenläufigen Kurbeln zueinander in einem rechten Winkel stellen. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß in diesem Falle die Kräfte p\ und p_s in der einen Richtung, die Kräfte p₂ und p± in der andern Richtung sich in der Mittelebene bei m summieren und da aufheben. Die auf der Achse sonst angebrachten Triebkurbeln k für die Kuppelstangen sind hier neben für sich durch rundlaufende Gegengewichte ausgeglichen. Es sind also die Massenkräfte zweiter Ordnung beim Vorhandensein von vier Schubkurbelgetrieben durch die beschriebene Lage und Anordnung der vier Kurbeln zueinander vollständig aufgehoben.

Betrachten wir nun für diese Kurbela.nordnung den notwendigen Ausgleich der Massenkräfte erster Ordnung mittels rundlaufender Gegengewiehte. Fig. 3 bis 5 zeigen die Anordnung bei einer Lokomotive mit vier Triebwerken. Es ist hier aus den Figuren ohne weiteres ersichtlich, daß für diesen Fall in bekannter Weise die an den Kurbeln I und III wirkenden Massenkräfte durch die Gegengewichte g₁ und g₃ ausgeglichen werden und die an den Kurbeln II und IV wirkenden durch die Gegengewichte g₂ und g'₄. Die Gegengewichte g\ und g₂ können durch ein Gegengewicht Go und die Gegengewichte g₃ und g_i durch ein Gegengewicht Gu ersetzt werden; diese beiden Gegengewichte ■ sind einander gegenständig.

. Im vorliegenden Falle verbleibt aus den rundlaufenden· Gegengewichten Go und Gu je eine freie Massenkraft, die in wagerechter Richtung auf den Rahmen wirkt. Diese Kräfte, gegenläufig auf verschiedenen Seiten der Lokomotive wirkend und Kräftepaare bildend, würden Schlingermomente ergeben. Der Ausgleich dieser Kräfte erfolgt nun durch gegenständig unter i8o° zu den Gewichten Go und Gu angeordnete Gegengewichte Ro und Ru in zwei oder mehreren gekuppelten Triebrädern. Hierdurch wird die schädliche Wirkung in der wagerechten Ebene aufgehoben, und es verbleiben nur noch senkrechte Wirklingen in den Rädern, welche die Belastungen in geringen Grenzen vermindern oder vermehren und' keinerlei störende Einflüsse auf den Gang der Lokomotive ausüben.

Claims

Patent-Anspruch:

Ausgleich der gangstörenden Massenkräfte für Lokomotiven mit . stehender Kolbenkraftmaschine und nicht mit den Triebrädern unmittelbar gekuppelter Vierkurbeltriebachse, bei welcher symmetrisch zur Mittelebene die zwei inneren gegenläufigen Kurbeln rechtwinklig zu den anderen zwei ebenso weiter außen liegenden stehen, wodurch die Massenkräfte zweiter Ordnung vollständig und diejenigen erster Ordnung durch rundlaufende Gegengewichte' bis auf ein rechtwinklig zur Schubrichtung verbleibendes Kräftepaar ausgeglichen sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieses letztere durch Gegengewichte (Ru, Ro), die in zwei oder mehreren gekuppelten Triebrädern angebracht und zu denen (Gu, Go) der Triebachse gegenständig bzw. unter i8o° angeordnet sind, in wagerechter Ebene ausgeglichen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.