DE417192C - Verfahren zur Ausgleichung der Traegheitskraefte bei mehrzylindrigen Zweitaktverbrennungsmotoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Ausgleichung der Trägheitskräfte bei mehrzylindrigen Zweitaktverbrennungsmotoren. Einc vollständige Ausgleichung aller Frägheitskräfte und deren Momente, wie erstcr so auch zweiter Ordnung in Zweitaktverbrennungsmotoren mit einer geringen Zahl von Arbeits- und Hilfszylindern, ist bis jetzt noch nicht bekannt. Bei gewissen Anordnungen Belang eswohl, einertTeil der Kräfte undde-Z, ren Momente auszugleichen, die übrigen aber blieben frei. Die unausgeglichenen Kräfte und deren Momente, auch zweiter Ordnung, verursachten, w#e es viele Fälle der Praxis zeigen-, Schwankungen des Fundaments, 'des Schiffskörpers, des Wagenrahmens usw. Durch diese Schwankungen, die eine unangenehme Wirkung auf Personen ausüben, kann eine rasche Zerstörung der iti der Nähe liegenden Gebäude, des Schiffskörpers usw. herbeigeführt werden. Außerdem geht ein Teil der Leistung infolge dieser Schwankungen verloren.
• Das die Erfindung bildende Verfahren der vollständigen Ausgleichung besteht in folgendem: Die Winkel zwischen den Kurbeln der Arbeits- und Hilfszylinder (Spülpumpe, Verdichter usw.) werden gleichgemacht und die Kurbeln selbst habeneine spiegelsymmetrische Anordnung, d.h. die erste und die letzte, die zweite und die vorletzte sind gleichgerichtet und sind gleich weit von der Mitte des Motors entfernt. Die ganze Zahl der Arbeits- und Hilfszylinder ist sechs, acht oder mehr, aber in gerader Zahl. Auf der Zeichnung ist in Abb. i als Beispiel eine Anordnung von Kurbeln für Motoren mit vier Arbeitszylindern und zwei Hilfszylindern dargestellt. Die Kurbeln L II, III und IV sind Arbeitskurbeln und die Kurbeln i und 2 sind Hilfskurbeln. Die Abb. 2 zeigt die Winkel zwischen den Kurbeln für den Motor mit sechs Arbeitszylindernund zwei Hilfszylindern. Auch andere Anordnun-,gen erfüllen denselben Zweck. Es können z. B. die Kurbeln 1 und II Hilfskurbeln und die Kurbeln III, IV, i und --; Arbeitskurbeln sein. Schließlich kann auch die Ausführung so getroffen sein, daß die KurbelnI, II, III, IV und i Arbeitskurbeln sind und die Kurbel 2 die einzige Hilfskurbel ist usw. Die Gewichte der sich geradlinig bewegenden und der sich drehenden Massen der Hilfszylinder (eines oder mehreren) und ihre Kurbellängen werden so gewählt, daß sie den Gewichten der entsprechenden Teile der Arbeitszylinder und deren Kurbellängen entsprechen. Mit anderen Worten, das Produkt aus der Masse der sich geradlinig bewegenden Teile und der Kurbellänge des Hilfszylinders soll gleich sein dem Produkt derselben Teile des Arbeitszylinders. Ebenso ist das Produkt aus der Masse der sich drehenden Teile und aus der Kurbellänge des Hilfs#zylinders dem Produkt derselben Teile des Arbeitszylinders gleich. Die Längen der Hilfskurbeln können größer oder kleiner als die Längen der Arbeitszylinder oder ihnen gleich sein. Das Verhältnis der Länge der Pleuelstange zu der Kurbellänge ist in allen Zylindern, die Hilfszylinder eingeschlossen, gleichgemacht.
• Wie bekannt, sind die Trägheitskräfteerster Ordnung durch die Formel bestimmt U', 2 . l' - 111 , COS a, wo u, die Winkelgeschwindigkeit, r die Länge der Kurbel und in die Masse der sich gerndlinig bewegenden Teile sind. a ist der augenblickliche Umdrehungswinkel der Kurbel. Das Produkt r - tn ist in allen Zylindern gleich und ist deshalb der maximale Wert der Trägheitskraft in allen Zylindern gleich, die Hilfszylinder eingeschlossen. Bei gleichen Winkeln zwischen den Kurbeln ist die resultierende Kraft der Inertion aller Zylinder gleich: l% u. - r - in - cos a l# - 171 - 1 cos a z. B. für die Lage der Kurbeln auf den Abb. i und 2 1 COS a =- 2 - COS a 2 COS (a + 12(P) 2 COS (a + 240') 0 nach den Eigenschaften der Funktionen des Kosinus.
• Das Resultat wird dasselbe sein, wenn die volle Zahl der Zylinder gleich8 ist mit den '\Vinkeln. zwischen den Kurbeln#go' , bei ioZylindern ist auch die resultierende Trägheitskraft gleich Null. Bei den zur Maschinenmitte symmetrisch angeordnetenund gleichgerichteten Kurbeln wird das Moment der Trägheitskraft erster Ordnung für jede Kurbel, die sich rechts von der Mitte befindet, durch das gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Moment der in-gleicher Entfernung von der Mitte links liegenden Kurbel ausgeglichen. Also ist das resultierende Moment der Kräfte erster Ordnung gleich Null. Die Kräfte der zweiten Ordnung werden durch die Formel bestimmt wol die Länge der Pleuelstangeist. Das Produkt ist in allen Zylindern, die Hilfszylinder eingeschlossen, gleich, im Motor mit einer Zahl von sechs Zylindernundmehr, aber in gerader Zahl und mit gleichen Winkeln zwischen den Kurbeln.
• Die resultierende Kraft der Inertion der zweiten Ordnung ist gleich: z. B. für die Lage der Kurbeln auf den Abb. i und 2 COS 2 0, = 2 COS 2 a + 2 COS 2 (1 + 120') + 2 COS 2 (a + nach den Eigenschaften der Funktionen des Kosinus. Das Resultat wird dasselbe sein, wenn die volle Zahl der Zylinder gleich 8 ist mit den Winkeln go' -, bei i o Zylindern usw. ist die resultierende Trägheitskraft zweiter Ordnung gleich Null. Die Kräftemomente der zweiten Ordnung sind ebenfalls Null, wie es für Momente der ersten Ordnung der Fall ist, dabeiVerdopplung der«\#linkel diespiegelsymmetrische Anordnung der Kurbeln nicht geändert wird.
• Die Trägheitskräfte der sich drehenden Teile sind gleich: wo M, die Masse der sich drehenden Teile des entsprechenden Zylinders ist. Das Produkt r - m, ist in allen Zylindern dasselbe., und bei gleichen Winkeln, zwischen den Kurbeln und deren Zahl sechs und mehr ist die resultierende Trägheitkraft gleich Null. Die Momente der Zentrifugalkräfte wegen der spiegelsymmetrischen Anordnung der Kurbeln sind ebenfalls gleich Null.
• Mit anderen Worten sind alle Trägheitskräfte erster und zweiter Ordnung und die Zentrifugalkräfte der sich drehenden Teile und deren Momente vollständig ausgeg chen, LIii wodurch der Motor und dessen Fundament vor Schwankungen geschüt7t sind. Die wegen des Zusammenfallens einiger Arbeitskurbeln entstehende Verschlechterung der Gleichmäßigkeit der Motorantriebe kann leicht durch Auf- stellen eines schweren Schwungrades ausgeglichen werden.

Claims (1)

1. PATENT-AN SPRUCH-Verfahren zur Ausgleichung der Trägheitskräfte bei mehr7ylindrigen Zweitaktverbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichteten von sechs, acht, zehn und mehr Arbeits- und Hilfskurbeln symmetrisch zur Mitte der Maschine angeordnet sind und daß das Produkt der Massen -, der sich geradlinig bewegenden und der sich drehenden Teile und der Kurbellängen üi allen Zylindern, in Arbeits- und Hilfszylindern künstlich gleichgemacht ist, wobei das Verhältnis der Länge der Pleuelstange zu der Kurbellänge in allen Zylindern gleich ist.