十字頭型二衝程內燃機的製作方法

2023-06-05 03:53:16

專利名稱：十字頭型二衝程內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及十字頭型二衝程內燃機，包括帶有用於裝曲軸的主軸承的底座;裝在底座上的A-形曲軸箱，並且具有用於支承十字頭的導向平面的橫向加強板;及藉助於拉杆螺栓與底座緊固在一起的氣缸部分，該拉杆螺栓的部分長度在空心結構中延伸，該空心結構由導向平面和將導向平面後端與A-形曲軸箱的橫向加強板連接的加強件構成。
這種類型之發動機從丹麥專利No.147383中可得知，其中，A-形曲軸箱的每個橫向加強板由兩個不規則四邊形框架構成，該框架由向上延伸的一外法蘭和一內法蘭構成。這些法蘭由兩平行壁板如此地連接，即在框架內形成一空間。在每個框架上在尾端設置有導向平面，並帶有與相關的壁板成銳角延伸的平板形的加強板。兩壁板由垂直延伸的內板件進一步加強，該內板件與導向平面的加強件焊接到壁板上的地方對齊。與相鄰的導向平面及所述兩橫向壁一起，內板件形成了一個只在高度方向在A-形曲軸箱的上部延伸的空心結構。一單個拉杆螺栓朝下延伸通過每個空心結構。在橫向加強板的兩壁板之間的內加強板上進行焊接是複雜的並且昂貴的，此外，橫向加強板在發動機的縱向方向佔據相當大的空間，這就使發動機具有大的總長度。如果該發動機用作船舶的推進發動機，由於較大的發動機裝配長度使機艙加長，從而佔據本可以用於裝載貨物的空間。
在公知的帶A-形曲軸箱的十字頭型二衝程發動機中，拉杆螺栓的下端緊固在發動機底座的底部中。拉杆螺栓之這種緊固對保證發動機曲軸箱在發動機運行期間能吸收由拉杆螺栓傳遞的很大的力，從而防止氣缸部分，A-形曲軸箱與底座之間的水平面分開。
在一種已知的帶A-形曲軸箱的兩衝程十字頭型發動機中，曲軸箱的橫向加強板每個都設計作為位於一平面中並由圓柱形管截斷的壁板，每個圓柱形管道裝有一拉杆螺栓並基本上沿A形曲軸箱和底座的整個高度延伸。此外，該導向平面和拉杆螺栓管道設計為兩個不相互加強的分離元件。這種曲軸箱的橫向加強板的設計的另一個不合適的地方在於，拉杆螺栓管道在橫向方向約佔加強件柔性的90%，因此其大大地降低了加強件的橫向剛性。此外，由於尺寸很大，因此拉杆螺栓管道製造成本高。
帶有四邊形部分的曲軸箱的小型二衝程十字頭型發動機也是公知的。在這種發動機中，由橫向壁，導向平面，曲軸箱的拉杆螺栓吸收的力比帶A-形曲軸箱的大型二衝程發動機產生的力要小。此時，十字頭由垂直滑動的扇形表面控制，該扇形表面由水平延伸的加強件與單層壁形式的橫向加強件連接。該拉杆螺栓是相對小的雙杆，擰入底座上端的螺孔中。
本發明的目的是為了減少或彌補帶A形曲軸箱的大型十字頭發動機中的上述不足之處，尤其是為了提供結構緊湊，設計簡單的A-形曲軸箱，其中A-形曲軸箱的單個元件結合起來，從而使曲軸箱具有高的剛性，因此減少發動機運行期間傳遞給A-形曲軸箱相連接的元件的負荷。
為達到上述目的，根據本發明一方面之內容，對前序部分中提到的內燃機的改進的特徵在於導向平面加強件朝下延伸至A-形曲軸箱的橫向加強件的底部，並且拉杆螺栓的下端可固定於主軸承之上的水平高度的區域內的底座上。
A-形曲軸箱吸收出自拉杆螺栓應力的能力是由朝下延伸至曲軸箱底部的導向平面加強件改善，因封閉的空心結構之緣故，這還增加拉杆螺栓周圍區域的A-形曲軸箱的扭曲剛性。因為A-形曲軸箱的高的局部剛性允許大的負荷作用於曲軸箱，即不再需要讓底座承擔從在曲軸箱相當大部分範圍內固定的拉杆螺栓來的反作用力。因此底座正上方區域內A-形曲軸箱的合適的高壓縮和扭曲剛性使得可以將拉杆螺栓固定在底座之一端，儘管存在大的拉杆螺栓力。因此其優點在於底座基本上不受由拉杆螺栓力的應力作用，尤其在於當拉杆螺栓擰緊時，底座中的主軸承孔不產生變形。
在底座上及拉杆螺栓周圍區域A-形曲同箱的下部上的局部載荷可由製成單層壁板的A-形曲軸箱的橫向加強件進一步得到適當的減少。該單層壁板的至少一個壁板位於A形曲軸箱內，在該壁板的兩側都帶有一十字頭平面，兩十字頭平面與相關的加強件及壁板一起構成兩空心的結構，並且在這兩個空心結構的每一個內有一拉杆螺栓延伸。位於壁板兩側成對使用的拉杆螺栓可以使單個拉杆螺栓上的力減少約一半，並且同時在十字頭的兩側，在每個橫向內加強件處，有兩個空心結構用於承受壓縮力及力矩。
根據本發明的A形曲軸箱，比先有的A-形曲軸箱大大地簡化了製造，並且在發動機的縱向方向佔據最小的空間，同時橫向加強件具有高的橫向剛性。
根據本發明另一方面之內容，在前序部分中提到的具A-形曲軸箱的十字頭發動機之特徵在於該A-形曲軸箱的橫向加強件製成單層壁板，其至少一個壁板位於A-形曲軸箱內，在該壁板的兩側都帶有一十字頭平面，兩十字頭平面與相關的加強件及壁板一起構成兩空心結構，並且在這兩個空心結構的每一個內有一拉杆螺栓延伸。如上所述，這種設計一方面使拉杆螺栓力分布在雙倍的拉杆螺栓上，且雙倍的空心結構改善了橫向加強件的壓縮和扭曲剛性，同時也使橫向加強件製造簡單並在發動機縱向方向只佔據極小的空間。
如上所述，底座上的拉杆螺栓的載荷可由朝下延伸至A形曲軸箱的橫向加強板的底部的導向平面加強件得到適當的減小，並且藉助於將拉杆螺栓的下端固定在位於主軸承上方區域的底座中也得以適當的減小。這種結構進一步改善了A-形曲軸箱抵抗拉杆螺栓周圍區域大的局部應力的能力。
上述A-形曲軸箱由將拉杆螺栓管道與導向平面的加強件結合成一整體部分而得到更進一步之簡化。
A形曲軸箱在拉杆螺栓周圍區域的高的局部剛性可通過使每個帶相關的加強件的導向平面的下端和/或上端分別與在A-形曲軸箱的相關橫向加強件上的底部法蘭和/或頂部法蘭剛性相連而增加。本發明的實施例將參照示意附圖更詳細說明如下，其中

圖1是發動機的橫剖視圖，圖2和3是分別沿圖1所示的發動機的Ⅱ-Ⅱ線和Ⅲ-Ⅲ剖開的局部放大剖視圖;
圖4是圖1中發動機的曲軸箱之放大局部縱剖視圖。
圖1示出一大型二衝程透平增壓內燃機，具有剖面形狀為A-形的曲軸箱。在所示實施例中，該A-形曲軸箱還包括以標號3標明的氣缸部分，該氣缸部分位於中層底板4和裝載發動機氣缸套6的頂板5之間。但也可能將氣缸部分3做成一個或多個單獨的單元，其可具有垂直的外壁並裝於A形曲軸箱的頂板上，在這種情況下，該頂板構成了中層底板4。A形曲軸箱裝於發動機底座7的頂部，並且用於曲軸的主軸承8裝於該底座7中。
圖3中清楚地示出，A-形曲軸箱在每個缸之間由一連接縱向延伸的曲軸箱外壁10的貫通板9加強並且該壁板9沿高度方向從中層底板4延伸至兩水平設置的法蘭部分11，藉助於該法蘭部分11及底座上側的相應法蘭部分12，該A-形曲軸箱由螺栓緊固在一起。由於壁板9是連貫的，因此它給A-形曲軸箱帶來了高的剛性。
用於承受作用於十字頭上的橫向力的垂直導向平面13裝於壁板9上，例如由焊接固裝。在內壁板9的兩側，兩導向平面13相互橫向地對置。每個導向平面的後側由一垂直延伸的連接該導向平面與該壁板9的加強板14支承。如圖示，該加強板14可由一與壁板成銳角布置的平板件構成，但也可用具有在水平面為四分之一圓形或四分之一橢圓形的加強板，這就意味著該加強板基本上沿與壁板9成直角的方向延伸。該導向平面13，加強板14及壁板9構成具高抗扭剛性的空心結構15。
氣缸部分3和底座7藉助於拉杆螺栓16緊固在一起，該拉杆螺栓16在空心結構15內在中層底板4和A-形曲軸箱的底部之間延伸。因此，該空心結構15的作用是作為拉杆螺栓的管道，從而當發動機工作時，給A-形曲軸箱帶來所需要的抵抗由拉杆螺栓傳遞至曲軸箱的大的、變化的壓縮力之壓縮剛性。藉助於將拉杆螺栓布置於每個空心結構中，每個氣缸的燃燒爆發力在四個拉杆螺栓上均布，從而相對於在每個內壁板處只用兩個拉杆螺杆的實施例的情況，減少了單個拉杆螺杆的預緊力。A-形曲軸箱的橫向加強板作為單層壁板之設計與導板加強件及拉杆螺栓管道結合成一單獨之單元，一方面保證了在發動機縱向方向A-形曲軸箱的橫向加強板不會佔據不必要的空間;另一方面由於只有少數幾個元件需全部由外部焊接來組裝，保證了橫向加強板可由簡單的方式製造出來。
拉杆螺栓的下端適於固定在底座上側的螺孔中。這就帶來了這樣的優點，即在底座中由拉杆螺栓產生的拉伸力直接傳至A形曲軸箱，所以帶有主軸承的較低的底座部分不受這些拉伸力之影響。作為對螺孔的替代措施，在每個拉杆螺栓下部區域的底座可設計成一與向上延伸的出砂孔連接的凹腔，拉杆螺栓通過其中。拉杆螺栓的下端17此時通過將螺杆插入該凹腔中而固定。如果拉杆螺栓在底座7的上側緊固，則A-形曲軸箱在底座之正上方區域可以由完全向下伸入法蘭部分11中的加強板14帶來合適的高的剛性。該加強板14可焊接到該法蘭部分11上成由螺栓與其緊固在一起，因此該兩元件是剛性地連接的。相應地，在其上端，加強件14可剛性地連接至中層底板4上或至A-形曲軸箱上的頂部法蘭上。
由於氣缸部分3遠小於A形曲軸箱底部的寬度，因此，相對於拉杆螺栓力所需要的壓縮剛性可由沿高度方向從中層底板4延伸至頂板5的橫向壁18得到合適的提供。氣缸部分3的壓縮剛性也可通過將在氣缸部分中的螺栓管道圍住拉杆螺栓而取得。
如果拉杆螺栓按常規地固定於底座7的底部，那麼按本發明，它仍可以具有簡單的A-形曲軸箱的橫向加強板的設計的優點，即使該加強板14不完全朝下延伸到A形曲軸箱的底部也是如此，然而將拉杆螺栓固定於底座上端最優。
權利要求
1.一種十字頭型二種程內燃機，包括一帶有用於裝曲軸的主軸承的底座(7)，一個裝於底座上的A-形曲軸箱並具有用於支承十字頭導向平面(13)的橫向加強件(9)，及由拉杆螺栓(16)將其與底座緊固的氣缸部分(3)，該拉杆螺栓的部分長度在由導向平面和由加強件(14)將導向平面的後側與A-形曲軸箱的橫向加強件連接而形成的空心結構(15)內延伸，其特徵在於該導向平面加強件(14)朝下延伸至A-形曲軸箱(2)的橫向加強件(9)的底部，並且該拉杆螺栓(2)的下端(17)可固定於主軸承(8)上方區域的底座(7)上。
2.如權利要求1所述二衝程內燃機，其特徵在於A-形曲軸箱的橫向加強件製成單層壁板(9)形式，它的至少一個位於A-形曲軸箱內的壁板在其兩端帶有十字頭平面(13)，兩十字頭平面及相關的加強件(14)與壁板(9)一起形成兩空心結構(15)，並且在這兩個空心結構的每個內有一拉杆螺栓(16)延伸。
3.一種十字頭型二衝程內燃機，其包括一個帶有用於裝曲軸的主軸承(8)的底座(7)，一裝於底座上的A形曲軸箱(2)並具有用於支承十字頭導向平面(13)的橫向加強件(9)，及由拉杆螺栓(16)將其與底座緊固的氣缸部分(3)，該拉杆螺栓的部分長度在由導向平面和由加強件(14)將導向平面的後側與A-形曲軸箱的橫向加強件連接而成的空心結構(15)內延伸，其特徵在於A形曲軸箱的橫向加強件製成單層壁板(9)，其至少一個位於A形曲軸箱內的壁板在該壁板的兩側帶有十字頭平面，兩十字頭平面與相關的加強板(14)及壁板(9)一起形成兩空心結構，並在該兩空心結構的每個有一拉杆螺栓(16)在其中延伸。
4.如權利要求3所述的二衝程內燃機，其特徵在於導向平面加強件(14)朝下伸展至A形曲軸箱的橫向加強件(9)的底部，且拉杆螺栓的下端(17)可固定於主軸承(8)上方區域的底座(7)上。
5.如權利要求1，2或4中任一項所述二衝程內燃機，其特徵在於每個導向平面(13)的下端同相關的加強件一起剛性地連接到相關的A-形曲軸箱的橫向加強件上的底部法蘭(11)。
6.如前述任一權利要求所述二衝程內燃機，其特徵在於每個導向平面(13)的上端同相關的加強件一起剛性地連接到相關的A形曲軸箱的橫向加強件上的頂部法蘭(4)。
全文摘要
十字頭型二衝程內燃機包括裝於底座上的A形曲軸箱(2)及由拉杆螺栓(16)與底座緊固在一起的汽缸部分(3)。A形曲軸箱的橫向加強件由單層壁板(9)構成，其兩側帶有對置的導向平面(13)，後者的後側由與壁板焊接在一起的垂直延伸的加強件(14)支承，壁板與導向平面及加強板一起形成一空心結構(15)。一拉杆螺栓(16)朝下延伸通過每個空心結構至固定於位於主軸承上方的底座中的螺栓下端(17)。加強板(14)朝下伸到A形曲軸箱的底部。
文檔編號F16M1/08GK1093144SQ9311493
公開日1994年10月5日 申請日期1993年11月23日 優先權日1992年11月24日
發明者O·索倫森 申請人:曼.B及W柴油機公司