Crosshead

Stempel kører med og uden krydshoved

Tværhovedet er et maskinelement , der bruges i krankdrev . Det kobler den translatorisk oscillerende (frem- og tilbagegående) stempelstang med den translationelle og roterende oscillerende (samtidigt stadig svingende) forbindelsesstang og findes hovedsageligt på store stempelmotorer .

Arbejdsprincip

Kinematik af et stempeldrev med og uden krydshoved

Stempelstangens akser og forbindelsesstangens akser skærer hinanden på samme plan. Tværhovedet har et separat glideleje og er stift forbundet med stemplet via stempelstangen. Forbindelsesstangen svinger rundt om tværhovedet og er forbundet med krumtapakslen .

Tværhovedet absorberer de kræfter, der virker lodret og lateralt på krumtapakslen ( krumtap ). Det holder stemplet fri for sidekræfter. Som et resultat kan stemplet gøres meget fladt (skivestempel), og de varme cylinder og stempelløbsoverflader er mindre belastede. I tilfælde af stempelstemplemaskiner overtager stempelskørtet rollen som tværhovedet og overfører sidekræfter til cylinderen. Maskiner med oscillerende cylindre kan klare sig uden krydshoved. Stempelstangen griber direkte ind på håndsvinget, og cylinderen udfører en svingende bevægelse.

Bevægelsessekvensen for et krumtapdrev med et tværhoved er det samme som for et krumtapdrev uden et tværhoved med forbindelsesstang af samme længde. ^[1]

Ansøgninger

Crosshead af en dampmaskine

Tværhoved af et damplokomotiv

Tværhovedet bruges hovedsageligt i totakts store dieselmotorer og stempeldampmotorer ^[2] . Dette er relateret til flere ejendomme:

• Slaget kan forlænges efter behov for en given boring. For totaktsmotorer er 3 ... 4,2 gange slaglængden almindelig ^[3] . I modsætning hertil er stemplets slag begrænset af afbøjningen af ​​forbindelsesstangen.
• På grund af de store bevægelige masser og den samlede højde er processen kun egnet til hastigheder på langsomme rotorer (op til 300 min ^-1 ). Store dieselmotorer drager dog fordel af, at
  • forbrændingsprocessen muliggør meget gode termiske effektiviteter (højeste samlede effektivitet op til 55%, ca. 158 g / kWh ^{[3] [4]} )
  • for skibe kan krumtapakslen uden transmission (og dermed tab af effektivitet) direkte til skibets propel virke
• Stempelstangens lige føring gør det let at forsegle krumtapmekanismen fra cylinderen. Dette har flere fordele:
  • Forsegling af krumtapakslen og tværhovedet mod de varme udstødningsgasser og rester forårsaget af blow-by- tab på stemplet. Smøremidler til stempelringene og til krumtapakslen kan adskilles. Der kan bruges billige brændstoffer, der brænder med et højt askeindhold . Stempelringe kræver højere kvalitet (især med hensyn til temperatur, asketolerance og andre tilsætningsstoffer) olie end krumtapakslen.
• Den lige stempelstang muliggør konstruktion af dobbeltvirkende maskiner, hvor stemplet i den samme cylinder skiftevis er under tryk fra begge sider. Dette eliminerer inaktive slag, øger effekttætheden og drejningsmomentkurven bliver mere jævn. To-cylindrede dampmaskiner med en 90 ° crank offset kan starte fra enhver position og kan også være designet til at være reversible (rotationsretning). Dobbelt handling er reglen med dampmaskiner. Dobbeltvirkende forbrændingsmotorer kunne ikke sejre på grund af den højere termiske belastning (køleproblemer). Det er imidlertid ganske almindeligt at adskille kompressionskammeret i bunden og forbrændingskammeret øverst.
• Stemplet er frit for sidekræfter. Stemplet kan gøres fladt og enkelt (kort stempelskørt, ingen samling, ingen stempelstift) og kender ikke stemplet vippe, når det passerer gennem top dødpunkt (TDC).

I tilfælde af mindre motorer bruges krydshovedet i den modsatte stempelmotor fra Golle Motor AG på en ny og patenteret måde.

litteratur

• Leo Hagedorn, Wolfgang Thonfeld, Adrian Rankers: Konstruktiv Getriebelehre , 12. udgave, Springer, Heidelberg, 2009, ISBN 978-3-642-01613-4 .
• Hans Jörg Leyhausen: Håndværksmestereksamen i bilhandel del 1, 12. udgave, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1991, ISBN 3-8023-0857-3 .
• Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Expertise in automotive engineering, 27. udgave, Europa-Lehrmittel Verlag, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1 .

Weblinks

Commons : Crosshead Steam Engines - Samling af billeder, videoer og lydfiler

Commons : Cross Head Piston Drive - Samling af billeder, videoer og lydfiler

Individuelle beviser

1. ↑ Leo Hagedorn, Wolfgang Thonfeld, Adrian rankers: Konstruktiv Getriebelehre. 2009, s. 21
2. ↑ Se GP Merker, R. Teichmann (red.), " Fundamentals of Internal Combustion Engines ", 7. udgave 2014, afsnit 3.8 " Store dieselmotorer ", Springer Fachmedien Wiesbaden, ISBN 978-3-658-03194-7
3. ↑ ^{a b} Klaus Mollenhauer, Helmut Tschöke, " Handbuch Dieselmotoren ", 3. udgave 2007, afsnit 18.4.1.3 " Egenskaber ved moderne totakts langsomme løbere", Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-540-72164-2
4. ↑ MAN G95ME-C9.6 opererede med HFO ( Memento fra 26 maj 2018 i Internet Archive )