Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Sidor ...
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Teknisk Tidskrift
Fordringar på ventilfjädrar hos förbränningsmotorer,
särskilt flygmotorer.
Av dipl.-ing. REALF OTTESEN.
A. Inledning.
Vid konstruktion av viktiga detaljer på
hastigtgående förbränningsmotorer träda de dynamiska
kraven i förgrunden. Flygmotorerna intaga härvid en
särställning, emedan fordringarna gå ut på att
därvid arbeta med minsta möjliga vikt och höga
varvtal. vilket dynamiskt sett betyder, att låga
egensvängningstal (mjuka, elastiska konstruktioner)
komma i samklang med harmoniska sådana av lägre
ordning.
Denna företeelse är ofta undersökt och behandlad
beträffande vevaxlar och har i många fall fört till
speciella åtgärder (dämpare). Mindre undersökta äro de
verkliga fordringarna på ventilfjädrar å
hastigtgående förbränningsmotorer. Brott på ventilfjädrar till
stora flyg-, bil- och tvåtaktsmotorer uppträda ofta.
Till samma kategori höra även fjäderbrotten på
bränslepumpar.
I de flesta av dessa fall uppträda brotten, då man
uppställt små fordringar och uppträda långt innan
ut-mättningsgränsen är nådd samt låta sig vid
efterföljande undersökning ej alltid hänföra till materialfel.
Brottet ter sig alltid som ett utmattnings- eller
svängningsbrott vars utgångspunkt oftast spåras inifrån och
vars läge övervägande lokaliseras till början på
fjäderns fria varv. I detta karakteristiska fall är
orsaken till fjäderbrottet att söka i tillstötande
svängs-ningsfenomen. Som Marti, Lohr och Hussman redan
bevisat rör det sig här om resonanssvängningar,
varvid kamaxelns varvtal ligger inom resonansområdet
för ventilfjädrarnas och på heltaliga bråkdelar av des
sas egensvängningstal. Härav kan man sluta sig till,
att det handlar om konstlade svängningar. Som
framkallande orsak härtill verkar ventilöppningskurvan,
som ibland periodiskt framkallar sådana svängningar
vid fjäderns ena ände.
Dessa skadliga svängningar måste först bestämmas
med avseende på sin storleksordning, varav framgår
huruvida de utsatta ventilfjädrarnas hållfasthet får
för stora påfrestningar. Om så är fallet följer ofta,
att vid bestämda varvtal hållfastheten överskrides och
att fjädern efter en viss belastningsändring utsättes
Fig. 1. Spänningsökning k i innerfiber.
för brott. Detta inträffar i synnerhet på flygmotorer,
enär dessa ofta gå längre tid med ett konstant
varvtal, som just kan vara ett resonansvarvtal.
Ett huvudvillkor är därför, att ventilfjädrarnas
hållfasthet aldrig överskrides. De krav man har att ställa
på förhållandet, svängningstal—hållfasthet äro
ganska litet kända och skola därför belysas något
närmare.
Den andra möjligheten att genom förminskning av
resonanssvängningarna åstadkomma en sänkning av
hållfastheten är hittills icke praktiskt genomförd,
emedan betingelserna härför äro ogynnsamma hos
flygmotorerna. I fortsättningen skall påpekas
svårigheterna härmed.
B. Hållfastheten hos ventilfjädrar.
Som material för flygmotorfjädrar har kolstål av
högsta renhetsgrad visat sig lämpligast. Det svenska
OS.-betecknade materialet intar härvid en
särställning och i U. S. A. och Tyskland användes därför
nästan enbart svensk tråd till ventilfjädrar, på vilka
anspråken ställas höga. Det stora företrädet med
OS.-materialet är dess ojämförbara
hållfasthetsegenskaper, vilka hos flygmotorerna måste komma i
första hand. Alla övriga trådfabrikat, även legerade
stålsorter, visa sämre hållfasthetsvärden.
Även om hållfastheten är den viktigaste faktorn för
ventilfjädrar så är därmed icke alla krav uppfyllda.
Till följd av den stora temperaturstegring, som
särskilt-avloppsventilernas fjädrar äro utsatta för, måste
fordran på en hög sträckgräns ställas för att
förhindra en stark minskning av spänningen.
Fjädrarnas brotthållfasthet har som undergräns 140 kg/mm2
och som övre gräns 160 kg/mm2. Måttet på
hållfastheten är beroende av, förutom
materialsammansättningen, även av den fortsatta behandlingen och
särskilt ytskiktets goda beskaffenhet. Yid
betningsbehandlingarna måste noga aktgivas på, att icke
vätgas-rester kvarstanna i kornstrukturen. Materialytan på
tråden måste vara fullständigt fri från repor av
dragningen eller måste vara fri från slipningsrepor, om
tråden slipas. Det visar sig, att under drift minsta
yt-sår, vare sig det har uppkommit vid tillverkning eller
montering, lätt blir anvisning till fjäderbrott. Det är
därför nödvändigt att förse fjädrarna med ett skydd.
Hittills har det dessutom varit vanligt, att förse
fjäderns yta med ett överdrag av kadmium (på
elektrolytisk väg). Man har dock på sista tiden frångått
detta, emedan en enda kadmiumbehandling kan sänka
hållfastheten på grund av att vätgasrester, som ej
avlägsnas, kunna angripa den korniga strukturen. Den
allra största faran ligger dock däri, att vid en andra
kadmiumbehandling efter avbetning anfrätningen ökas
så att fjädertråden blir spröd och helt förlorar sin
hållfasthet. Efterbehandling med kadmium är därför
vanligen icke lämplig. I stället anbringas ett
lackskikt, som visserligen är mycket känsligt för åverkan,
men som icke angriper materialet.
4
18 jan. 1941
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
