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Einrichtung zum Massenausgleich bei Kurbeltrieben.
Die bekannten Einrichtungen zum Massenausgleich bei Kurbeltrieben und andern hin und her gehend bewegten Massen besitzen den Nachteil, dass sie durch Verwendung von Gegengewichten wohl die freien Kräfte in der Schubrichtung ausgleichen, dass aber bei dieser Gelegenheit freie Kräfte in einer um 900 gegen die Schubrichtung verdrehten Richtung oder freie Momente in das System kommen.
Zum andern Teil sind es theoretische Lösungen, die sich konstruktiv kaum beherrschen lassen und denen infolgedessen die wirtschaftliche Anwendbarkeit fehlt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Massenausgleich in Kurbeltrieben, die bei hin und her gehenden Massen in Verwendung kommen kann und die es gestattet, mit mathematischer
Genauigkeit für unendliche Schubstangenlänge alle freien Kräfte und Momente vollständig auszugleichen und so die bei endlicher Schubstangenlänge verbleibenden freien Kräfte als allein übrig- bleibende auch bei höheren Maschinendrehzahlen zu beherrschen.
Erfindungsgemäss ist zu diesem Zweck gegenüber dem Kurbelzapfen (um 180 gegen ihn ver- setzt) ein mit der Kurbelwelle rotierendes Gegengewicht angeordnet, das, reduziert auf den Kurbel- radius, die halbe Masse der hin und her gehenden Teile besitzt, weiter zwei in entgegengesetzter Drehrichtung gegen die Kurbelwelle, aber mit der gleichen Umdrehungszahl rotierende Ausgleichsgewichte, die je ein Viertel der Masse der hin und her gehenden Teile besitzen und seitwärts von der Schwingung- ebene der Pleuelstange oder in dieser Ebene angeordnet werden.
Die Gegengewichte an der Kurbelwelle können dabei direkt an den Kurbelschenkeln oder an andern passenden Stellen angeordnet werden, und es ist auch möglich, die Gegengewichte mit gegenläufiger Drehung innerhalb oder ausserhalb der Kurbelwellenlager anzuordnen.
In der Zeichnung ist die Einrichtung zum Massenausgleich gemäss der Erfindung in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teil- ansicht eines nach der Erfindung ausgestalteten Kurbeltriebes. Fig. 2 und 3 zeigen die Teilansicht und
Draufsicht eines nach der Erfindung ausgeglichenen Triebwerkes mit schrägliegender Verbindungslinie der Zahnradmittelpunkte. Fig. 4 zeigt das Schema für den Sonderfall der Lage der Verbindungs- linie in der Schubrichtung und Fig. 5 senkrecht darauf.
In den Fig. 1-5 bezeichnet A die Kurbelwelle, welche mittels der Pleuelstange B die hin und her gehenden Massen C antreibt. Auf der Kurbelwelle ist ein Zahnrad D angebracht, welches zwei andere Zahnräder E und F mit gleicher Drehzahl aber in entgegengesetzter Drehrichtung antreibt.
Auf den Wellen dieser Zahnräder sind Gegengewichte G und H von je einem Viertel der Masse der hin und her gehenden Teile angeordnet, die Kurbelwelle trägt die Gegengewichte I und K, deren Masse je einem Viertel der hin und her gehenden Teile entspricht.
Die Wirkungsweise ist folgende :
Rotiert die Kurbelwelle in der gezeichneten Richtung, so tritt eine freie Massenkraft P auf (Fig. 4), die in der Schubrichtung wirkt und deren jeweiligerwert bei unendlicher Pleuelstangenlänge gleich der in die Schubrichtung fallenden Komponente eines gegenüber dem Kurbelzapfen angebracht gedachten Gewichtes von der Masse der hin und her gehenden Teile ist. Da dem Kurbelzapfen bei der erfindungsgemässen Ausführung gegenüber aber nur ein oder mehrere Gegengewichte von zusammen der Hälfte der hin und her gehenden Massen angeordnet wird, erzeugen diese Gewichte bei der Rotation
Fliehkräfte Q, deren Richtung in der des Kurbelarms liegt und deren Grösse der halben maximalen freien Kraft Plmax der hin und her gehenden Massen gleich ist.
Die von den Zahnrädern E und F
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angetriebenen Gegengewichte G und H erzeugen bei der Rotation Fliehkräfte Ql und Qu, welche in der Richtung ihrer Kurbelarme wirken und deren Grösse je ein Viertel der maximalen freien Massenkraft der hin und her gehenden Masse ist, da-wie früher beschrieben-jedes dieser Gegengewichte die Masse eines Viertels derjenigen der hin und her gehenden Teile hat.
Da die Resultierende der beiden Fliehkräfte Qi und Q2 stets durch das Kurbelwellenmittel gehen muss und der Grösse nach Ri den halben Wert von Panas besitzt, der Richtung nach aber symmetrisch zur Fliehraft Q liegt, welche die rotierenden Kurbelgewichte erzeugen, so ergibt sich als Gesamtresultierende aus den drei Fliehkräften Q, Qi und Q2 eine Kraft, deren Grösse gleich ist der freien Massenkraft der hin und her gehenden Teile und die in entgegengesetzt gleicher Richtung wirkt.
Es gleicht sich somit die freie Massenkraft P vollständig mit den drei Fliehkräften der Gegengewichte aus, ohne dass ein freies Moment in das System kommt.