Messpendel mit verschieblicher Aufhängung
Die Erfindung betrifft ein Messpendel, das um mindestens eine Achse an einem Träger schwenkbar gelagert ist, der selbst an einer Basis in einer zur
Schwenkachse des Messpendels senkrechten Ebene be wegbar angeordnet ist, wobei Mittel zur Dämpfung der
Schwingungen des Messpendels und der Schwingungen des Trägers vorgesehen sind.
Es ist bereits ein an einem Träger aufgehängtes
Messpendel bekannt, an dem ebenso wie an seinem
Träger eine Dämpfungsvorrichtung angebracht ist. Beide
Dämpfungsfaktoren bilden zur Erreichung eines Mini mums an Schwingungen des Messpendels ein bestimmtes
Verhältnis miteinander. Es hat sich jedoch herausge stellt, dass die fertigungstechnische Einhaltung des be stimmten Verhältnisses der Dämpfungsfaktoren erhebli che Schwierigkeiten bereitet.
Dieser Mangel wird gemäss der Erfindung dadurch -behoben, dass entweder der Träger ein rechtwinklig zur
Schwenkachse translatorisch beweglicher unter der Wir kung einer äusseren Kraft in eine Sollage gezogener
Wagen ist und dass eine einzige Dämpfungsvorrichtung in einem Abstand 1D4 von der Schwenkachse angeordnet ist, der durch die Bedingung
EMI1.1
erfüllt ist, wobei ls4 der Abstand des Schwerpunktes des Messpendels von seiner Schwenkachse und m4 und ms die Massen des Trägers und des Messpendels sind, oder dass der Träger als Pendel ausgebildet ist und dass die Dämpfungsvorrichtung in einem Abstand 1D2 von der Schwenkachse angeordnet ist, der durch die Bedingung
EMI1.2
erfüllt ist, wobei Ist der Abstand des Schwerpunktes des Messpendels von seiner Schwenkachse, lj die Länge des Trägerpendels,
me die Masse des Messpendels und hat das Massenträgheitsmoment des Trägerpendels um seine Schwenkachse sind. Die Einhaltung der Bedingung (1) oder (2) in einer Messpendelanordnung gemäss der Erfindung gewährleistet bei horizontalen Erregungsschwingungen der Basis das Auftreten von nur sehr schwachen Drehschwingungen des Messpendels, die bei einer von Rückstell- und Reibungskräften freien Lagerung des Trägers sogar Null werden können. Ist der Träger als Pendel ausgebildet, so ist vorteilhaft noch die zusätzliche Bedingung
EMI1.3
für das Massenträgheitsmoment eA1 ZU erfüllen, damit das Messpendel unter Beachtung der Gravitation g bei oder oberhalb einer Erregungskreisfrequenz Q keine oder unwesentliche Drehschwingungen um die Schwenkachse ausführt.
Auch die in der Bedingung (3) benutzten mathematischen Symbole werden in der folgenden Zeichnungsbeschreibung erläutert. Für die im allgemeinen interessierenden Frequenzbereiche wird das zweite, frequenzabhängige Glied der Bedingung (3) im Verhältnis zum ersten Glied sehr klein. Das gilt insbesondere bei höheren Frequenzen, für die die bisher bekannten Messpendel sehr empfindlich sind. Die diesbezügliche Beachtung der Bedingung (3) gestattet also, das an einem Pendel aufgehängte Messpendel über ein sehr grosses Frequenzspektrum praktisch frei von Drehschwingungen zu halten.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen.
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles im Seitenriss zur Erläuterung der bestehenden mathematischen Beziehungen,
Fig. 2 und 3 die der Fig. 1 entsprechende praktische Ausführung für den Fall, dass der Träger als Wagen ausgebildet ist,
Fig. 4 eine weitere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles im Seitenriss zur Erläuterung der mathematischen Beziehungen für den Fall, dass der Träger als Pendel ausgebildet ist und
Fig. 5 und 6 eine der Fig. 4 entsprechende praktische Ausführung.
In Fig. 1 ist auf einer Basis 28 ein Wagen 29 mit der Masse m4 auf Rollen 30; 31 verschiebbar gelagert.
Zwischen der Basis 28 und dem Wagen 29 sind Schraubenfedern 55; 56 vorgesehen, die das Bestreben haben, den Wagen 29 in der dargestellten Ausgangslage zu halten. Am Wagen 29 hängt in Lagern 35 ein um eine Achse A4A4 schwenkbares Pendel 36 mit der Masse ms und dem Schwerpunkt S4, dessen Abstand von der Achse A4-A4 mit 154 bezeichnet ist. Ausserdem ist mit dem Pendel 36 ein Dämpfungskolben 37 im Abstand 1D4 von der Achse A4-A4 verbunden, der in einem mit einem Dämpfungsmittel 38 gefüllten, an der Basis 28 angeordneten Dämfpungszylinder 39 gleitet.
Die Abstände 1D4 und 154 bilden ein Verhältnis
EMI2.1
miteinander, bei dem die Verschiebebewegung des Wagens 29 ein Minimum an Schwingungen des Pendels 36 um die Achse A4-A4 erzeugt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen einen in Kugelführungen 40 und 41 auf einer Basis 42 verschiebbar gelagerten Wagen 43. An Basis und Wagen sind zwei Federn 44 und 45 gegenüberliegend befestigt, die in der dargestellten Sollage beide in entgegengesetzter Richtung auf den Wagen 43 wirken, auf diese Weise spannen sich beide Federn gegenseitig vor. Ein Pendel 48 ist mittels Kreuzfedergelenken 49; 50 am Wagen 43 um eine Achse X5-X5 schwenkbar aufgehängt und mit einem Dämpfungskolben 51 versehen, der in einem an der Basis 42 befestigten Dämpfungszylinder 52 beweglich ist. Mit dem Pendel 48 ist in der Nähe der Aufhängung ein Zeiger 53 starr verbunden, dem gegenüber am Wagen 43 eine Skala 54 vorgesehen ist.
Neigt sich die Basis 42, so erfährt der Wagen 43 solange eine Bewegung in den Kugelführungen 40 und 41, bis die auf den Wagen ausgeübten Kräfte der Federn 44 und 45 sich ausgleichen. Gleichzeitig schwingt das Pendel 48 um eine Achse X5-X5 in eine neue Gleichgewichtslage ein, die es über den Zeiger 53 an der Skala 54 anzeigt. Die Dämpfung der infolge der Wagenbewegungen und der Eigenbewegungen des Pendels 48 auftretenden Pendelschwingungen erfolgt durch den sich im Zylinder 52 bewegenden Kolben 51.
Ist nun die Basis 42 Schwingungen parallel zu den Kugelführungen 40 und 41 ausgesetzt, so wirken sich diese praktisch nicht als Pendelschwingungen um die Achse X5-X5 aus, die Stellung des Zeigers 53 gegen über der Skala 54 wird nicht verändert, weil sich die Abstände 1D4 und 154 in dem durch die Formel (1') bestimmten Verhältnis befinden.
An einer Basis 1 ist in Fig. 4 in Lagern 2 ein Pendel 3 mit der Masse m1 um eine Achse A1-A1 schwenkbar gelagert Das Pendel 3 ist aus einer Normallage L1-L1 ausgelenkt und hat eine Länge li und einen Schwerpunkt Si, der sich im Abstand lsi von der Achse A1-A1 befindet. Ein weiteres Pendel 6 mit der Masse mo ist am Pendel 3 um eine zur Achse A1-A1 parallele Achse ArA2 schwenkbar gelagert.
Der Schwerpunkt S2 des Pendels 6 liegt im Abstand Ist von der Achse A2-A2. Ausserdem ist auf dem Pendel 6 ein Dämpfungszylinder 7 im Abstand lDg von der Achse ArA2 befestigt, der über einem mit der Basis 1 starr verbundenen Dämpfungskolben 8 gleitet. Die Dämpfung hängt im wesentlichen von einem zwischen dem Zylinder 7 und dem Kolben 8 befindlichen Ringspalt 10 sowie von einem im Zylinder 7 befindlichen Dämpfungsmittel 12 ab.
Mit den in Fig. 4 angegebenen Bezeichnungen bilden die Abstände ID2 und 1S2 ein Verhältnis
EMI2.2
bei dem trotz Horizontalschwingungen der Basis 1 das Pendel 6 ein Minimum an Schwingungen um die Achse A2A2 ausführt. i ist das Massenträgheitsmoment des Pendels 3 um die Achse A1-A1. Das Pendel 6 ist ein geometrisches Pendel und befindet sich deshalb in einer zur Normallage L1-L1 parallelen Lage.
Die Schwingungen des Pendels 6 um die Achse A2A2 sind für eine bestimmte erregende Kreisfrequenz 9 völlig beseitigt, wenn das Massenträgheitsmoment OA1 die Bedingung (3) erfüllt.
In den Fig. 5 und 6 ist an einer Basis 13 mit Hilfe von Kreuzfedergelenken 14; 15 ein Pendel 16 um eine Achse X1-X1 schwenkbar gelagert. An einem Ende des Pendels 16 ist mittels Kreuzfedergelenken 20; 21 ein zweites, um eine Achse X2-X2 schwenkbares Pendel 22 aufgehängt, das mit einem Spiegel 23 in einer Fassung 24 und mit einem Dämpfungskolben 25 versehen ist. Der Spiegel 23 ist so angeordnet, dass seine reflektierende Fläche 26 die Achse X2-X2 enthält.
Der Dämpfungskolben 25 ragt in einen an der Basis 13 befestigten Dämpfungszylinder 27 hinein. Das Verhältnis der Abstände 11)2 und ist und das Massenträgheitsmoment des Pendels 22 sind so bemessen, dass die Gleichungen (2') und (3) erfüllt sind und das Pendel 22 selbst durch Schwingungen des Pendels 16 um die Achse X1-X1 nicht zu Schwingungen um die Achse XrX2 angeregt wird.