DE1167433B

DE1167433B - Shaft for connecting a prime mover to a single-phase alternating current generator, of which at least one of the two machines has a pulsating or alternating torque

Info

Publication number: DE1167433B
Application number: DEL37038A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Hagedorn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-09-14
Filing date: 1960-09-14
Publication date: 1964-04-09

Description

Welle zur Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Einphasen-Wechselstrom-Generator, von denen wenigstens eine der beiden Maschinen ein pulsierendes oder wechselndes Drehmoment hat Der Läufer eines elektrischen Generators und die umlaufenden Teile der mit diesem Läufer verbundenen Antriebsmaschine stellen mitsamt der dazwischenliegenden Verbindungswelle ein Drehschwingungssystem dar, wobei die Verbindungswelle die Drehfeder bildet. Das pulsierende Drehmoment, sowohl des Generators als auch beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, bildet die Erregerkraft für erzwungene Drehschwingungen dieses Systems.Shaft for connecting a prime mover to a single-phase alternating current generator, of which at least one of the two machines is pulsating or alternating The rotor of an electric generator and the rotating parts have torque the drive machine connected to this rotor, together with the one in between Connecting shaft represents a torsional vibration system, the connecting shaft being the torsion spring forms. The pulsating torque, both of the generator and for example an internal combustion engine, forms the excitation force for forced torsional vibrations this system.

Um Resonanzerscheinungen innerhalb dieses Schwingungssystems mit Sicherheit zu vermeiden, ist es bekanntlich erforderlich, dafür zu sorgen, daß die sogenannte Eigenfrequenz des Schwingungssystems nicht in der Nähe der Frequenz der erregenden Kraft liegt, bzw. daß die zu vergleichenden Frequenzen nicht ein ganzzahliges Vielfaches voneinander bilden. Man erhält bei Einhaltung dieser Bedingung meist entweder kurze starke Verbindungswellen oder aber lange Verbindungswellen kleinen Durchmessers. Beides ist unerwünscht. Die kurze Welle mit großem Durchmesser muß im allgemeinen kürzer bemessen werden, als dies im Hinblick auf den Gesamtaufbau zulässig ist, während die lange Welle einen zu großen Platzbedarf des gesamten Maschinensatzes zur Folge hat.About resonance phenomena within this oscillation system with certainty to avoid, it is known to be necessary to ensure that the so-called Natural frequency of the vibration system not close to the frequency of the exciting one Force, or that the frequencies to be compared are not an integral multiple from each other. If this condition is met, either short ones are usually obtained strong connecting shafts or long connecting shafts with a small diameter. Both are undesirable. The short, large diameter shaft must generally are designed to be shorter than is permissible with regard to the overall structure, while the long shaft takes up too much space for the entire machine set has the consequence.

Besonders kritisch ist das bei Bahnumformersätzen, also bei Kombinationen elektrischer Maschinen, die mit verschiedenen Frequenzen arbeiten, insbesondere mit solchen von 162/s und 50 Hz. Hier treten nämlich außer der Betriebsfrequenz weitere vier kritische Frequenzen auf. Erschwerend kommt hinzu, daß im Kurzschlußfall die dann auftretenden, besonders großen Kräfte eine außergewöhnlich sorgfältige Abstimmung des Maschinensatzes verlangen. Diese Abstimmung ist daher bei den Bahnumformersätzen besonders schwierig.This is particularly critical with railway converter sets, i.e. with combinations electrical machines that work at different frequencies, in particular with those of 162 / s and 50 Hz. This is where the operating frequency occurs another four critical frequencies. A further complication is that in the event of a short circuit the then occurring, particularly great forces, an extraordinarily careful one Request coordination of the machine set. This coordination is therefore with the railway converter sets particularly difficult.

Die Verwendung federnder Wellen, die aus einer Hohlwelle und einer darin geführten, mit dieser über flanschartige Zwischenstücke drehfest verbundenen zweiten Welle bestehen, ist bekannt. Der Zweck dieser Anordnungen ist jedoch darin gesehen worden, die Räder des die Wellen verbindenden Getriebes in einem kleinen Raum anzuordnen und außerdem Resonanzerscheinungen vom Getriebe fernzuhalten.The use of resilient shafts, which consist of a hollow shaft and a guided therein, non-rotatably connected to this via flange-like spacers second wave is known. However, the purpose of these arrangements is therein seen the wheels of the transmission connecting the shafts in a small one To arrange space and also to keep resonance phenomena away from the transmission.

In einem anderen ähnlichen Fall ist vorgeschlagen worden, die genannte Anordnung statt eines Flansches mit einer Kupplung auszubilden und dabei die Hohlwelle auf den beiden Enden der inneren zweiten Welle abzustützen. Damit ergibt sich aber. für beide Wellen nahezu die gleiche Biegeeigenfrequenz, außerdem werden die Reibungskräfte außerordentlich erhöht.In another similar case it has been suggested that said Form arrangement instead of a flange with a coupling and thereby the hollow shaft on the two ends of the inner second shaft. But this results. almost the same natural bending frequency for both shafts, and the frictional forces extraordinarily increased.

Bei diesen beiden bekannten Anordnungen war jedoch die Ausschaltung von Resonanzerscheinungen nicht maßgebend für ihre Dimensionierung. Da die anderen genannten Nachteile außerdem sehr groß sind, hat man diese Anordnungen auch beispielsweise bei Bahnumformersätzen nicht verwenden können.In these two known arrangements, however, was the switch-off of resonance phenomena are not decisive for their dimensioning. There the other The disadvantages mentioned are also very great, these arrangements are also available, for example cannot be used with railway converter sets.

Andererseits hat man zur Unterdrückung von Resonanzerscheinungen an längeren Wellen diese mit einer Kupplungsvorrichtung versehen, mit deren Hilfe nach Maßgabe der bei den verschiedenen Drehzahlen sich einstellenden Schwingungsverhältnisse die Arbeit über einen Wellenstrang geleitet werden kann, welcher keine kritischen Schwingungen verursacht. Man hat also nicht nur einen Wellenstrang, sondern eine ganze Reihe von Wellensträngen angeordnet und außerdem eine Kupplung vorgesehen, wodurch die ganze Anlage erheblich verteuert wird.On the other hand, one has to suppress resonance phenomena longer shafts this provided with a coupling device, with the help of which after Determination of the vibration conditions that arise at the various speeds the work can be conducted over a wave train, which is not critical Causes vibrations. So you don't just have one strand of waves, but one whole series of shafts arranged and also a coupling provided, which makes the whole system considerably more expensive.

Gegenstand der Erfindung ist eine Welle zur Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Einphasen-Wechselstrom-Generator von vorwiegend 162/s Hz, wobei wenigstens eine der beiden Maschinen ein pulsierendes oder wechselndes Drehmoment hat und ihr Läufer auf einer Hohlwelle, in der eine Innenwelle steckt, gelagert ist, wobei die Hohl- und die Innenwelle an dem einen Ende drehfest miteinander verbunden sind, während an dem anderen Ende der Innenwelle die Energie eingeleitet oder weitergeleitet wird. Erfindungsgemäß sind beide Maschinenläufer auf Hohlwellen gelagert, deren Enden durch eine gemeinsame durchgehende Torsions-Innenwelle miteinander verbunden sind. Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Welle läßt sich die Eigenfrequenz des aus einer Antriebsmaschine und einem Generator bestehenden Maschinensatzes sehr weit verringern, obwohl der Platzbedarf in axialer Richtung außerordentlich gering ist. Die Innenwelle kann dabei zwecks Kupplung weiterer Maschinen über die Verbindung mit der hohlen Welle hinaus fortgesetzt werden.The invention relates to a shaft for connecting a drive machine with a single-phase alternating current generator of predominantly 162 / s Hz, with at least one of the two machines has a pulsating or alternating torque and you The rotor is mounted on a hollow shaft in which an inner shaft is inserted, the The hollow shaft and the inner shaft are non-rotatably connected to one another at one end, while at the other end of the inner shaft the energy is introduced or passed on will. According to the invention, both machine rotors are mounted on hollow shafts whose Ends connected to one another by a common continuous torsion inner shaft are. With the shaft designed according to the invention, the Natural frequency of the machine set consisting of a prime mover and a generator reduce very far, although the space requirement in the axial direction is extraordinary is low. The inner shaft can be used for the purpose of coupling other machines Connection with the hollow shaft can be continued beyond.

Für den Fall, daß ein Gehäuse federnd gelagert ist, wie es bei Einphasen-Wechselstrom-Generatoren meist der Fall ist, oder die beiden Fundamente getrennt sind, ist es vorteilhaft, Hohl- und Innenwelle nicht starr, sondern über eine wohl drehsteife, aber Winkelverstellungen der beiden Wellen zulassende Kupplung, z. B. eine Zahnhülsenkupplung, zu verbinden.In the event that a housing is resiliently mounted, as is the case with single-phase alternating current generators is usually the case, or the two foundations are separate, it is advantageous to Hollow and inner shaft not rigid, but rather via a torsionally rigid, but angular adjustment the two shafts permitting coupling, z. B. a toothed sleeve coupling to connect.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Wellenanordnung nach der Erfindung dargestellt, und zwar als schematische Anordnung mit jeweils auf einer Hohlwelle gelagerten Antriebsmaschine und auf einer anderen Hohlwelle gelagertem Generatorläufer, wobei die Innenwelle zwischen beiden Maschinen durch ein besonderes Lager geführt ist.In the drawing is an embodiment of a shaft arrangement shown according to the invention, as a schematic arrangement with each Drive machine mounted on a hollow shaft and on another hollow shaft mounted generator rotor, with the inner shaft running between the two machines a special warehouse is run.

Danach ist an beiden Stirnseiten 1 und 2 der Innenwelle 3 je eine Hohlwelle 4 und 5 in einer der eben geschilderten Arten angeflanscht. Die Hohlwelle 5 kann dabei beispielsweise den Läufer 6 eines nicht dargestellten Wechselstromgenerators und die Hohlwelle 4 den Läufer 7 einer nicht dargestellten Antriebsmaschine tragen. Die Innenwelle 3 wird zweckmäßig in einem Zwischenlager 8 geführt, während zur Lagerung der Hohlwelle 4 die beiden Lager 9 und 10 sowie zur Lagerung der Hohlwelle 5 die Lager 11 und 12 dienen.Thereafter, a hollow shaft 4 and 5 is flanged on each of the two end faces 1 and 2 of the inner shaft 3 in one of the types just described. The hollow shaft 5 can, for example, carry the rotor 6 of an alternating current generator (not shown) and the hollow shaft 4 can carry the rotor 7 of a drive machine (not shown). The inner shaft 3 is expediently guided in an intermediate bearing 8, while the two bearings 9 and 10 are used to support the hollow shaft 4 and the bearings 11 and 12 are used to support the hollow shaft 5.

Claims

Claim: Shaft for connecting a prime mover with a single-phase alternating current generator of predominantly 16 '= / :; Hz, whereby at least one of the two machines has a pulsating or alternating torque and its rotor is mounted on a hollow shaft in which an inner shaft is inserted, the hollow and inner shaft being connected to one another in a rotationally fixed manner at one end, while at the other The energy is introduced or passed on at the end of the inner shaft, characterized in that both machine rotors are mounted on hollow shafts, the ends of which are connected to one another by a common continuous torsion inner shaft. Documents considered: German utility model No. 1750 077; Swiss patents No. 172148, 219 474; British Patent No. 209,914; French patent specifications No. 805 626, 939 675 and addition No. 56150 to French patent specification No. 999179.