DE1575388C

DE1575388C - Wave guidance for a ship propulsion

Info

Publication number: DE1575388C
Authority: DE
Inventors: Wladimir 6000 Frankfurt Rasch
Original assignee: The Battelle Development Corp , Co lumbus, Ohio (V St A )
Publication date: 1971-08-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenleitung für einen Schiffsantrieb, auf der schwingungsdämpfendes Material zur Drehschwingungsdämpfung aufgetragen ist.The invention relates to a shaft line for a ship propulsion system, on the vibration-damping Material for torsional vibration damping is applied.

In Schiffsantriebsanlagen, hauptsächlich bei Antrieb durch Großmotoren, aber auch bei Getriebearilagen treten oft kritische Drehzahlen in den Fahrbereichen auf, in denen die Motoren oder die Motoroder Getriebemasse gegen die Propellermasse schwingen. Die durch solche kritische Drehzahlen (Resonanzen) hervorgerufenen zusätzlichen Materialspannungen, d. h. zusätzlichen Torsionsmomente, in der Antriebswelle überschreiten in vielen Fällen die zulässigen Werte oder können Getriebegeräusche, z. B. Zahnklappern, hervorrufen. In der Praxis wird diesen Erscheinungen durch Drehzahlsperr- und Schonbereiche begegnet. Solche Sperr- oder Schonbereiche schränken aber naturgemäß den Einsatzbereich der ganzen Anlage ein. ' "· 'In ship propulsion systems, mainly in propulsion Due to large engines, but also with gear units, critical speeds often occur in the driving areas in which the motors or the motor or gearbox mass vibrate against the propeller mass. The additional material stresses caused by such critical speeds (resonances), d. H. additional torsional moments in the drive shaft exceed the permissible in many cases Values or transmission noises, e.g. B. chattering teeth. In practice this will be Appearances due to speed lock and protection areas encountered. Such restricted or protected areas naturally restrict the area of application of the whole plant. '"·'

■Es ist bekannt, daß durch Verändern der Massen, hauptsächlich des Sehwungrades am Motor oder des Propellers oder durch Verstärken oder Schwächen der Antriebswelle, diese kritischen Drehzahlen in die weniger benutzten Drehzahlbereiche'verlagert werden können. Die damit an Hand gegebenen Möglichkeiten sind jedoch sehr beschränkt, da sowohl den Massenänderungen ,als auch einer Änderung der Abmessungen der Welle aus wirtschaftlichen und konstruktiven Gründen in der Praxis enge Grenzen gesetzt sind.■ It is known that by changing the masses, mainly of the flywheel on the engine or the propeller or by strengthening or weakening of the drive shaft, these critical speeds are shifted to the less used speed ranges be able. However, the possibilities given on hand are very limited, as both the mass changes , as well as a change in the dimensions of the shaft for economic and structural reasons Reasons are narrow limits in practice.

Auch die bisher bekannten Maßnahmen zur Schwingungsdämpfung durch Einsatz von Dämpfungsbelägen, wie sie beispielsweise zur Dämpfung von Vibrationen in Blechen verwendet werden, sind für eine Dämpfung von Torsionsschwingungen in Antriebswellen nicht geeignet, da die erforderliche Dicke des Dämpfungsmaterials in diesem Fall eine untragbare Vergrößerung des Durchmessers der Welle bedingen würde. · "■' ·■■■·■' The previously known measures to dampen vibrations by using damping linings, such as those used for damping vibrations in sheet metal, are not suitable for damping torsional vibrations in drive shafts, since the required thickness of the damping material in this case results in an unacceptable increase in the diameter of the Wave would require. · "■ ' · ■■■ · ■'

Gleiche Schwierigkeiten ergeben sich mit der Einrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 071 424. Hier werden schwingende Massen über Dämpfungskörper aus eigengedämpftem elastischem Material mit der Welle verbunden. Zum einen erbringen die Dämpfungskörper keine ausreichende Dämpfung bei der Übertragung großer und größter Drehmomente; zum anderen würde ihre Anbringung an Wellenleitungen wiederum eine übermäßige Vergrößerung des Wellenleitungsdurchmessers herbeiführen. So wird auch im Zusammenhang mit der bekannten Einrichtung die Anordnung der Dämpfungskörper mit den Massen ' r. gesonderten Scheiben vorgeschlagen. Aus der deutschen Auslegeschrift 1187 500 ist eine Kardanwelle bekannt, bei der zwei an den Flanschen angeordnete Gummimuffen mit -einer 'aufgezogenen Stählhülse zur Torsionsschwingungsdämpfung herangezogen werden. Auch hier ist die Dämpfungsfunktiön ;uf eine hochelastische Masse und eine feste Masse enter Trennung beider Massen aufgeteilt. ■The same difficulties arise with the device for damping torsional vibrations according to German Auslegeschrift 1 071 424. Here, vibrating masses are connected to the shaft via damping bodies made of self-damped elastic material. On the one hand, the damping bodies do not provide sufficient damping when transmitting large and large torques; on the other hand, their attachment to waveguides would in turn lead to an excessive increase in the waveguide diameter. Thus, in connection with the known device, the arrangement of the damping bodies with the masses' r. suggested separate disks. From the German Auslegeschrift 1187 500 a cardan shaft is known in which two rubber sleeves arranged on the flanges with a steel sleeve pulled on are used to dampen torsional vibrations. Here, too, the damping function is divided into a highly elastic mass and a solid mass, separating the two masses. ■

Schließlich -ist es ^aus der 'USÄ-Pätentschrift 1 Ö01 165 bekannt;^: eine¹ Antriebswelle·- an¹ 'den Jchwingungsbäuchen mit^;zusäizlichen Ringen zu.vershen. Durch diese Maßnahme' tritt' jedoch· eine dämpfung praktisch nicht auf, es werden vielmehr üe Eigenfrequenzen der Welle in andere Bereiche eriagert.Finally, it is known from the USÄ patent specification 1 Ö01 165; ^: a ¹ drive shaft - at ¹ 'with the oscillation bulges ^; Provide additional rings. Due to this measure, however, there is practically no attenuation; rather, natural frequencies of the wave are transferred to other areas.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vellenleitung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der ohne ins Gewicht fallende Veränderung des Wellenquerschnitts und ohne Anordnung mehrerer verschiedener Teile eine wirksame Dämpfung von Drehschwingungen in vereinfachter Form erzielt werden kann.The object of the invention is to provide a shaft line of the type mentioned at the beginning create, with the without significant change in the shaft cross-section and without arrangement several different parts effective damping of torsional vibrations in a simplified form can be achieved.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der Wellenleitung mit dieser fest verbundene oder einstückig mit dieser ausgebildete starre steg- oder zapfenartige Elemente in im wesentlichen ίο regelmäßigen Abständen angeordnet sind, wobei die Zwischenräume zwischen den Elementen mit dem Dämpfungsmäterial ausgefüllt sind und die Elemente im Bereich der äußeren Oberfläche des Dämpfungsmaterials enden. · This object is achieved according to the invention in that it is firmly connected to the waveguide or rigid web-like or peg-like elements formed in one piece with this substantially ίο are arranged at regular intervals, with the Gaps between the elements are filled with the damping material and the elements end in the area of the outer surface of the damping material. ·

Bei einer derartigen Ausbildung der Oberfläche einer Wellenleitung wird bei auftretender Torsionsverformung der Welle das Dämpfungsmaterial insbesondere durch die Einleitung der Schwingungsenergie auf radialem Wege vergleichsweise stark verao formt und der schwingenden Welle ein ins Gewicht fallender Energiebetrag durch Überführung in Wärme irreversibel entzogen. Auf diese Weise wird eine relativ große Dampfung erzielt, wodurch nur kleine Schwingungsamplituden möglich sind. Die Erfindung erbringt den Vorteil, daß sich die Abmessungen der erfindungsgemäßen Wellenleitung im Rahmen herkömmlicher Wellenleitungen bewegen.With such a design of the surface of a waveguide, when torsional deformation occurs of the wave, the damping material is comparatively strong, especially due to the introduction of the vibration energy in a radial way and the vibrating wave forms a significant amount of energy by converting it into heat irreversibly withdrawn. In this way, a relatively large attenuation is achieved, whereby only small Oscillation amplitudes are possible. The invention has the advantage that the dimensions of the Move waveguide according to the invention within the framework of conventional waveguides.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die mit dem Dämpfungsmaterial gefüllten Zwischenräume an den Stellen der Wellenleitung angeordnet sind, an denen die größten Beanspruchungen auftreten, also an Stellen mit geringem Wellendurchmesser, also dort, wo die maximalen Verformungen der Welle auftreten. An dieser Stelle wird am besten die Verformungsenergie auf das Dämpfungsmäterial übertragen.According to a further feature of the invention it is provided that with the damping material filled spaces are arranged at the points of the waveguide where the largest Stresses occur, i.e. at points with a small shaft diameter, i.e. where the maximum Deformations of the shaft occur. At this point, the deformation energy is best transfer the damping material.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine genutete Wellen deren Nuten mit Dämpfungsmaterial gefüllt sind,The invention is explained in more detail in the following description of several exemplary embodiments with reference to the schematic drawings. Here shows
1 shows a grooved shaft whose grooves are filled with damping material,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II der Fig. t, Fig. 3 eine Welle mit aufgesetzten Stegen, deren Zwischenräume ebenfalls mit Dämpfungsmaterial gefüllt sind, ^{; !} FIG. 2 shows a section along line H-II in FIG. 3 ^{; !}

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3, F i g. 5 eine Welle mit aufgesetzten Bolzen und dazwischen angeordnetem Dämpfungsmaterial undFig. 4 is a section along line IV-IV of Fig. 3, F i g. 5 a shaft with attached bolts and in between arranged damping material and

F i g. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der F i g. 5. Gemäß F i g. 1 ist eine zunächst glatte Wellenleitung 1 in Richtung ihrer Längsachse genutet. Die zwischen den Stegen 30 der Nuten gebildeten Zwischenräume 21 sind mit einem viskoelastischen Dämpfungsmaterial 11 gefüllt. Eine größere Anzahl schmäler Zwischenräume ist dabei vorteilhaft, da dadurch die Steifigkeit der ungedämpften Wellenleitüngl verringert wird und somit" die Törsionsbewegungeh mehr von dem in die Nuten 21 eingebrachten Dämpfungsmäterial 11 "aufgenommen wird, das dann relativ stark verforrht wird. In dem Dämpfungsmaterial wird die der Wellenleitung 1 entzogene Energie in Wärme umgewandelt ^Λ- >;i? ' " " - ^l~ ■F i g. 6 shows a section along line VI-VI in FIG. 5. According to FIG. 1, an initially smooth waveguide 1 is grooved in the direction of its longitudinal axis. The spaces 21 formed between the webs 30 of the grooves are filled with a viscoelastic damping material 11. A larger number of narrow gaps is advantageous, since this reduces the rigidity of the undamped waveguide and thus "the torsional movement is absorbed more by the damping material 11" introduced into the grooves 21, which is then relatively strongly deformed. In the damping material, the energy withdrawn from the waveguide 1 is converted into heat ^Λ ->; i? '"" - ^l ~ ■

In gleicher Weise ist es denkbar, Zwischenräume 22 mit Hilfe von Längsstegen 31, wie Fig.3 zeigt, zu bilden. Um hierbei die Steifigkeit der Wellenleitung 2 durch die Längsstege 31 nicht unnötig zu erhöhen, brauchen diese nur in ihren Endbereichen 32 mit der Welle 2 fest verbunden zu werden. Die Zwischen-In the same way it is conceivable to have spaces 22 with the help of longitudinal webs 31, as Figure 3 shows form. In order not to unnecessarily increase the rigidity of the waveguide 2 through the longitudinal webs 31, they only need to be firmly connected to the shaft 2 in their end regions 32. The intermediate

ne 22 sind wieder mit Dämpfungsmaterial 12 ausllen. ■··.- ^ ^: ne 22 are again made of damping material 12 . ■ ·· .- ^ ^:

s ist aber auch denkbar, an Stelle von Nuten oder en radiale Bolzen 33 regelmäßig auf der Wellenmg 3 anzuordnen, wie es F i g. 5 zeigt. Statt der jen 33 lassen sich Flachmaterial und andere Proiicke verwenden. Werden die Zwischenräume 23 Dämpfungsmaterial 13 ausgefüllt, dann wird im e von Torsionsschwingung durch die Relativbeung der Bolzen 33 zueinander und durch die zum vergrößerten Bewegungen entlang der Bolzen-3 mechanische Energie an das Dämpfungsmaterial ibgegeben.But it is also conceivable, instead of grooves or radial bolts 33, regularly on the shaft 3 to be arranged as it is F i g. 5 shows. Instead of the 33, flat material and other profiles can be used use. If the spaces 23 are filled with damping material 13, then in e of torsional vibration through the relative movement of the bolts 33 to one another and through the to enlarged movements along the bolt -3 mechanical energy to the damping material ib given.

;um Ausfüllen der Zwischenräume 21-23 kann ein delsübliches Material, z. B. Antidröhnmittel, mit en inneren Verlusten verwendet werden, wobei es ir vorteilhaft ist, dieses Material mit anderen cerialien hohen Gleitmoduls, z.B. Stahlteilchen, mischen. Auf diese Weise läßt sich die Relativormung im Dämpfungsmaterial 11-13 noch zulieh vergrößern. ·To fill the spaces 21-23, a customary material, e.g. B. anti-drumming drugs, with Internal losses can be used, although it is advantageous to share this material with others Mix cerials with a high sliding modulus, e.g. steel particles. In this way, the relative normalization in the damping material 11-13 still larger. ·

elbstverständlich läßt sich die oben beschriebene npfung auch bei Hohlwellen verwirklichen.Of course, the above-described coupling can also be implemented with hollow shafts.

Claims

Claims: a.

1. Wave line for a ship propulsion, on which vibration-damping material is applied for torsional vibration damping, characterized in that on the wave line (1, 2, 3) fixedly connected to this or formed in one piece with this rigid web-like or peg-like elements (30, 31, 33) are arranged at essentially regular intervals, the gaps (21, 22, 23) between the elements (30, 31, 33) being filled with the damping material (11, 12, 13) and the elements (30, 31, 33) in the area of the outer surface of the damping material - (U, "12, 13) end. ·. <·. ■ ''■■■"'■; ^:

2. Wave line according to claim 1, characterized in that the elements (30, 31, 33) and the damping material (11, 12, 13) in the region of the points of the wave line (1, 2, 3) are provided with "small shaft diameter . ·. ■■■■

3. wave division according to claim 1 and 2, characterized in that the web-like elements (30, 31) in the axial direction on the shaft line (1, 2) straight, oblique or helical get lost.

4. Waveguide according to one of claims 1 and 2, characterized in that the peg-like Elements (33) have the shape of profile pieces or bolts.

1 sheet of drawings