DE19639786A1

DE19639786A1 - Mechanisches Vibrationssystem mit rotierender Unwuchtmasse

Info

Publication number: DE19639786A1
Application number: DE1996139786
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dipl Ing Kleibl
Original assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Current assignee: Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-02

Description

Die Erfindung betrifft ein mechanisches Vibrationssystem, das bei Rüttlern eingesetzt werden kann, die zum Einrütteln und Ziehen von Rammgut und zur Aktivierung von Gewinnungs- und Abbaugeräten in der Bauindustrie und dem Bergbau genutzt wer den.

Herkömmliche Unwuchtvibratoren erzeugen mittels rotierender Unwuchtmassen eine Kraftwirkung, die über der Zeit eine Sinus kurve beschreibt. Ein solcher Antrieb wirkt zeitlich versetzt abwechselnd in und entgegen der Vortriebsrichtung. Diese wird letztlich durch statische Kräfte (Eigengewicht, statische Auflasten) bestimmt. Ohne die Überlagerung der Schwingung mit statischen Kräften würde sich das Rammgut nicht vorwärts bewe gen, sondern nur vor und zurück schwingen. Auch unter Zuhil fenahme statischer Tasten hat das Rammen mit sinusförmigem Kraftverlauf einen erheblichen Energieverbrauch durch zusätz liche Reibung zur Folge.

Zur Beseitigung dieses Problems werden kaum Lösungen angebo ten. Entsprechend DE 30 05 912 A1 wird vorgeschlagen, zusätz lich zur Vibrationserregung mit einer schwingenden Masse vor wärts zu schlagen. Die Funktion dieses Systems ist jedoch frequenzabhängig, so daß die Drehzahl nur begrenzt den Erfor dernissen angepaßt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches Vibrationssystem zu schaffen, dessen Maximalkraft in Vor triebsrichtung größer ist, als entgegen dieser.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine drehbar gelagerte Unwuchtmasse senkrecht zu ihrer Antriebswelle um eine defi nierte Exzentrizität versetzt angeordnet ist. Der Antrieb der Unwuchtmasse erfolgt über Kurbelgetriebe. Dieses Kurbelgetrie be kann durch eine Kurbelschleife oder durch Doppelkurbel realisiert sein. Aufgrund der Exzentrizität führt die Unwucht masse bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des Antriebs eine Rotation mit ungleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit aus, so daß sich der Betrag der Fliehkraft in Abhängigkeit von deren Rich tung verändert.

Die Exzentrizität ist verstellbar. Damit ist die Kraftwirkung der Unwuchtmasse veränderlich und läßt sich verschiedenen Erfordernissen anpassen. Die Unwuchtmasse und der dazugehörige Antrieb können an zwei unterschiedlichen Rahmen befestigt sein, die zueinander (in Richtung Antriebsmittelpunkt - Mit telpunkt der Unwuchtbewegung) verschieb- und justierbar sind. Die Verschiebung kann beispielsweise mittels Spindeln, Hydrau likzylindern oder Zahnstangen realisiert werden.

Das erfindungsgemäße Vibrationssystem wird paarweise betrie ben, wobei die jeweiligen Unwuchtmassen gegenläufig rotierend angetrieben werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Vibrationssystems liegen darin, daß

- die Maximalkraft in Vortriebsrichtung größer ist, als die Maximalkraft entgegen der Vortriebsrichtung,
- die entgegen der Vortriebsrichtung wirkende Maximalkraft weitgehend unabhängig von der Rammfrequenz den jeweiligen Gegebenheiten (Mantelreibung, statische Auflast) angepaßt werden kann und
- ein Ziehen auch ohne statische Vorspannkraft prinzipiell möglich ist.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Bildern 1 und 2 näher erläutert werden.

Bei dem entsprechend Ausführungsbeispiel 1 (Bild 1) vorge stellten Vibrationssystem zum gerichteten Rütteln treibt ein mit konstanter Drehzahl laufender Antrieb, durch ein Schwung rad unterstützt, eine rotierende Unwuchtmasse an. Antrieb (1) und Unwuchtmasse (2) sind an zwei verschiedenen Rahmen befe stigt, welche mittels Hydraulikzylindern in Richtung M_A-M_U gegeneinander verschieb- und justierbar sind. Dadurch läßt sich der Mittelpunkt M_U der Unwuchtbewegung gegenüber dem Antriebsmittelpunkt M_A um die Exzentrizität e versetzen. Die Exzentrizität e ist zwischen - ½ r_A und ½ r_A einstellbar, wobei r_A die Länge der Antriebskurbel ist, die um M_A rotiert. Die Kopplung zwischen Antrieb (1) und Unwuchtmasse (2) ist über einen Gleitstein (3) realisiert, der am Antrieb (1) befestigt ist und in einer entsprechenden, mit der Unwuchtmasse (2) gekoppelten Führung läuft. Aufgrund der eingestellten Exzen trizität e führt die Unwuchtmasse (2) bei konstanter Winkel geschwindigkeit des Antriebs (1) eine Rotation mit veränder licher Winkelgeschwindigkeit aus. Die Kraftwirkung ist in der Richtung M_A-M_U am größten und in entgegengesetzter Richtung am kleinsten. Da die Exzentrizität e stufenlos und während des Betriebs der Vorrichtung von einem Maximalwert über den Null punkt bis in den negativen Bereich verstellbar ist, kann mit dem Antrieb (1) sowohl gerammt (e < 0) als auch gezogen (e < 0) werden. Bei einer Exzentrizität e = 0 verhält sich der Antrieb (1) wie ein herkömmlicher Unwuchtmotor. Die zweite gegenläufige Unwuchtmasse ist über ein Stirnradgetriebe mit der durch die Kurbelschleife angetriebenen Unwuchtmasse (2) verbunden.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Bild 2) ist die ungleich mäßige Rotation durch eine Doppelkurbel realisiert. Auch in diesem Fall rotiert der Antrieb (2) mit konstanter Winkelge schwindigkeit. Antrieb (2) und Unwuchtmasse (1) sind mit einer Koppelstange (3) verbunden. Ebenso wie bei Ausführungsbeispiel 1 kann durch Verstellen der Exzentrizität zwischen den Lagern des Antriebs (2) und der Unwuchtmasse (1) die Schwingungscha rakteristik geändert werden. Die Exzentrizität ist zwischen - 1/3 r_A und 1/3 r_A verstellbar, r_A bedeutet in diesem Fall die Länge der Antriebskurbel (2). Eine weitere Möglichkeit der Einflußnahme auf die Kinematik ist eine Veränderung der Hebel verhältnisse, die über eine hydraulische Verschiebung des Anschlagpunktes der Koppelstange (3) auf dem Antrieb (2) in Richtung des Lagers M_A erfolgt (in Bild 2 nicht dargestellt). Die zweite gegenläufige Unwuchtmasse ist über ein Stirnradge triebe mit der ersten durch die Doppelkurbel angetriebenen Unwuchtmasse verbunden.

Claims

1. Mechanisches Vibrationssystem mit rotierender Unwuchtmasse, das paarweise und gegenläufig betrieben wird, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Unwuchtmasse senkrecht zu ihrer Antriebswelle um eine definierte Exzentrizität, die durch Kurbelgetriebe überbrückt ist, versetzt drehbar gelagert ist.

2. Mechanisches Vibrationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Antrieb und Unwuchtmasse durch eine Kurbelschleife verbunden sind.

3. Mechanisches Vibrationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Antrieb und Unwuchtmasse durch eine Doppelkurbel verbunden sind.

4. Mechanisches Vibrationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager des Antriebs und der rotie renden Unwuchtmasse gegeneinander verschiebbar und justier bar sind.

5. Mechanisches Vibrationssystem nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung und Justierung über Spindeln oder Hydraulikzylinder oder Zahnstangen er folgt.