DE2022245A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleich eines bei Maschinen auftretenden wechselnden Drehmoments - Google Patents

Description

• B E S C H R E I B U N G Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleich eines bei Maschinen auftretenden wechselnden Drehmoments.
• (Priorität: 8.05.1969, Polen, P-133,437) Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleich eines bei Maschinen auftretenden wechselnden Drehmoments.
• Bekannte mit einer periodisch wechselnden Last arbeitende Maschinen weisen Teile auf. die mit einem nach Größe und Wirkungsrichtung chselnden Drehmoment belastet sind.
• Die Amplitude der periodischen Änderungen erreicht sehr große, oft das Zehnfache der Minimalmomente überschreitende Werte, und diese großen Schwankungen der Drehmomqtite verb ursachen bei derartigen Maschinen sehr ofX eine Reihe erheblicher Nachteile.
• Die durch die Schwankungen hervorgerufene Änderungen der Beansprunchungsgröße und Beanspruchungsrichtung von Antriebs- und Arbeitsmechanismen verursachen infolge von Lockerungen nicht nur fehlerhaften und ungenauen Betrieb der Maschinen, sondern machen auch häufiges Nachstellen der verschiedenen Teile erforderlich.
• Die Änderungen der Drehmomente haben auch beschleunigten Verschleiß der Maschinenteile zur Folge.
• Die Konstruktion solcher Maschinen imiß die größten Werte der auftretenden Belastungen berUcksichttgen, was zu einer Vergrößerung des Gewichts führt und die Verwendung von teuren Werkstoffen mit hoher Qualität bedingt. FUr den Antrieb müssen Motoren mit einer Leistung verwendet werden, die die aUfTretenden Maximalbelastungen deckt. Dies wirkt sich nicht nur hinsichtlich einer weiteren Vergrößerung des Gewichts der Maschine, sondern auch auf den elektrischen Teil nachteilig aus und hat eine unerwünschte Erhöhung der passiven Leistung zur Folge.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die. oben erwähnten Nachteile zu vermeiden, indem Schwankungen rron Drehmomenten bei Maschinen mit periodisch wechselnder Last beseitigt werden.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verringerung des Drehmoments in den Zykluszeiten abnehmender Last durch einen entsprechenden Zuwachs an Potential-energie kompensiert wird, die in einer Ilebelanordnung, welche mit einem au@ der Maschinenwelle mit dem wechselnden Drehmoment angeordneten Nocken zusammenwirkt, gespeichert wird. Eine in dem Arbeltszyklus auftretende Zunahme des Drehmoments in den Zykluszeiten zunehmender Last wird durch entsprechende Verringerung der gespeicherten Potentialenergie kompensiert.
• Auf diese Weise läßt sich sogar bei sehr großen Amplituden der in dem Arbeitszyklus der Maschine auftretenden Belastungen ein im wesentlichen konstanter oder nur wenig oszillierender Wert des Drehmoments erreichen.
• Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Kompensation. Eine solche Vorrichtung umfaßt eine auf der Maschinenwelle mit dem wechselnden Drehmoment befestigte Nockenscheibe, auf der ein gegen sie lastender Hebel aufliegt und den Radius in denjenigen Winkelbereichen bezüglich des Hebel-Auflagepunktes, die den Zykluszeiten abnehmenden Drehmoments entsprechen, zunimmt und in denen zunehmenden Drehmoments abnimmt.
• Die Größe der fur die Kompensation des wechselnden Drehmoments erforderlich Energie wird durch die Änderung der Lage eines auf den Hebel verschiebbar befestigten Belastungsgewichts oder durch die Änderung der Charakteristik einer an dem Hebel angreifenden Feder reguliert.
• Die Beseitigung oder die wesentliche Verringerung der wechselnden Drehmomente ergibt eine Verlängerung der Lebensdauer der betreffenden Maschinenelemente, reduziert die Festigkeitsanforderungen an die Konstruktionswerkstoffe und bewirkt eine wesentliche Verringerung des Gewichts und der Größe der Maschinen.
• Der bei dem erfindungsmäßigen Verfahren erreichte dynamische Ausgleich eignet sich insbesondere fur Synchronmaschinen, deren Leistung fertigungstechnisch begrenzt ist und zur Deckung der Extremwerte des wechselnden Ausgangsdrehmoments nicht ausreicht. Da die bisher bekannten Verftiren zur Leisutngsverstärkung Abweichungen zur Folge haben, bietet die Erfindung bei solchen Anordnungen die einzig möglicht L8sung.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeich@ ungen näher erläutert; in den Zeichrungen zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung zul Ausgleich eines bei Maschinen auftretenden wechselnden Drehmoments; Fig. 2 eine Seitenansicht einer anderen Gestaltung dieser Vorrichtung; und Fig. 3 ein Diagramm des Drehmoment-Verlaufs.
• Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht die erfindungagemäße Vorrichtung aus einer Nockenscheibe 1 und einem Hebelmechanismus 3,4,5,6,7. Die Nockenscheibe 1 ist auf der mit dem wechselnden Drehmoment belasteten Welle 2 der Maschine angeordnet. Der Hebelmechanismus 3,4,5,6 und 7 besteht aus dem bei 4 schwenkbar an der Maschine angeordneten eirLarmigen Hebel 3, der bei 6 drehbar an dem Hebel 3 gelagerten Rolle 5 und dem an dem freien Arm des Hebels 3 verschiebbar angeordneten Belastungsgewicht 7, das die Rolle 5 an die o Laufbahn des Nockens 1 drückt. Das Belastungsgewicht 7 ist am Arm des Hebels 3 mittels einer Stellschraube 8 arettiert.
• Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante der Vorrichtung ist statt des Belastungsgewichts 7 eine Feder 9 as freien Ende des Hebels 3 befestigt. Die Feder 9 ist mit einer bekannten Einrichtung 10 zur Einstellung ihrer Arbeitscharakteristik ausgestattet.
• Die das wechselnde Drehmoment übertragende Welle 2 dreht sich mit der Geschwindigkeit einer Umdrehung je Arbeitszyklus der Maschinen. Die an der Welle 2 angeordnete und sich zusammen mit ihr drehende Nockenscheibe 1 ist so geformt, daß in der Zeit der Verringerung des Drehmoments die Rolle 5 auf einem Abschnitt mit zunehmendem Radius läuft.
• Dadurch wird der Hebel 3 mit dem Belastungsgewicht 7 angehoben. Die vertikale Lage-Änderung des Belastungsgewichts 7 verursacht einen Zuwachs der am Arm des Hebels 3 wirkenden Potentialenergie, d.h. einen Zuwachs des Moments an der Nockenscheibe 1 und somit auch auf der Welle 2. Auf diese Weise erreicht man eine Kompensation des die Welle 2 belastenden Drehmoments und gleichzeitig eine Speicherung von Energie in dem Hebelmechanismus.
• Ein in dem Arbeitszyklus der Maschine nachfolgender Anstieg des Drehmoments fällt mit einem Bereich der Nockenscheibe 1 zusammen, in dem. der Radius der Nockenkrümmung abnimmt. In diesem Bereich erfolgt ein Senken des Hebels 3 und des Belastungsgewichts 7, was die Abgabe der gespeicherten Energie durch den Nocken 1 auf die Welle 2 zur Folge hat.
• Somit wird in dieser Phase des Arbeitszyklus der Zuwachs des mit der Wirkung der Maschine hervorgerufenen Drehmoments kompensiert.
• Wie in Fig. 3 dargestellt, hat das bei Anwendung des erfindungsmäßigen Verfahrens reduzierte Drehmoment einen vom konstanten Wert nur gering abweichenden Verlauf.
• Die Einstellung des Moments, das das von der Last an der Maschine hervorgerufene Drehmoment in Gleich-gewicht bringt, wird durch änderung des Abstandes des Belastungsgewichts 7 am Arm des Hebels 3 oder durch Änderung der Charakteristik der Feder 9 durchgeführt.

Claims (6)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E Verfahren zum Ausgleich der bei Maschinen mit zyklisch wechselnder Last auftretenden wechselnden Drehmoments, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daB eine Verringerung des Drehmoments in den Zykluszeiten abnehmender Last durch einen im wesentlichen gleichwertigen Zuwachs an Potentialenergie kompensiert wird, die in einer Hebelanordnung, weL-che mit einem auf der Maschinenwelle mit dem wechselnden Drehmoment befestigten Nocken zusammenwirkt, gespeichert wird, und daß eine Zunahme des Drehmoments in den Zyklusseiten zunehmender Last durch entsprechende Verringerung zur gespeicherten Potential energie kompensiert wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchtuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n s t durch eine auf der Maschlnenwelle (2) mit dem wechselnden Drehmoment befestigte Nockenscheibe (1), auf der ein gegen sie lastender Hebel au aufliegt und deren Radius in denjenigen Winkelbereichen bezüglich des Hebel-Auflagepunktes die den Zykluszeiten abnehmenden Drehmoments entsprechen, zunimmt und in denen zunehmenden Drehmoments abnimmt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Hebel (3) mit einem Gewicht (7) versehen ist das ihn gegen die Nockenscheibe (1) drückt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Gewicht (7) längs des Hebels (3) verstellbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daB der Hebel (3) durch eine Feder (9) gegen die Nockenscheibe (1) gespannt ist,
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 51 dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Federkraft verstellbar ist.