DE2051626B2 - Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Schwingungsdämpfer dienen dazu, in zueinander senkrechten Richtungen auftretende Schwingungen zu dämpfen. So können am Grundrahmen einer Schwingfördervorrichtung in vertikaler und horizontaler Richtung Schwingungen auftreten. Ein füir derartige Schwingungen ausgebildeter Schwingungsdämpfer ist aus der DE-AS 11 49 947 bekannt. Der bekannte Schwingungsdämpfer hat zur Dämpfung in horizontaler und vertikaler Richtung zwei Arten von Dämpfungselementen, nämlich Zusatzmassen, die eine Dämpfung in horizontaler Richtung bewirken und Zusatzmassen, die eine Dämpfung in vertikaler Richtung bewirken. Beide Arten von Zusatzmassen sind durch eine eine Tragkonstruktion der Schwingfördervorrichtung durchsetzende Pendelstange miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art in möglichst einfacher und leicht montierbarer Bauweise auszubilden.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Durch die vorgeschlagene Ausbildung wird erreicht, daß nur eine einzige Art von Zusatzmassen benötigt wird, um an der Schwingfördervorrichtung in vertikaler und horizontaler Richtung auftretende Schwingungen zu dämpfen. Die die Zusatzmassen tragenden Federn können als Stabfedern oder als scheibenförmige Elastomerfedern ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 5 beispielsweise erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht,

ί Fig.2 und 3 perspektivische Darstellungen von Dämpfungsschwingern in zwei verschiedenen Ausfübrungsformen, und

F i g. 4 und 5 Vertikalschnitte längs der Linien 5-5 in Fig.4und4-4inFig.5.

i*> F i g. 1 zeigt eine Schwingfördervorrichtung mit einer Rinne 1, die von einem Grundrahmen 2 durch paarweise geneigt angeordnete Führungsfedern 3 sowie Verbindungsfedern 4 getragen wird. Die Fördervorrichtung wird durch einen Motor 5 angetrieben, der durch einen

ι '< Riemen 6 mit einer Riemenscheibe 7 verbunden ist die an einer Exzenterwelle 8 angeordnet ist Die Welle 8 ist in auf dem Grundrahmen. 2 angeordneten Lagerböcken 9 gelagert und durch eine Verbindungsstange 10 mit einem Ende eines Hebels 11 verbunden. Ein Gelenk-

M punkt des Hebels Ϊ1 ist mit einem festen Ansatz 12 verbunden, der sich von einer bügelartigen Abstützung 13 aus erstreckt welche an der Unterseite der Förderrinne 1 angebracht ist Während das freie Ende des Hebels Il auf verschiedene Weise gedämpft werden

->■■> kann (z. B. durch eine Masse), ist das Hebelende durch eine Feder 14 mit der bügelartigen Abstützung 13 verbunden.

Falls die auf den Boden oder auf den Gebäudeteil übertragene Vibration nicht störend ist kann die

ι» Fördervorrichtung mit ihrem Grundrahmen 2 fest auf dem Boden angebracht werden. Der Grundrahmen 2 der Fördervorrichtung ist auf Luftfedern 15 gelagert, die im Bereich der Ecken des Grundrahmens angeordnet sind und den Grundrahmen von einem Fundament oder

i^r' einem Boden 16 abheben. Dies ist jedoch keine vollkommen zufriedenstellende Lösung, da die Luftfedern 15, wenn sie zwecks ausreichender Schwingungsdämpfung des Grundrahmens 2 auf das Fundament 16 genügend weich sind, nicht steif genug sind, um die

4« Fördervorrichtung zufriedenstellend in ihrer Stellung zu halten, insbesondere bei Änderungen der Belastung, die auf die Förderrinne 1 durch eine Schurre 17 ausgeübt wird. Ferner sind die Förderrinne 1 und der Grundrahmen 2 längliche Teile, die beim Ansprechen auf örtlich

·<'> auftretende Kräfte verbiegen oder sich auf andere Weise verformen können, so daß die Schwingungsamplitude der Rinne 1 an verschiedenen Steilen entlang ihrer Länge sowohl in ihrer Größe als auch in ihrer Phase variieren kann, was die Förderwirkung der

)ii Fördervorrichtung ungünstig beeinflußt. Wenn dies auftritt, kann das Material senkrecht durch einen Teil der Rinne gefördert werden und in besonders ungünstigen Fällen tritt keine Weiterförderung an anderen Teilen der Rinne auf.

Vi Das Problem der Verringerung oder Eliminierung der Schwingung des Grundrahmens 2 wird ferner durch die Tatsache erschwert, daß die Belastung von auf der Rinne 1 zu förderndem Material Stoßkräfte erzeugt, wenn es auf der Rinne hin- und hergeworfen und

i.o aufgefangen wird; diese Kräfte werden durch die Führungsfedern 3 auf den Grundrahmen 2 übertragen. Da diese Kräfte sich sowohl mit der Größe der Belastung als auch ihren physikalischen Charakteristiken ändern, sind herkömmliche Schwingungs-Aus-

h > gleichsgewichte (die das Rinnengewicht verdoppeln und gegenphasik zur Bewegung der Rinne 1 vibrieren, so daß eine Gegenkraft auf den Grundrahmen 2 ausgeübt wird) nicht wirkungsvoll, da sie nicht so konstruiert

werden können, daß sie entsprechend dem Belastungseinnuß auf die Rinne automatisch verändert werden.

Um die Schwingung des Grundrahmens 2 (sei es die Schwingung des Grundrahmens als ein festes Element oder sei es eine Biegungsschwingung des Grundrahmens selbst) auf ein Minimum herabzusetzen, ist eine Gruppe von Schwingungsdämpfern 20 an verschiedenen Punkten entlang der Länge auf dem Grundrahmen 2 angeordnet Während der Abstand der Schwingungsdämpfer 20 entlang der Grundrahmenlänge nicht entscheidend ist, werden sie vorzugsweise an solchen Stellen angeordnet, die in Abwesenheit der Schwingungsdämpfer mit der größten Amplitude schwingen würden.

Die Schwingungsdämpfer 20 können entlang einer Mittellinie der Fördervorrichtung oder entlang der Seitenrahmen des Grundrahmens 2 angeordnet werden, und zwar entweder einzeln oder paarweise in jeder der beiden Anordnungen. Vorzugsweise werden sie paarweise benutzt

Jeder Schwingungsdämpfer 20 wirkt so, daß eine Gegenkraft erzeugt wird, die an ihrem Platz den Schwingungen erzeugenden Kräften entgegenwirkt, welche sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung, unabhängig von der Phaseneinstellung oder der zeitlichen Abstimmung zwischen den Kräften, auf den Grundrahmen 2 ausgeübt werden. Wenn die horizontalen und vertikalen Komponenten der auszugleichenden Kräfte sich in Phase miteinander befinden, erzeigt der Schwingungsdämpfer eine Kraft die entlang einer geraden Linie wirkt wodurch sie auf diese Kräfte trifft. Sind die Komponenten der Kräfte nicht in Phase, bewegt sich der Schwingungsdämpfer auf einer elliptischen Bahn, wodurch Kraftkomponenten in horizontalen und vertikalen Richtungen erzeugt werden, die eine solche Phase und Amplitude aufweisen, daß die Komponenten der Kräfte ausgeglichen werden.

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform eines Schwingungsdämpfers gezeigt Er enthält einen Befestigungsbügel 21, der so ausgebildet ist, daß er an dem Teil angebracht werden kann bzw. ein Stück von dem Teil bilden kann, dessen Schwingung auf ein Minimum herabgesetzt werden soll. Der Befestigungsbügel 21 ist so angeordnet daß sein aufrecht stehender Flansch 22 in der Ebene der auszugleichenden Schwingung liegt. Eine Feder 23, die vorzugsweise in Form einer kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Stange ausgebildet ist, ist an dem Flansch 22 derart befestigt, daß sie sich quer zu seinen beiden Sehen erstreckt. An jedem Ende trägt sie eine Zusatzmasse 24, deren Schwerpunkt symmetrisch zur Achse der Feder 23 angeordnet ist.

Jede Zusatzmasse 24 arbeitet mit der Feder 23 zusammen, wodurch ein Schwingungssystem gebildet wird, dessen Eigenfrequenz in jeder parallel zum Flansch 22 liegenden Richtung nahezu gleich der Frequenz der Schwingungskräfte ist, die auf den Bügel 21 ausgeübt werden, dessen Kräfte ausgeglichen werden sollen.

Wenn der Befestigungsbügel 21 oder der Teil, an dem der Bügel angebracht ist, mit einer Bewegung in der Ebene des Flansches 22 schwingt, nimmt das Schwingungssystem, das das Gewicht 24 und die Feder 23 enthält, an der Schwingung teil. Bei niedriger Frequenz (unterhalb der Eigenfrequenz des Schwingungssystems) bewegen sich das System und der Teil mehr oder weniger als eine Einheit. Wenn die Frequenz erhöht ist, führen die Gewichte 24 eine Schwingungsbewegung aus, die in derselben Richtung wie die Bewegung des Flansches 22 verläuft was jedoch bei einer verstärkten Amplitude erfolgt Dies bewirkt eine verstärkte Verformung der Feder 23, wobei die auf den Flansch wirkende Kraft die gleiche Richtung wie die Austen's kung der Zusatzmasse besitzt so daß, was den Flansch 22 anbelangt das Schwingungssystem als eine sehr große zusätzliche Masse erscheint Je größer also die an dem Flansch 22 angebrachte Masse ist desto kleiner ist die Schwingung, die sich aus jeder einzelnen Störkraft

Mi ergibt Je dichter die Betriebsfrequenz demzufolge an die natürliche Frequenz des Schwingungssystems herankommt (sie nähert sich ihr von unten her), desto größer ist die Wirkung des Schwingungssystems der Zusatzmasse 24 und der Feder 23.

i"> Wenn die Betriebsfrequenz bis zu einem Wert oberhalb der natürlichen Frequenz des Schwingungssystems ansteigt kehrt die Bewegungsphase der Zusatzmasse 24 gegenüber dem Flansch 22 um, d. h. wenn sich der Flansch 22 in seiner äußersten nach links gerichteten Stellung befindet (wie durch Pfeil a angezeigt), ist die Zusatzmasse 24 in ihre äußerste Stellung in entgegengesetzter Richtung bewegt

Die gerade Feder 23 ist representativ für jede Federanordnung, die im wesentlichen dieselbe Feder-

r> konstante in einer Verformungsrichtung in einer Ebene aufweist die parallel zum Flansch 22 verläuft Derartige Anordnungen können Schraubenfedern enthalten, die sich vom Flansch 22 aus erstrecken, oder sie können ein Paar Schraubenfedern für jede Zusatzmasse enthalten,

«ι wobei die Federn mit ihren Achsen rechtwinklig zueinander und beide parallel zur Wirkungsebene der auftretenden Störkräfte angeordnet werden.

Das in Fig.2 gezeigte Ausführungsbeispiel nimmt einen beträchtlichen Raum ein, wenn es für den Einsatz

r> bei niedrigen Frequenzen konstruiert ist, wie sie gewöhnlich bei Schwingfördervorrichtungen benutzt werden. Dementsprechend ist das in den F i g. 3,4 und 5 gezeigte Ausführungsbeispiel viel raumsparender und besser niedrigen Betriebsfrequenzen angepaßt. Bei

4(1 dieser Anordnung ist ein Befestigungsbügel 31, der gewöhnlich ein kurzer Abschnitt eines T-Profils sein kann, derart angeordnet, daß sein Steg einen Flansch 32 darstellt, der einen Teil des Bügels 31 bildet. Dieser Flansch 32 ist zwischen zwei vorzugsweise kreisförmige

ν-. Elastomer-Federn 33 angeordnet. Diese Federn 33 sind ihrerseits zwischen zwei Zusatzgewichten 34 angeordnet Die ganze Anordnung ist durch eine Schraube 35 zusammengedrückt, die mit Paßsitz durch die Zusatzmassen 34, mit großem Spielraum durch axial

ή> ausgerichtete Löcher der kreisringförmigen Federn 33 und durch ein mit Spielraum versehenes Loch im Flansch 32 hindurchgesteckt ist.

Um eine zu große Auslenkung und somit eine Überbeanspruchung der Federn zu vermeiden, ist das

^r>5 System vorzugsweise so ausgebildet, daß die Gesamtmasse der einzelnen Schwingungsdämpfer etwa in der Größenordnung der zweifachen Masse der Rinne 1 liegt. Das tatsächliche Gewicht ist jedoch nicht entscheidend. Der Begrenzungsfaktor ist die Ermü-

iio dungsgrenze der Federn des Schwingungsdämpfers. Wichtig ist jedoch, daß die natürliche Frequenz der Zusatzmassen an ihren Federn (vorausgesetzt, daß der den Flansch 32 enthaltende Bügel 31 stationär gehalten wird) so nahe wie irgend möglich an der Betriebsfre-

M quenz der Kurbel und des Verbindungsstangen-Antriebs ist, der die Rinnenbewegung erzeugt. Es ist außerdem wichtig, daß diese natürliche Frequenz entlang der durch die Richtungspfeile 37 angezeigten

Richtungen oder entlang irgend einer anderen, in derselben Ebene liegenden Richtung nahezu gleich ist, vorzugsweise genau gleich. Dies ergibt sich, weil die Störkiaft (unbeachtet ihrer Richtung, ob in Längsrichtung der Fördervorrichtung oder in vertikaler Richtung oder in irgend einer Kombination dieser Richtungen) eine Frequenz aufweist, die mit der Drehgeschwindigkeit der Exzenterwelle übereinstimmt. Zwecks maximaler Wirksamkeit muß ferner die natürliche Frequenz des Schwingungsdämpfers gleich groß sein wie diese Betriebsfrequenz.

Der Schwingungsdämpfer in den F i g. 2 bis 5 ist zu beiden Seiten des Flansches 22 bzw 32 symmetrisch ausgeführt Es sind somit zwei Zusatzmassen 24 auf entgegengesetzten Seiten des Flansches 22 und bei etwa gleichen Abständen auf einander ähnlichen Ansätzen der kreisrunden Stangenfedern 23 angeordnet. In gleicher Weise sind in den Fig.3, 4 und 5 zwei Zusatzmassen 34 symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten des Flansches 32 angeordnet. Diese Konstruktion dient auch dazu, daß die durch die Verformung der Federn 23 bzw. 33 entwickelten Kräfte kein Drehmoment auf den Flansch 22 bzw. 32 ausüben, das dazu neigt, sie aus ihrer Ebene auszulenken.

Es wurde außerdem festgestellt, daß sich die :s Zusatzmassen 34 in jedem Betriebszustand auf elliptischen Bahnen in Ebenen bewegen, die parallel zu der in Längsrichtung verlaufenden Vertikalebene der Fördervorrichtung liegen, und daß die Form und Richtung der elliptischen Bahnen sehr ausgeprägt wechseln, wenn die n> Fördervorrichtung belastet wird.

Es ist sehr von Vorteil, daß die Größe der Schwingungsdämpfer nicht entscheidend ist. Die einzige Begrenzung ist, daß das Verhältnis des Gewichts der Zusatzmasse zum Rinnengewicht etwa in der allgemeinen Größenordnung von 2 :1 liegt. Dies gewährleistet, daß die Schwingungsdämpfer während eines normalen Betriebs keine zu große Auslenkung erfahren. Wenn die Zusatzmassen zu klein sind und die Dämpfung in den Federn klein ist (wie es sein sollte), so erhöhen die Dämpfungselemente ihre Hübe, um die Störkraft auszugleichen, die auf den Grundrahmen 2 ausgeübt wird, wodurch die Federn 33 überbeansprucht werden. Das einzige kritische Erfordernis ist, daß die natürliche Frequenz der Schwingungsdämpfer so nahe wie möglich bei der Betriebsfrequenz des Antriebs liegen soll.

Eine Kombination der mit Abstand voneinander entlang des Grundrahmens 2 angeordneten Schwingungsdämpfer ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß es nicht mehr erforderlich ist, die Gewichtsverteilung der Rinne 1 oder des Grundrahmens 2 in Längsrichtung der Maschine genau einzustellen, um dadurch eine hin- und hergehende Bewegung um eine querverlaufende Achse zu verhindern, wenn die Fördervorrichtung auf Dämpfungsfedern gelagert ist. Dies ergibt sich, weil die Dämpfungselemente an jedem Ende der Vorrichtung unabhängig wirken, wodurch sie eine Mindestbewegung an dieser besonderen Stelle erzwingen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schwingungsdämpfer für den Grundrahmen einer Schwingfördervorrichtung, bestehend aus Zusatzmassen, die mittels Federn am Grundrahmen in der Schwingebene der Schwingfördervorrichtung beweglich aufgehängt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundrahmen (2) T-förmige Befestigungsbügel (21) angeordnet sind, deren Flansch (22) in der Ebene der ausgleichenden Schwingungen liegt und zu deren Flanschebene die Federn (23) senkrecht verlaufen, die die Zusatzmas;-sen (24,26) tragen.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (23) Stabfedern sincL

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn Elastomer-Federn (33) sind.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (32) zwischen den Elastomer-Federn (33) und die Zusatzmassen (34) an der Außenseite der Elastomer-Federn (33) angeordnet sind, und daß die Anordnung der Zusatzmassen und der Federn durch eine diese durchlaufende Schraube (35) zusammengehalten ist

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schraube (35) geringer als derjenige der die Federn (331) durchsetzenden Bohrungen ist.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (33) kreisförmigen Querschnitt haben.