DE2129112A1

DE2129112A1 - Schwingungsgedampftes drehbares zyhn drisches Maschinenelement

Info

Publication number: DE2129112A1
Application number: DE19712129112
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-08-05
Filing date: 1971-06-11
Publication date: 1972-12-21
Also published as: US3606802A; CH543681A; GB1352384A; DE2129112B2; FR2140848A5; DE2129112C3

Description

PATENTANWÄLTE

D R. L MAAS

Ό R W. PFElFFFP

DR. F. VOITHENLEITNER

8 MÜNCHEN 23 UNQERERSTR. 25 - TEL 39 02 36

Case 1083
Case 1093

Kenneth Tsunoda, Closter, Hew Jersey, V.St.A.

Schwingungsgedämpftes drehbares zylindrisches Maschinenelement

Die Erfindung betrifft ein drehbares zylindrisches Maschinenelement, das schwingungsgedämpft und schalltot ist, wenn es durch einen sich bewegenden Riemen angetrieben wird.

Drehbare zylindrische Maschinenelemente, wie Scheiben, Wirtein und Spannrollen, die durch Kontakt mit einem sich bewegenden Riemen angetrieben werden, stellen seit langem eine intensive Geräuschquelle dar, besonders, wenn solche Teile hohe Drehzahlen erreichen.

Verbesserungen bei den Antriebsriemen und Oberflächenbehandlungen der Scheiben oder anderen drehbaren Maschinenelemente haben bisher nicht zu einer zufriedenstellenden Verminderung des Geräusches geführt, das durch den Betrieb solcher Maschinenelemente erzeugt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Aufbaues für drehbare zylindrische Maschinenelemente, wie

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Scheiben und Spannrollen, durch welchen die Schwingungen solcher Maschinenelemente, wenn sie mit hohen Drehzahlen durch den Kontakt mit einem sich bewegenden Riemen angetrieben werden, gedämpft werden und diese dadurch schalltot gemacht werden. Ein erfindungsgemäßes drehbares zylindrisches Maschinenelement mit einem auf einer Welle angeordneten zylindrischen Körper unterscheidet sich dadurch, daß zur Schwingungsdämpfung des zylindrischen Maschinenelements eine Lage aus yiskoelastischem Material haftend auf eine der beiden Seiten des zylindrischen Körpers aufgebracht ist und ein diskontinuierlicher Zylinder, der aus einem verhältnismäßig starren flächenhaften Material geformt ist und mindestens einen Spalt aufweist, der sich über die volle Länge des Zylinders erstreckt, im Kontakt mit im wesentlichen nur der Lage aus viskoelastischem Material gelagert ist und eine Dicke hat, die geringer als diejenige des zylindrischen Körpers ist.

Das viskoelastische Material kann aus einem beliebigen elastomeren Material bestehen, das eine hohe mechanische Hysterese oder innere Reibung, jedoch einen niedrigen Elastizitätsmodul im Vergleich zu dem zylindrischen Maschinenelement und zu dem relativ starren Material hat, zwischen welchen das viskoelastische Material angeordnet ist. Der Wirkungsgrad der Dämpfung hängt nicht nur von dem Energiedissipationsvermögen der viskoelastischen Schicht, sondern auch von der richtigen Kopplung des zylindrischen Elements, des viskoelastischen Materials und des verhältnismäßig starren flächenhaften Materials bzw. von der Begrenzungsschicht ab, der Art, daß die Schwingungsenergie des zylindrischen Elements auf die viskoelastische Schicht übertragen wird und in Wärmeenergie übergeht. Amorphe Polymere oder Copolymere, wie j\^Taturgummi oder . Kunst gummi. Polyvinylchlorid oder ... :_r. Alkohol, Polypropylen,. Polyurethan und, dergleichen, sind-.,-:

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geeignete viskoelastische Materialien für den erfindungsgemdßen Lweck. Glycoldiisocyanat-Mischpolymerisate sind besonders wünschenswert zur Verwendung als viskoelastische Schicht für das erfindungsgemäße drehbare zylindrische "iasciiinenelement. Im allgemeinen ist es zu empfehlen, die Dicke der Schicht aus viskoelastischem Material nicht größer als etwa die Hälfte der Dicke des drehbaren zylindrischen Elements und nicht größer als etwa die volle Dicke des verhältnisnäfSig starren flächenhaften Materials, zwischen Vielehen die Schicht in Sandwichform angeordnet ist, zu machen. Gewöhnlich hat das starre flächenhafte Material eine Dicke, die geringer ist als diejenige des zylindrischen Körpers des drehbaren Elements. In vielen Fällen sind das starre flächenhafte Material und die Schicht aus viskoelastischem Material je vorzugsweise nicht mehr als etwa halb so dick wie der zylindrische Körper. Es ist oft vorzuziehen, die kombinierte Dicke des starren flächenhaften Materials und der viskoelastischen Schicht nicht dicker als etwa die Dicke des zylindrischen Körpers zu machen.

Das drehbare zylindrische Maschinenelement, beispielsweise eine Scheibe, ein Wirtel oder eine Spannrolle in einer Textilmaschine, wird häufig aus gewöhnlichem Stahl hergestellt. Es können jedoch auch andere Metalle wie korrosionsbeständiger Stahl, Messing, Bronze, Aluminium, Kupfer und verschiedene Legierungen oder verhältnismäßig starre Kunststoffe zur Herstellung solcher zylindrischer Maschinenelemente verwendet werden.

Der diskontinuierliche Zylinder, der aus einem verhältnismäßig starren flächenhaften Material geformt ist, kann aus dem gleichen Metall wie das drehbare zylindrische Maschinenelement oder aus einem anderen Metall hergestellt werden. Das verhältnismäßig flächenhafte Material bzw. die Begrenzungsschicht kann ebenfalls aus Materialien hergestellt

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werden, die Nichtmetalle sind. Geeignete starre Materialien sind unter anderem keramische Produkte oder harte Kunststoffe.

Die Bezeichnung "diskontinuierlich" wird hier verwendet, um anzugeben, daß der auf der freiliegenden Schicht aus viskoelastischem Material aufgebrachte Zylinder zumindest eine Unterbrechung bzw. einen Spalt aufweist, der sich über die volle Länge des Zylinders erstreckt. Dieser Zylinder kann vorteilhaft zwei, drei oder mehrere Längsspalte haben, wenn der Zylinder durch zwei, drei oder mehrere gleiche Zylindersegmente gebildet wird. Im Falle eines einzigen Spalts im Zylinder hat dieser vorzugsweise die Form einer Schraubenlinie, welche an einer imaginären Längslinie am Zylinder, die parallel zu seiner Achse gezogen ist, beginnt und endet. Auf diese Weise wird ein diskontinuierlicher Zylinder erhalten, der mit Bezug auf seine Achse symmetrisch und ausgewuchtet ist. Ein einziger Spalt würde sonst dem Zylinder eine Unwucht verleihen und einen ruhigen Lauf des drehbaren zylindrischen Maschinenelements bei hohen Drehzahlen beeinträchtigen.

Obwohl die Schicht aus viskoelastischem Material entweder auf die Innenfläche oder auf die Außenfläche des drehbaren zylindrischen Elements aufgebracht werden Tcann, ist es gewöhnlich vorzuziehen, daß die viskoelastische Schicht in Kontakt mit der Innenfläche gebracht wird, so daß der Antriebriemen an der glatten harten Außenfläche des drehbaren Elements aufliegt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend beispielsweise Ausführungsformen in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigen:

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Figur 1 eine Draufsicht einer Spannrolle, bei der das viskoelastische Material auf ihrer Außenfläche angeordnet ist;

Figur 2 eine Vorderansicht der in Figur 1 dargestellten Spannrolle;

Figur 3 eine Draufsicht einer anderen Spannrolle, auf deren Innenfläche das viskoelastische Material angeordnet ist;

Figur 4 eine Ansicht der in Figur 3 dargestellten Spannrolle im Schnitt nach der Linia IV-IV;

Figur 5 einen mittigen Schnitt einer becherförmigen Spannrolle senkrecht zu ihrer Achse;

Figur 6 eine Ansicht der in "Figur 5 dargestellten Spannrolle im Schnitt nach der Linie VI-VI;

Figur 7 eine Ansicht einer spulenförmigen Scheibe im mittigen Schnitt senkrecht zu ihrer Achse und

Figur 8 eine Ansicht der in Figur 7 dargestellten Scheibe im Schnitt nach der Linie VIII-VIII.

Die in Figur 1 und 2 dargestellte Spannrolle besitzt einen zylindrischen Körper 1, der mit Hilfe von drei in gleichen Abständen voneinander angeordneten, radialen Stegen 2 an einer Nabe 3 befestigt ist, die auf einer Welle 4 angeordnet ist. Die Außenfläche des zylindrischen Körpers 1 ist vollständig von einer anhaftenden Schicht aus viskoelastischem Material bedeckt. Um die Schicht 5 herum ist ein steifer Streifen 6 schraubenförmig so herumgewickelt, daß ein schmäler Spalt bzw. ein kleiner Spielraum 7 zwischen den benachbarten Kanten des Streifens 6 vorhanden ist. Um eine Unwucht der Spannrolle^ zu

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vermeiden, ist vorgesehen, daß der Ausgangspunkt 8 und der Endpunkt 9 des schraubenförmig gewickelten Streifens auf eine vertikale Linie fallen, die zur Welle 4 parallel ist. Alle Teile der Spannrolle einschließlich des Streifens 6 sind aus Metall, und lediglich die Schicht 5 ist aus einem viskoelastischem Material wie Glycoldiisocyanat-Mischpolymerisat.

Die Spannrolle nach den Figuren 3 und 4 besitzt einen zylindrischen Körper 11, der durch drei in gleichen Abständen voneinander befindliche, radiale Stege 12 an einer Nabe 13 befestigt ist, die auf einer Welle 14 angeordnet ist. Die Innenfläche des zylindrischen Körpers 11 ist mit einer Schicht 15 aus viskoelastischem Material versehen. Drei gleiche Zylindersegmente 16 aus einem verhältnismäßig steifen flächenhaften Material sind mit der freiliegenden Fläche der Schicht 15 haftend verbunden. Die Längskanten jedes Segments 16 sind durch schmale Spalte 17 von den beiden Stegen 12 getrennt, zwischen welchen es angeordnet ist, so daß die Segmente IG und die Stege 12 nicht in Reibungskontakt kommen können, wenn die Spannrolle in Schwingungen gerät.

Die becherförmige Spannrolle nach den Figuren 5 und 6 besitzt einen zylindrischen Körper 21, der durch eine Scheibe 22 an einer Habe 23 befestigt ist, welche auf einer Welle 24 angeordnet ist. Die Innenfläche des zylindrischen Körpers 21 sowie die Scheibe 22 sind mit einer Schicht 25 aus viskoelastischem Material versehen. Zwei gleiche Zylindersegmente 26 aus einem verhältnismäßig starren flächenhaften Material sind mit der Schicht 25 haftend verbunden, wobei ein enger Spalt 27 zwischen den benachbarten Längskanten der Segmente 26 vorgesehen ist.

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Die spulenförmige Scheibe nach den Figuren 7 und 8 besitzt einen zylindrischen Körper 31 und zwei Flanschplatten 32, je mit einer mittigen öffnung 33 und einer an der Außenfläche der Flanschplatte 32 befestigten Nabe 34. Die Innenfläche des zylindrischen Körpers 31 ist vollständig mit einer Schicht 35 aus viskoelastischem Material bedeckt, und vier gleiche ZylinderSegmente 36 aus einem steifen flächenhaften Material sind in der Schicht 35 eingebettet, wobei ein schmaler Spalt 37 zwischen je zwei benachbarten Längskanten der Segmente vorgesehen ist. Die entgegengesetzten Enden jedes Zylindersegments 36 schließen ebenfalls kleine Spalte 38 mit den gegenüberliegenden Flanschplatten 32 ein, so daß die Segmente 36 nicht mit den Flanschplatten 32 in Berührung kommen können, selbst wenn die Scheibe starken Schwingungen ausgesetzt wird. Die Außenflächen der Flanschplatten 32 tragen eine Schicht 39 aus viskoelastischem Material, und eine diskontinuierliche Scheibe in Form von zwei halbringförmigen Segmenten 40 aus einem ziemlich starren flächenhaften Material ist mit jeder Schicht 39 haftend verbunden, wobei schmale Spalte zwischen den benachbarten Enden jedes Paars von halbringförmigen Segmenten 40 und ein ähnlicher Spalt zwischen je zwei halbringförmigen Segmenten 40 und der Habe 34, um welche herum sie angeordnet sind, vorgesehen sind. Daher können die beiden halbringförmigen Segmente auf jeder der entgegengesetzten Flanschplatten 32 nicht miteinander oder mit der itfabe 34, um welche herum sie angeordnet sind, in Reibung kommen, wenn die Scheibe bei hohen Drehzahlen Schwingungen ausgesetzt wird. Anstelle von zwei oder mehreren Ringsegmenten kann die diskontinuierliche Scheibe aus einem einzigen Element bestehen, das einen spiraligen Schlitz oder Spalt aufweist, welcher sich von seinem Umfang zu seiner Mitte erstreckt.

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Claims

P a tentansprüche

1/ Schwingungsgedämpftes drehbares zylindrisches Maschinenelement mit einem auf einer Welle angeordneten zylindrischen Körper, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus viskoelastischem Material (5, 15, 25, 35) haftend auf der einen der beiden Seiten des zylindrischen Körpers (1,11, 21, 31) befestigt ist und ein diskontinuierlicher Zylinder (6, 16, 26, 36), der aus einem verhältnismäßig starren flächenhaften Material geformt ist und mindestens einen Spalt (7, 17, 27, 37) aufweist, welcher sich über die volle Länge des Zylinders erstreckt, in Kontakt mit im wesentlichen nur der Schicht aus viskoelastischem Material gelagert ist und eine Dicke hat, die geringer als diejenige des zylindrischen Körpers ist.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus viskoelastischem Material eine Dicke hat, die nicht größer als etwa die halbe Dicke des zylindrischen Körpers ist.
3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus viskoelastischem Material (25) an der Innenfläche des zylindrischen Körpers (21) haftet und der diskontinuierliche Zylinder durch mindestens zwei gleiche Zyliridersegmente (26) gebildet wird, die voneinander, durch schmale Spalte (27) getrennt sind, welche sich über die volle Länge der Zylindersegmente erstrecken.
4. Element nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper und der diskontinuierliche Zylinder aus Metall hergestellt sind und die Schicht aus viskoelastischem Material durch ein amorphes Polymeres oder Copolymeres gebildet wird.

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5. Element nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (31) an einer Nabe (34) durch mindestens eine kreisförmige Platte (32) befestigt ist, die senkrecht zur Welle (30) angeordnet ist, eine Schicht (39) aus viskoelastischem Material haftend auf der einen der beiden Seiten der Platte angeordnet ist und eine diskontinuierliche Scheibe (40) aus einem verhältnismäßig starren flächenhaften Material sich mit der an der erwähnten Platte haftenden Schicht aus viskoelastischem Material im Kontakt befindet.
6. Element nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus viskoelastischem Material eine Dicke hat, die nicht größer als etwa die volle Dicke des erwähnten diskontinuierlichen Zylinders ist.
7. Element nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Dicke des diskontinuierlichen Zylinders und der Schicht aus viskoelastischem Material nicht größer als etwa die Dicke des zylindrischen Körpers ist.
8. Element nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (31) mit Flanschplatten (32, 32) an seinen entgegengesetzten Enden versehen ist, eine Schicht (39, 39) aus viskoelastischem Material an der einen der beiden Seiten jeder der Flanschplatten haftet, und eine diskontinuierliche Scheibe (40, 40) aus einem verhältnismäßig starren flächenhaften Material sich mit der an jeder der Flanschplatten haftenden Schicht aus viskoelastischem Material in Kontakt befindet.

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9. Element nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte und diskontinuierliche Scheibe aus Metall hergestellt ist und jede diskontinuierliche Scheibe durch mindestens zwei gleiche Segmente gebildet wird, die voneinander durch schmale Spalte getrennt sind.
10. Element nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Platte haftende Schicht aus viskoelastischem Material sich auf deren Außenseite befindet und das viskoelastische Material aus einem amorphen Polymeren oder Copolymeren besteht.

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