DE2129112A1 - Schwingungsgedampftes drehbares zyhn drisches Maschinenelement - Google Patents
Schwingungsgedampftes drehbares zyhn drisches MaschinenelementInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
D R. L MAAS
Ό R W. PFElFFFP
8 MÜNCHEN 23
UNQERERSTR. 25 - TEL 39 02 36
Case 1083
Case 1093
Case 1093
Kenneth Tsunoda, Closter, Hew Jersey, V.St.A.
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 (10)
- P a tentansprüche1/ 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.209852/0220
- 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.20 9 852/0220- IO -
- 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.209852/0220
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DE2129112C3 DE2129112C3 (de) | 1980-08-07 |
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