DE2330608A1

DE2330608A1 - Vibratoraufhaengung

Info

Publication number: DE2330608A1
Application number: DE19732330608
Authority: DE
Inventors: James Walter Gearing
Original assignee: Derritron Electronics Ltd
Current assignee: Derritron Electronics Ltd
Priority date: 1972-06-15
Filing date: 1973-06-15
Publication date: 1974-01-03
Also published as: GB1431757A; IT985686B; JPS4967644A; NL7308301A; SE396559B; FR2199820A5; JPS5651827B2

Description

yibratoraufhänpjun^

Die Erfindung betrifft die Aufhängung von Vibratoren und ist für mechanische oder hydraulische Vibratoren zu verwenden, wird jedoch in ihrer Anwendung bei elektromagnetischen Vibraboren beschrieben. Die Erfindung betrifft eine Aufhängungsart für Vibratoren derart, daß der Vibrator für die Vibration einer Last in waagerechter oder senkrechter und möglicherweise in dazwischenliegender Richtung um eine waagerechte Achse verstellbar ist.

Venn ein Vibrator starr auf einer Unterstützung angebracht ist, beispielsweise starr am Boden eines Gebäudes befestigt ist, wird dem Gebäude eine ihre Richtung ständig umkehrende Reaktions-kraft mitgeteilt, die im wesentlichen der auf eine Last wirkenden Kraft gleich groß und entgegengesetzt gerichtet ist. Viele Gebäude haben Eigenresonanzen im Bereich von 8 bis 30 Hz; wenn zwischen einem Vibrator und einem Gebäude keine geeignete Schwingungsisolierung besteht, können im Resonanzfrequenzbereich gefährliche Schwingungen des Gebäudes angeregt werden. Die normalerweise verwendete Methode zur Lösung dieses Problems besteht darin, den Vibrator an einem seismischen Block festzubolzen, der selbst auf Unterstützungen gelagert ist, die niedere Frequenzen isolieren; aus verschiedenen Gründen ist dies oft nicht wünschenswert oder sogar unmöglich. Das Gewicht eines solchen seismischen Blockes sollte, um als reagierende Hasse wirksam zu sein, etwa

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zehnmal so groß sein "-/ie der maximale Stoßdruck des Vibrators. Dies ist nicht nur teuer sondern dadurch können auch Fußböden überladen werden, vor" allem Fußböden in oberen Stockwarken.

Aufgabe der Erfindung ist es, die geschilderten Schwierigkeiten zu umgehen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Aufhängung für einen Vibrator für senkrechte und waagerechte Vibration einer Last mit einem Untergestell, einer ungefederten, am Untergestell angebrachten Halterung und einer gefederten Halterung, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die ungefederte Halterung um eine waagerechte Achse drehbar ist, die gefederte Halterung an der ungefederten Hsltex'ung derart angebracht ist, daß sie sich in einer geführten geraden Bahn senkrecht zur waagerechten Achse gegen die Vorspannung einer elastischen Abstützung bewegt, daß die elastische Abstützung ein Paar elastischer, &n den entgegengesetzten Enden der gefederton Halterung angebrachter, in entgegengesetzter Richtung drückender Elemente aufweist und die Vorspannungen beider elastischer Elemente relativ zueinander einstellbar sind.

Normalerweise sind die elastischen Elemente pneumatischer Art, beispielsweise können sie Luftbälge sein.

Die Einrichtimg zur Erzwingung einer geführten, geradlinigen Bewegung der gefederten Halterung relativ zur ungefederten Halterung kann Führungsstangen und lineare Lager aufweisen, normalrv/eise Kugel- oder Rollenlager. Es kann erforderlichenfalls eine Sperreinrichtung zur Ausschaltung einer solchen Bewegung vorhanden sein.

Bei Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Lagerisolierungsanordnung eine Eigenfrequenz von etwa 3 Hz hat, ist es möglich, für alle Frequenzen über 5 Hz einen hohen Isolierungsgrad zu erreichen; bei 20 Hz hat die Wirksamkeit der Isolierung einen V/ert von etwa 95 /" erreicht.

-Durch die Verwendung eines Paares elastischer Elemente, die in entgegengesetzte Richtung wirken und relativ zueinander ver-

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stellbar sind, ist es möglich, das Gewicht einer Last in senkrechter Stellung abzustützen und die mittlere Lage der gefederten Halterung in ihrem Bewegungsbereich beizubehalten, so daß sie sich ohne die Begrenzungen ihrer Bewegung zu erreichen, wirksam hin- und herbewegen kann. Wenn das Lager in eine waagerechte Stellung gedreht v/ird, können die elastischen Elemente derart nachgestellt werden, daß gleiche Kräfte ausgeübt werden und die mittlere Stellung der gefederten Halterung in ihrem Bewegungsbereich beibehalten wird.

Anhand der folgenden schematischen Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines elektromechanischen Vibrators;

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht einer Lagerung.

Die Lagerung -weist ein Paar von Endrahmen 10 auf, die Achslager für ein Paar ungefederter Halterungen 17 bilden; jede der Halterungen 17 hat etwa rechtwinklige Form und weist an ihren Ecken vier rohrförmige Augen 18, 19, 20 und 21 auf. Die Achslager ermöglichen den ungefederten Halterungen 17 eine Drehung um eine gemeinsame waagerechte Achse, die sich zwischen den beiden Endrahmeri 10 erstreckt. Die beiden Endrahmen 10 sind mittels eines Paares von Rohren 11, die auch als pneumatische Reservoire dienen, starr miteinander verbunden.

Die rohrförmigen Augen 18, 19, 20, 21 bilden zwei Paare und 19, 20 und 21, die beide koaxial zueinander sind und zwei lineare Kugellager 22 und 23, 2i/ 25 für ein Paar von Führungsstann;en 26 oder 27 aufnehmen, die sich zueinander parallel erstrecken und an deren mittleren Abschnitten eine etwa H-förmige gefederte Halterung 40 befestigt ist. Die beiden gefederten Halterungen sind starr mit den zueinander entgegengesetzten Seiten eines elektromagnetischen Vibrators 12 verschraubt oder verbolzt.

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In der Mitte zwischen den Führungsstangen befindet sich an jedem Ende ein Paar von Luftfedern 29 und 30, von denen jede einen Balg 31, 32 aufweist, der zwischen einer Endfläche 33, 34 der gefederten Halterung AO und einem Bügel 35, 36, der aus der ungefederten Halterung 17 ausragt, angeordnet ist. Auf diese Weise befinden sich an jedem Ende zwei Luftbälge 31 und 32, die in entgegengesetzte Richtungen auf die gefederte Halterung 40 drücken. Die

Schläuche Luftbälge 31 und 32 sind mittels biegsamer / 13 an Reservoire, beispielsweise in den Rohren 11, angeschlossen und. zur Druckstexaerung in den entsprechenden Luftbälgen sind nicht dargestellte Regler vorhanden.

Jede Führungsstange 26, 27 ist mit einer Sperrmutter 44, 45 ausgerüstet, die so weit eingeschraubt werden kann, bis die gefederte Halterung fast bis zur Anlage an die ungefederte Halterung nach unten kommt und gegen eine Bewegung relativ zur ungefederten Halterung gesperrt wird, so daß die gefederte Halterung erforderlichenfalls aufgehoben v/erden kann.

Im Betrieb bei Vibrationen in senkrechter Richtung wird das

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untere Paar von Luftbälgen mit einem/Druck von 3,15 kg/cm beaufschlagt, während die oberen Luftbälge bei atmosphärischem Druck bleiben. Wenn der Vibrator in waagerechter Richtung arbeitet, werden beide Luftbälge mit einem typischen Druck von 1,75kg/

cm beaufschlagt. Diese Drucke können mittels Druckreglern eingestellt werden.

Die Verwendung von Luftfedern bewirkt, daß die Eigenfrequenz bei sehr niederen Werten liegt, in der speziellen Ausführungsform bei etwa 3 Hz, wodurch eine gute Isolierung bei allen Frequenzen über 5 Hz ermöglicht wird, die bei 20 Hz bereits eine Wirksamkeit von etwa 95 % erreicht. Bei sehr geringen Frequenzen, beispielsweise unter 15 Hz, entsteht ein Verlust in der absoluten Auslenkungsamplitude eines Versuchsobjektes auf dem Vibratortisch, weil der Vibrator das Testobjekt in die eine Richtung bev/egt und Teile des Vibrators und der gefederten Halterung sich in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Deshalb muß es möglich sein, wenn /,.-

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eine bestimmte Bewegungsamplitude der Last erforderlich ist, den Vibrator mit einer etwas größeren Bewegungsamplitude zu betreiben.

In einem speziellen Fall erfordert der Versuch eine Bewegungsamplitude von 2,13 cm; die maximale Verschiebung des Vibratorkörpers und der ungefederten Halterung erscheint bei 23 Hz und darunter und beträgt nur 0,81 cm. Damit die Last eine Verschiebung von 2,13 cm erfährt, muß die maximale Verschiebung der Vibratorhalterung 2,94 cm betragen.

Wenn es aus irgendeinem Grund nötig ist, die volle Bewegungsamplitude des Vibrators zu verwenden (und wenn der Fußboden und die anderen Halteeinrichtungen die Reaktion aushalten können) kann die federnde Lagerung mittels der erwähnten Sperreinrichtung für den in ^rage kommenden Versuch gesperrt v/erden.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Aufhängung mit ihrer Isolierung ist ohne Einfluß auf das Gewicht des Testgegenstandes, das auf den Vibrator wirken kann. Wenn sehr schwere Objekte getestet werden, kann der Luftdruck in den unteren Luftfedern weiter erhöht werden, um die beweglichen Teile innerhalb der Aufhängung zu zentralisieren, um zu verhindern, daß der Vibrator bei niederen Frequenzen mit den unteren Anschlägen in Eingriff kommt.

Im allgemeinen kann die beschriebene Konstruktion ohne die Befestigung des Untergestells am Boden verwendet werden, vorzugsweise sind aber geeignete Löcher im Untergestell vorgesehen, um dieses zu ermöglichen, wenn es als notwendig erachtet wird.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

Aufhängung für einen Vibrator für senkrechte und waagerechte Vibration einer Last mit einem Untergestell, einer ungefederten, am Untergestell angebrachten Halterung und einer gefederten Halterung, dadurch gekennzeichnet , daß die ungefederte Halterung (17) um eine waagerechte Achse drehbar ist, die gefederte Halterung (40) an der ungefederten Halterung (17) derart angebracht ist, daß sie sich in einer geführten, geraden Bahn senkrecht zur waagerechten Achse gegen die Vorspannung einer elastischen Abstützung bewegt, daß die elastische Abstützung ein Paar elastischer, en den entgegengesetzten Enden der gefederten Halterung (40) angebrachter, in entgegengesetzte Richtung drückender Elemente aufweist und die Vorspannungen beider elastischer Elemente relativ zueinander einstellbar sind.
2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t , daß die elastischen Elemente pneumatischer Art sind.
3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chn e t , daß die elastischen Elemente von Luftbälgen (31, 32) gebildet v/erden.
4. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur geführten Bewegung der gefederten Halterung (40) relativ zur ungefederten Halterung (17) in einer geraden Linie Führungsstangen (26, 27) und lineare Lager aufweist.

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5. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die linearen Lager Kugel- oder Rollenlager (22, 23, 24, 25) sind.
6. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Sperreinrichtung zur Verhinderung einer Bewegung der gefederten Halterung (4θ) relativ zur ungefederten Halterung (17).

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