DE2344529B2 - Anordnung zum dynamischen auswuchten einer hochgeschwindigkeitspresse - Google Patents
Anordnung zum dynamischen auswuchten einer hochgeschwindigkeitspresseInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum dynamischen Auswuchten einer Hochgeschwindigkeitspresse
mit einem Pressenoberteil, einem sich hin- und herbewegenden Schlitten, einem Paar gegenläufig
angetriebener Kurbelwellen mit Exzentern und Verbindungselementen, die die jeweiligen Exzenter
mit dem Schlitten verbinden, sowie mit exzentrisch an den Kurbelwellen angebrachten Ausgleichsmassen,
die an der betreffenden Kurbelwelle jeweils so angeordnet sind, daß sie bei etwa halbem Hub des
Schlittens einander entgegengesetzt sind und an den Umkehrpunkten des Schliltenhubes sich kumulieren,
wobei die durch den hin- und hergehenden Schlitten mit den Verbindungselementen hervorgerufenen
Massenkräfte und die an den srh drehenden Kurbelwellen
hervorgerufenen Zentrifugalkräfte ausgeglichen werden.
Mit beispielsweise der Anordnung der US-PS 2 808736 ist es bekannt, zwei gegenläufige Kurbelwellen
zu verwenden, die an den jeweiligen Enden mit Hilfe von zwei in Eingriff stehenden Zahnrädern
angetrieben sind. Insgesamt werden also vier Zahnrader verwendet, die in gleichem Abstand von der Kurbelwellenmittellinie
angeordnet sind. Bei dieser bekannten Anordnung wurden identische Ausgleichsgewichte
an allen vier Zahnradern angeordnet, so daß sich ein vollständig symmetrisches System mit ausgeglichenen
Massenkräften ergab.
Diese Anordnung war aber kostenaufwendig in der Herstellung, da vier Zahnräder verwendet werden
mußten
Mit der DT-OS 2 031403 ist eine Anordnung bekanntgeworden,
hei der eine Metallform-Presse zwei gegenläufig angetriebene Kurbelwellen aufweist, die
über ein kompliziertes Gelenk:,ystem angetrieben sind. Am untern Umkehrpunkt des Pressehubes erfolgt
dabei eine kurze Stillstandsbewegung. Diese bekannte Anordnung zeigt keinerlei Hinweise für ein
dynamisches Auswuchten; Auswuchtmaßnahmen wären hier auch schwierig, weil die Schlittenbewegung
nicht sinusförmig ist.
Beispielsweise ist es mit der Anordnung der DT-OS 1 573 763 bekannt. Kraftfahrzeug-Kurbelwellen aus-
zuwuchten. Es werden Vibrationsmeßfühler verwendet, die Unwuchtschwingungen aufnehmen. Es wird
,••ine automatische Ausgleichskorrektur vorgenommen, die in zwei speziellen Ebenen aus der Kurbelwelle erreicht wird. Die durch diese Maschine ausge-
führte Ausgleichskorrektur bezieht -ich aber nicht auf das Ausschalten der sich hin- und herbewegenden
Trägheitskräfte, die in der angetriebenen Maschine entwickelt werden.
Die Trägheitskräfte in dem Kraftfahrzeugmotor werden mitteis gegeneinander versetzter Abkröpfungen an der Kurbelwelle aufgehoben. Die Kolben in
einem Vierzylinder-, Sechszylinder- oder Achtzylin dermotor sind so aufeinander bezogen, daß die sich
hin- und herbewegenden Trägheitskräfte gegeneinander aufgehoben werden. Es wird keine Korrektur der
Unwucht durch Ausgleichsmassen an der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors ausgeführt, um die sich hin-
und herbewegenden Trägheitskräfte zu korrigieren. Anders ist das Problem der vorliegenden Erfindung,
das darin besteht, die Trägheitskräfte eines einzigen sich hin- und herbewegenden Schlittens auszugleichen.
Mit der Literaturstelle Späth: »die Wuchtfibei«, Girardet-Verlag Essen 1<)62, Seite 4. sind nur allgemeine
Auswuchtmaßnahmen bekannt. Es sind daraus aber nicht Anregungen für den Ausgleich der Trag
heitskräfte eines sich hin- und herbewegenden Schlittens zu entnehmen.
Mit der Literaturstelle Reutlingen »Gcnauigkcitsauswuchten«,
Deva-Fachverlag GmbH, Stuttgart. 1957, Seite 70, sind herkömmliche Auswuchttechniken
bei Einzylinder-Motoren bekannt. Bei den dort gezeigten Einzylinder-Maschinen wird die Bewegung
in der horizontalen Richtung abgetastet, während die Achse des Zylinders des Mechanismus in einer horizontalen
Ebene ausgeglichen wird. Das erreichte Ausgleichsergebnis bei einer vollständigen Kompensation
der Unwucht in horizontaler Ebene bezieht sich jedoch nur auf den vollständigen '\usgleich der
schwingenden Massen. Es wird aber gleichzeitig ein maximaler Vibrationseffekt in der vertikalen Ebene
wegen der rotierenden Ausgleichsgewichte erzeugt, die zum Auswuchten in der horizontalen Ebene benötigt
wurden. Damit sind dann zwar die rotierenden Massen ausgeglichen, die schwingenden Massen erzeuge
;i aber eine maximale Unwucht und Vibration in der Richtung der Kolbenbewegung. Zur Lösung
dieses Problems ist angegeben, daß die Richtung der Kolbenbewegung in einem Winkel von 45° zur Abtastachse
der Auswuchtanordnung angeordnet worden soll. Diese Literaturstelle betrifft also nicht das
dynamische Auswuchten von Hoehgeschwindigkeitspressen.
Vielmehr wird dort angegeben, daß es unmöglich ist, sowohl die rotierenden afc auch die sich
hin- und herbewegenden Massen vollständig zum gleichen Zeitpunkt bei einer Einzylindermaschine
auszuwuchten. In dieser Literaturstelle wird ein 50%-Kompromiß der Ausgleichskompensation vorgeschlagen,
wie er in der Praxis auch hei kleinen Einzylindermaschinen, wie bei Rasenmähern und
Motorrädern angewendet wird, bei denen die oszillierenden Massen klein sind
Mit der DT-PS 815 645 ist eine Anordnung bekanntgeworden,
bei der zwei Kurbelwellen gegensiitzlich zueinander angetrieben weiden, wobei aui jeweils
einer Welle ein Antriebszahnrad angeordnet ist. und die Antriebszahnräder ineinandeigreifen. Mit
dieser Anordnung ist zwar ein Auswuchten der rotierenden Massenkräfte möglich, nicht aber ein Auswuchten der oszillierenden Kräfte der Kolben und des
Schlittens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung mit gegensätzlich rotierenden Kurbelwellen dynamisch so auszuwuchten, daß eine vollständige
Beseitigung der Unwuchtkräfte gelingt, die sowohl aus der rotierenden Bewegung der Kurbelwelle herrühren, als auch aus der oszillierenden Bewegung des
Schlittens und der Verbindungsstangen. Die Erfin dung hat die zusätzliche Aufgabe — beispielsweise im
Vergleich zur Anordnung der US-PS 2808736 - ei nen billigen Auswuchtmechanismus vorzusehen, der
insbesondere mit nur zwei ineinandergreifenden Antriebsrädern an den Kurbelwellen auskommt.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung zum dynamischen Auswuchten einer Hochgeschwindigkeitspresse der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß, bezogen auf die Mittellinien der jeweiligen Exzenter auf der einen Seite der Kurbelwellen
miteinander in Eingriff stehende Antriebsräder mit außermittiger Gewichtsverteilung angeordnet
sind, und auf der anderen Seite Ausgleichsgewichte von zueinander unterschiedlicher Größe und
mit gegenüber der Mittellinie unterschiedlichem Abstand.
Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung ist. daß zum einen der Antrieb der Hochgeschwindigkeitspresse
nur auf der einen Seite der Exzentermittellinie erfolgt und zum zweiten die auf der anderen
Seite dieser Mittellinie angeordneten Ausgleichsmassen der beiden Kurbelwellen zueinander unterschiedliche
Größen aufweisen und in unterschiedlichen Abständen von dieser Mittellinie angeordnet sind.
Mit der unsymmetrischen Anbringung und der ungleichen
Größe der Ausgleichsgewichte für das dynamische Auswuchten der Hochgeschwindigkeitspresse
sind wesentliche Vorteile hinsichtlich der Konstruktions-Flexibilität
verbunden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es günstig, die Ausgleichsgewichte zum
dynamischen Auswuchten längs der Kurbelwellen zu verteilen. Am einen Ende der Kurbelwellen werden
die Ausgleichsgewichte dadurch hergestellt, daß die Antriebsräder durch exzentrisch angebrachte Bohrungen
als Ausgleichsgewichte verwendet werden, während an den entgegengesetzten Enden der Kurbelwellen
schmale Ausgleichsgewichte verwendet werden, um den zum Einbau einer Kupplung und einer
Bremse erforderlichen Platz zu schaffen. Die Ausgleichsgewichte an den anderen Enden der Kurbelwellen
werden auch deshalb schmal hergestellt, um die Gevimilfinge der Kurbelwellen auf ein Minimum
zu beschranken. Die Mittelpunkte der Massen dei Ausgleichsgewichte sind deshalb näher zur Mittellinie
der Kurbelwellen angeordnet, als die Mittelpunkte dei Ausgleichsmassen der Antriebsräder am entgegengesetzten
Ende der Kurbelwellen. Durch das erfindungsgemäße Abstimmen der verschiedenartige!
Ausgleichsgewichte gemäß tier vorliegenden Erfin llung wird ■. ine \ollMandige Beseitigung der rotieren
den und oszillierenden I luv-uchtkräfte erreicht.
Die Erfindung wird ,-,n H.<;ul *.\cv Zeichnungen na
her besolirichen. !>
'eigt
I-'l·' 1 M-'iemati di gezeichnete, perspektivisch·.
Ansiciit v'e. ürundelemenle einer Hochgeschwindigkeitspresse
mil einer Auswuchtanordnung gemäß dei vorliegenden Erfindung,
Fig. 2,3,4 die rotierenden und hin- und hergehenden
Teile der Presse und die damit verbundenen Ausgleichsmassen in drei unterschiedlichen Arbeitsstellungen.
Hierbei weist eine Hochgeschwindigkeitspresse ein Paar von gegensätzlich angetriebenen Kurbelwellen
auf, die über verzahnte Antriebsräder miteinander verbunden sind. An jeder Kurbelwelle ist ein Exzenter
angeordnet, der über eine Verbindungsstange mit dem Oberteil eines Kolbens verbunden ist, wobei das Unterteil
des Kolbens am Presscnschlitten befestigt ist.
Um die Massenkräfte, die von den hin- und hergehenden Komponenten der Presse hervorgerufen werden,
und um die Zentrifugalkräfte, die durch die unausgeglichenen Massen, die mit der Kurbelwelle
rotieren, hervorgerufen werden, auszugleichen, sind Ausgleichsmassen an den Kurbelwellen befestigt und
laufen mit diesen um. Die Ausgleichsmassen sind so ausgelegt und angeordnet, daß sie Kräfte an den Kurbelwellen
hervorrufen, die den vorher erwähnten Massenkräften und Zentrifugalkräften entgegenwirken
und diese im wesentlichen genau aufheben.
In Fig. 1 ist eine erste Kurbelwelle mit A und eine zweite Kurbelwelle mit B bezeichnet. Die Kurbelwellen
A und B sind parallel zueinander angeordnet und über die verzahnten Antriebsräder Ga und Gb miteinander
verbunden. Die Kurbelwelle A hat einen Exzenter Ta und die Kurbelwelle B hat einen Exzenter
Tb. Die Kurbelwellen sind in jeder Hinsicht identisch und die Exzenter sind auf den entsprechenden
Kurbelwellen so orientiert, daß beide gleichzeitig den oberen und den unteren Totpunkt erreichen.
An der Kurbelwelle A ist auf einer Seite des Exzenters
ein Gegengewicht montiert, dessen Massenschwerpunkt mit Maa bezeichnet in radialer Richtung
direkt dem Massenschwerpunkt Mr des Exzenters Ta gegenüberliegt. Der Radius der Exzentrizität des
Massenschwerpunktes Mwa ist durch den Radius Rwa in Fig. 1 bezeichnet, während der Radius der
Exzentrizität des Massenschwerpunktes Mr des Exzenters Ta durch den Radius Rs bezeichnet ist.
Der axiale Abstand des Massenschwerpunktes Mwa vom Massenschwerpunkt Mr ist durch die Dimension
Lwa bezeichnet.
An der gegenüberliegenden Seite des Exzenters Ta der Welle A hat das Zahnrad Ga einen Massenschwerpunkt
Mga mit einem Exzentrizitäts-Radius Rga, welcher parallel zu dem Exzentrizitätsradius
Rwa Hegt, auf den vorher Bezug genommen wurde. Der axiale Abstand vom Massenschwerpunkt Mga
des Zahnrades Ga zum Massenschwerpunkt Mr des Exzenters Ta der Kurbetwelle A ist mit der Dimension
Lga bezeichnet.
Die Kurbelwellen A, B sind mit den Exzentern Ta, Tb in der unteren Totpunktlage dargestellt und in dieser
Position verursacht die außermittige Masse am Exzenter der Kurbelwelle A eine Kraft Fca, die vertikal
nach unten gerichtet ist, während die Kraft, die durch die außermittige Masse Mga des Antriebsrades
Ga hervorgerufen wird, mit Fga bezeichnet ist und vertikal nach oben gerichtet ist. Die Kraft, die durch
die Masse Mwa des Gegengewichtes mit Fwa bezeichnet ist, wirkt ebenfalls vertikal nach oben.
Dieselben außermittigen Massen und zugehörigen Dimensionen und die durch die außermittigen Massen
hervorgerufenen Kräfte sind auf der Kurbelwelle B mit denselben Bezugszeichen versehen, mit der Ausnahme,
daß der letzte Buchstabe einer jeden Bezeichnung mit b anstatt mit α bezeichnet ist.
Der Schlitten der Presse ist mit S bezeichnet und damit verbunden sind zwei Kolben Pa und Pb, deren
obere Enden schwenkbar mit den unteren Enden von Pleuelstangen Ca und Cb verbunden sind, deren
obere Enden ihrerseits mit den entsprechenden Kurbelwellen-Exzentern in Eingriff sind.
Die Kurbelwellen A, B sind im Oberteil der Presse drehbar gelagert und die Kolben Pa, Pb sind im Pressen-Oberteil
hin- und hergehend geführt, wobei das Pressen-Oberteil in Fig. 1 mit der Bezugszahl 10
schematisch angezeigt ist.
Die hin- und hergehenden Komponenten der Anordnung, die den Schlitten S und die Kolben Pa und
1S Pb und bestimmte Anteile der Pleuelstangen Ca und
Cb umfassen, haben einen Massen-Schwerpunkt Ms.
welcher eine Massenkraft, die mit Fs bezeichnet ist, hervorruft und die entweder aufwärts oder abwärts
gerichtet sein kann, in Abhängigkeit von der Position des Schlittens 5 bei seinem Hub.
Die außermittige Masse der Antriebsräder Ga und Cb kann vorteilhafterweise durch Bohren von Löchern
12 in die Antriebsräder erreicht werden, aber es ist ebenso möglich, außermittige Massen an den
2S Antriebsrädern zu befestigen, wenn dies bevorzugt
wird.
Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen den Schlitten S der
Presse im unteren Totpunkt, im mittleren Huh und im oberen Totpunkt. Sie zeigen auch die Richtungen
der Massen und Zentrifugalkräfte, welche auf die entsprechenden Kurbelwellen A, B wirken.
Für ein weiches, vibrationsfreies Arbeiten der Presse bei hohen Geschwindigkeiten sind die Kräfte
der Unwucht in Form der primären Massenkraf te. die durch die oszillierenden Komponenten hervorgerufen
werden, ebenso wie die Zentrifugalkräfte, die durch die rotierende, unausgewuchtete Masse an den Kurbelwellen
hervorgerufen werden, im wesentlichen vollständig ausgeglichen durch die oben beschriebene
Anordnung.
Um das Ausgleichs-System zu definieren ist es erforderlich, das Gesamtmaß der oszillierenden Massen
zu bestimmen, welche mit Ms bezeichnet wurde und die gebildet ist aus der Masse des Schlittens S der KoI-ben
Pa, Pb und derjenigen Massenteile der Pleuelstangen, die zusammen mit den Kolbenbolzen, die die
Pleuelstangen mit dem Kolben verbinden, oszillieren und dem Gewicht des Werkzeugteiles, welches am
Schlitten befestigt ist. Die Werkzeugteile variieren et-
was im Gewicht, aber es wurde festgestellt, daß für eine gegebene Maschine die Werkzeugteile etwa das
gleiche Gewicht haben, so daß ein festes Ausgleichs-System als befriedigend ermittelt wurde.
Falls notwendig, kann das Gewicht der Werkzeug-
teile am Schlitten auf einen vorbestimmten Wert festgelegt werden, wenn es so gewünscht ist, um dadurch
einen im wesentlichen völligen Ausgleich zu erreichen.
Bei der Durchführung der Berechnungen, die zur
Bestimmung der erforderlichen Auswuchtung und deren Anordnung in bezug auf die Exzentrizitäts-Radien
und die axiale Anordnung der Ausgleichsmassen längs der Kurbelwelle führen, werden die folgenden
Dimensionen und Werte benutzt:
Ais - Gesamtmasse der oszillierenden Komponenten;
Rs - Exzentrizität des Kurbelwellen-Exzenters:
Fs - Höchstwert der primären Komponente der gc-
samten oszillierenden Schlitten-Massenkräfte;
Fc - Zentrifugale Unwuchtkraft, hervorgerufen durch die rotierende Masse des Kurbelwellen-Exzenters
und desjenigen Massenteiles einer Pleuelstange, das als mit seiner Kurbelwelle rotierend angesehen
werden kann;
S ~ Schlitten der Presse;
Mr - die Masse eines Kurbelwellen-Exzenters zusammen mit dem Teil einer Pleuelstange, die als mit
der Kurbelwelle rotierend angesehen werden kann;
Mga - Masse des Antriebsrades auf der Kurbelwelle A;
Mgb - Masse des Antriebsrades auf der Kurbelwelle B;
Rga - Exzentrizität des Massenschwerpunktes der Antriebsradmasse an der Kurbelwelle A;
Rgb - Exzentrizität des Massenschwerpunktes der Antriebsradmasse an der Kurbelwelle B;
Fga - Zentrifugalkraft, hervorgerufen durch die Rotation des Antriebsrades an Kurbelwelle A;
Fgb - Zentrifugalkraft, hervorgerufen durch die Rotation des Antriebsrades an Kurbelwelle B;
Lga - Länge entlang der Kurbelwelle A von der
Mittellinie der Verbindungsstange zum Massenschwerpunkt des Antriebsrades;
Lgb - Länge entlang der Kurbelwelle B von der Mittellinie der Verbindungsstange zum Massenschwerpunkt
des Antriebesrades;
Mwa - Masse des Ausgleichs-Gewichtes auf der Kurbelwelle A:
Mwb - Masse des Ausgleichs-Gewichtes auf der Kurbelwelle B,
Rwa - Radius von der Kurbelwellen-Mittellinie zum Massenschwerpunkt des Ausgleichs-Gewichtes
auf der Kurbelwelle A;
Rwh - Radius von der Kurbelwellen-Mittellinie
zum Massen-Schwerpunkt des Ausgleichsgewichtes auf Kurbelwelle ß;
Fwa - Zentrifugalkraft, hervorgerufen durch die
Rotation des Ausglcichs-Gewichtes an Kurbelwelle A;
Fwb - Zentrifugalkraft, hervorgerufen durch die
Rotation des Ausgleichs-Gewichtes auf Kurbelwelle ß;
Lwa - Länge entlang der Kurbelwelle A von der Mittellinie der Verbindungsstange zum Massenschwerpunkt
des Ausgleichs-Gewichtes an der Kurbelwelle A;
Lwb - Länge entlang der Kurbelwelle B von der
Mittellinie der Verbindungsstange zum Massen schwerpunkt des Ausgleichs-Gewichtes auf der Kurbelwelle B;
N - Winkel-Geschwindigkeit der Kurbelwelle A und B, die durch Zahnräder miteinander gekoppelt
sind, um in entgegengesetzter Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit zu rotieren.
Der Höchstwert der primären Massenkräfte, die durch die hin- und hergehende Schlitten-Anordnung
hervorgerufen werden, ist gegeben durch:
1. Fs = Ms Rs N7
1. Fs = Ms Rs N7
Diese Kraft ändert sich sinusförmig mit der Rotation der Kurbelwelle und erreicht ihren Höchstwert
nach unten in dem Augenblick, in dem der Schlitten sich im unteren Totpunkt seines Hubs befindet und
erreicht seinen Höchstwert nach oben in dem Augenblick, in dem der Schlitten sich im oberen Totpunkt
seines Hubes befindet
Zusätzlich zu der h.it- und hergehenden Ungleichgewichtskraft ist die rotierende Ungleichgewichtskraft, die an jeder der beiden Kurbelwellen hervorgerufen wird, durch folgendes gegeben:
2. Fc = Mr Rs M2
Die Ausgleichskorrektur-Kräfte sind durch die fol genden Zusammenhänge gegeben:
3. Fga = Mga Rga Ar
4. Fwa = Mwa Rwa N2
5. Fgb = Mgb Rgb N2
ίο 6. Fwb = Mwb Rwb N2
ίο 6. Fwb = Mwb Rwb N2
Für die beste Ausgleichs-Korrektur sollten die folgenden Beziehungen angewendet werden:
7. Fga + Fwa = 0,5 Fs + Fc
8. Fga Lga = Fwa Lwa
J5 9. Fgb + Fwb = 0,5 Fs + Fc
10. Fgb Lgb = Fwb Lwb
Die Substitution der entsprechenden Glieder aus den Gleichungen 1, 2, 3 und 4 in Gleichung 7 und
die Division der Endsumme durch N2 ergibt Gleichung
11.
Die Substitution der entsprechenden Glieder au den Gleichungen 3 und 4 in Gleichung 8, und die Division
der Endsumme durch N2 ergibt Gleichung 12.
Die Substitution der entsprechenden Glieder aus den Gleichungen 1, 2, 5 und 6 in Gleichung 9 und
die Division der Endsumme durch N2 ergibt Gleichung 13.
Die Substitution der entsprechenden Glieder aus Gleichungen 5 und 6 in Gleichung 10 und die Division
der Endsumme durch N2 ergibt Gleichung 14.
Zum Beispiel, wenn Fga in Gleichung 7 enthalten ist, wird der Ausdruck Mga Rga N2 aus Gleichung 3
substituiert; wenn Fba in Gleichung 7 erscheint, substituiere Mga Rga N2 aus Gleichung 4; wenn Fs in
Gleichung 7 erscheint, substituiere Ns Rs N2 aus Gleichung 1; wenn Fc in Gleichung 7 erscheint, substituiere
Mr Rs N2 aus Gleichung 2.
Diese Substitution zeigt:
Diese Substitution zeigt:
Mga Rga N2 + Mwa Rwa N2 = 0.5 (Ms R; N2) + Mr Rs N2.
Division durch N2 und Gruppieren gleicher Gliedei
zeigt:
Mga Rga + Mwa Rwa = Rs (0,5 Ms + Mr) (Dies ist Gleichung 11).
Ähnlich wie oben aufgeführt, kann zur Erstellung der Gleichungen 12, 13 und 14 verfahren werden.
Die mit den Gleichungen 11, 12, 13, 14 ausgedrückten Verhältnisse müssen erfüllt werden, um die
wirksamste Ausgeglichenheit (Balance) der Presse zi erreichen.
11. Mga Rga + Mwa Rwa = Rs (0,5 Ms + Mr
12. Mga Rga Lga — Mwa Rwa Lwa
13. Mgb Rgb + Mwb Rwb = Rs (0,5 Mi + Mr
14. Mgb Rgb Lgb = Mwb Rwb Lwb
Aus den obigen Beziehungen ist es klar, daß sid der Konstrukteur bei der Placierung der Ausgleichs
Gewichte auf den Presse-Kurbelwellen und in dei Größe dieser Gewichte auf eine breite Auswahl stüt
zen kann. Bei der im einzelnen dargestellten Kon struktion wurden die Gewichte in der Nähe eines En
des der Kurbelwelle als Bestandteile der Antriebsrä der ausgebildet, die die Wellen miteinander kuppeln
indem Löcher durch eine Seite der Antriebsräder ge bohrt wurden, um den Massenschwerpunkt der An triebsräder von der Mittellinie der Welle zu entfernen Ein gleichwertiger Effekt könnte hervorgerufen wer
den durch Anbolzcn oder eine andersartige Befesti gung der Gewichte an den Antriebsrädern oder da
durch, daß man die Antriebsräder unverändert läßt und Gewichte an einer anderen Stelle in der Nähe
der Antriebsradenden der Welle zufügt.
Solange die Beziehungen, die durch die Gleichungen (12) und (14) ausgedrückt werden, erfüllt sind,
wird durch die Ausgleichs-Gewichte an jeder Kurbelwelle kein schwingendes Moment hervorgerufen. Solange
die Beziehungen, die durch die Gleichungen (11) und (13) ausgedrückt werden, erfüllt sind, ist die
Netto-Ausgleichskraft an jeder Kurbelwelle korrekt.
Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die Art, wie sich die rotierenden Ausgleichskräfte und die Massenkräfte
des hin- und hergehenden Pressen-Schlittens im unteren Totpunkt, beim mittleren Hub und im oberen Totpunkt
gegenseitig beeinflussen. Wie aus den Figuren entnommen werden kann, sind die von den rotierenden
Ausgleichs-Gewichten hervorgerufenen Kräfte im oberen und unteren Totpunkt gleich und entgegengesetzt
zu der primären Schlitten-Massenkraft zusammen mit der rotierenden Unwucht. In der mittleren
Hublage, wo keine primäre Schlittenmassenkraft hervorgerufen wird, erzeugen die rotierenden Gewichte
gleiche und entgegengesetzte Horizontalkraft-Komponenten, die sich gegenseitig aufheben, ohne irgendeine
Rest-Reaktion hervorzurufen, die dazu tendiert, die Pressen-Struktur zu bewegen.
Der Gesamt-Effekt ist, daß die einzigen auftretenden Wucht-Fehler im System bedingt sind durch
(a) sekundäre Massenkräfte, die sehr klein sind, bedingt durch das typische große Verhältnis der Pleuelstangenlänge
zur Kurbelwellen-Exzentrizität in einer Presse und (b) dem Fehler, der auftritt, weil das
Werkzeug-Gewicht am Pressenschlitten nicht identisch gleich ist mit dem Wert für das das Ausgleichs-System
ausgelegt wurde.
Der letzte Fehler kann durch Auslegung des Pressen-Ausgleichs-Systems
für das höchste zu erwartende Werkzeug-Gewicht und durch das fallweise Zufügen des möglichen Gewichtes zu dem Schütten
beliebig klein gemacht werden, so daß das Gewicht des benutzten Werkzeuges plus dem zugefügten Gewicht
immer mit dem Auslegungs-Wert übereinstimmt. In der Praxis wird der zu erwartende Fehler
des Werkzeug-Gewichtes bei einer vorgegebenen Pressen-Größe gewöhnlich nicht ausreichen, um die
ίο zusätzliche Erschwernis dieser Korrektur-Prozedur zu
rechtfertigen.
Es sollte auch beachtet werden, daß eine Presse, an der ein Kulissen-Mechanismus zur Betätigung des
Schlittens an Stelle des Pleuelstangen-Mechanismus der vorliegenden Konstruktion benutzt wird, keine
sekundären Schlittenmassenkräfte hervorruft und dadurch ein perfekterer Grad der Auswuchtung vorgesehen
wird.
In einer Abänderung der beschriebenen Auswucht-Methode kann jedes einzelne oder alle Auswucht-Gewichte
in zwei oder mehr Teile verteilt werden, die in der gleichen oder unterschiedlichen Ebene
längs den Wellen angeordnet sind. Der Gesamt-Effekt der Gewichts-Unterteilung in dieser Art ist der
»5 gleiche, als wenn das äquivalente Total-Gewicht am
Ort des Massen-Schwerpunktes der unterteilten Gewichte angeordnet wäre.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß nicht nui das Ausgleichen der Kurbelwellen durch Antriebsräder
an einem Ende mit einem exzentrischen Gewichi und einem Gegengewicht in der Nähe des anderer
E ies mit einem exzentrischen Gewichi beabsichtig ist, sondern es ist auch beabsichtigt, daß eine Mehrzah
von Gegengewichten entlang jeder Kurbelwelle ver teill werden kann in Positionen, die in der oben ange
zeigten Art bestimmt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Anordnung zum dynamischen Auswuchten einer Hochgeschwindigkeitspresse mit einem
Pressen-Oberteil, einem sich hin- und herbewegenden Schlitten, einem Paar gegenläufig angetriebener Kurbelwellen mit Exzentern und Verbindungselementen, die die jeweiligen Exzenter
mit dem Schütten verbinden, sowie mit exzentrisch an den Kurbelwellen angebrachten Ausgleichsmassen, die an der betreffenden Kurbelwelle jeweils so angeordnet sind, daß sie bei etwa halbem
Hub des Schlittens einander entgegengesetzt sind, und an den Umkehrpunkten des Schlittenhubes
sich kumulieren, wobei die durch den hin- und hergehenden Schlitten mit den Verbindungsele
menten hervorgerufenen Massenkräfte und die an den sich drehenden Kurbelwellen hervorgerufenen
Zentrifugalkräfte ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf die
Mittellinien der jeweiligen Exzenter (Ta, Tb) auf der einen Seite der Kurbelwellen (A, B) miteinander
in Eingriff st ^henden Antriebsräder (Ga, Gb)
mit außermittiger Gewichtsverteilung angeordnet sind, und auf der anderen Seite Ausgleichsgewichte
von zueinander unterschiedlicher Größe und mit gegenüber der Mittellinie unterschiedlichem
Abstand.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Masse der Massenelemente
und ihr Exzentrizitäts-Radius relativ zu der entsprechenden Kurbelwelle im wesentlichen
durch die Formel
Mm Rm = Rs (0.5 Ms + Mr)
bestimmt ist. Worin bedeuten:
Mm = Masse der Ausgleichsmassen, die zur der
bestimmt ist. Worin bedeuten:
Mm = Masse der Ausgleichsmassen, die zur der
Kuibclwcllc gehören,
Rm = Radius der Exzentrizität der Massen der
Rm = Radius der Exzentrizität der Massen der
Ausgleichsmassen,
Rs — Radius der Exzentrizität des Exzenters an der Kurbelwelle
Rs — Radius der Exzentrizität des Exzenters an der Kurbelwelle
Ms — Masse der hin- und hergehenden Komponenten
Mr = Masse des Exzenters an der Kurbelwelle und dem Teil der zugehörigen Kolbenstange,
die als damit rotierend angesehen werden kann.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamlausgleichsmasse,
die zu jeder Kurbelwelle gehört, eine Anzahl von einzelnen Ausgleichsmassen umfaßt, die auf der
Kurbelwelle in axialer Richtung verteilt und an entgegengesetzten axialen Seiten des Exzenters
und die Größe der Ausgleichsmasse in den entsprechenden Ausgleichsmassen und der Exzentrizitäts-Radius
relativ zu der Achse der entsprechenden Kurbelwelle und die axiale Anordnung einer jeden Ausgleichsmasse relativ zu dem Exzenter
der Kurbelwelle im wesentlichen durch die folgende Formel bestimmt ist:
Summe (Mr Rr Lr) = Summe (Ml Rl Ll)
Summe (Mr Rr)
+ Summe (Ml Rl) = Rs (0.5 Ms + Mr)
Summe (Mr Rr)
+ Summe (Ml Rl) = Rs (0.5 Ms + Mr)
Mr = Masse einer jeden Ausgleichsmasse auf der Seite des Exzenters der Kurbelwelle
Ar = Exzentrizitäts-Radiusderentsprechenden
Ausgleichsmasse
Lr = Axialer Abstand der entsprechenden Ausgleichsmasse vom Exzenter auf der
Kurbelwelle
Ml = MasseeinerjedenAusgleichsmasseander anderen Seite des Exzenters der Kurbelwelle
Rl = Exzentrizitäts-Radiusderentsprechenden Ausgleichsmasse
Ll = axialer Abstand der entsprechenden Ausgleichsmasse von dem Exzenter der Kurbelwelle
Rs = Exzentrizitäts-Radius des Exzenters der Kurbelwelle
Ms = Masse der hin- und hergenenden Komponenten
Mr = Masse des Exzenters und des Teiles der Verbindungsstange, die als mit ihm rotierend
angesehen werden kann.
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|---|---|---|---|
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| DE2344529C3 DE2344529C3 (de) | 1982-04-15 |
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Family Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE2654432A1 (de) * | 1976-12-01 | 1978-06-08 | Schuler Gmbh L | Exzenterpresse mit einem massenausgleich |
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