-
Vorrichtung zum Ausgleichen der schwingenden Massen bei einem Sägegatter,
insbesondere derjenigen des Sägerahmens Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Ausgleichen der schwingenden Massen bei einem Sägegatter, insbesondere derjenigen
des Sägerahmens mit je einem außermittig an den beidseitigen Gatterschwungrädern
sitzenden ersten Gegengewicht und zwei koaxial aber gegenläufig zu den ersten Gegengewichten
umlaufenden, zu deren Symmetrieebene symmetrisch angeordneten, mit den Gatterschwungradern
für einen Umlauf mit gleicher mittlerer Drehzahl antriebsmäßig gekoppelten zweiten
Gegengewiciten, deren GD jeweils etwa in der gleichen Größenordnung liegt wie dasjenige
der ersten Gegengewichte, wobei die ersten und die zweiten Gegengewichte so groß
und in Bezug auf einander so angeordnet sind, daß die von ihnen erzeugten resultierenden
Massenkräfte etwa so groß sind wie die Massenkräfte der in Richtung, der Sägerahmenbewegung
schwingenden Gattermassen, diesen aber entgegenwirken.
-
Massenausgleichsvorrichtungen der vorstehenden Gattung kompensieren
sieren
die freien Massenkräfte der sich in Schwingrichtung des Sägerahmens bewegenden Gattermassen,
also insbesondere die freien Massenkräfte des Sägerahmens, zu einem großen Teil,
doch bleibt eine nicht unerhebliche Restkraft unkompensiert, die zu für die Umwelt
unangenehmen Bodenerschütterungen und auch zu Resonanzschwingungen führen kann,
die eine Berücksich-l tigung bel der Erstellung des Gatterfundaments verlangen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Massenausgleichsvorrichtung
zu schaffen, die auch die vorgenannten Restkräfte mit kompensiert.
-
Gemäß der Erfindung wird die vorstehende Aufgabe dadurch gelöst, daß
jedem zweiten Gegengewicht zwei weitere Gegengewichte zugeordnet sind, die mit der
doppelten Drehzahl der zweiten Gegengewichte gegenläufig in einer solchen Phasenbeziehung
in Bezug aufeinander und zu den zweiten Gegengewichten angetrieben sind, daß sie
- bezogen auf die Schwingrichtung des Sägerahmens - jeweils etwa ihren unteren Totpunkt
durchlaufen, wenn sich die zweiten Gegengewichte im oberen oder im unteren Totpunkt
befinden, wobei für jedes der weiteren Gegengewichte des Gewicht G3 und der Durchmesser
D3 der Umlaufbahn seines Schwerpunkts so bemessen sind, daß die von ihm erzeugte
Fliehkraft etwa einem Viertel der vom Gatterkurbelradius und der Stelzenlänge abhängigen
Differenz der Fliehkräfte entspricht, die die in der Schwingrichtung des Sägerahmens
schwingenden Gattermassen im oberen und im unteren Totpunkt der Rahmenschwingung
erzeugen.
-
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die durch die bekannten
ktassenaussleichsvorrichtungen bisher nicht kompensierten Restkrfte ihre Ursache
darin haben, daß die dem oberen Halbkreis (210 bis 900r der Kurbelbewegung entsprechende
Halbschwingung des Sägerahmens eine größere Amplitude hat als die
die
Halbschwingung des Sägerahmens, die dem unteren Halbkreis (900 bis 2700) der kreisförmigen
Bewegungsbahn des Kurbelzapfens entspricht. Diese Amplitudendifferenz hängt von
dem Kurbelradius und der Stelzenlänge ab. Dadurch entsteht eine sich in der Schwingrichtung
des Sägerahmens äußernde gerichtete Schwingung, deren Frequenz doppelt so groß ist
wie die Hubfrequenz des Sägerahmens, der nun gemäß der Erfindung eine entsprechende,
gerichtete Schwingung gegenphasig entgegengesetzt wird, so daß die sogenannten Massenkräfte
zweiter Ordnung ausgeglichen werden.
-
Vorzugsweise werden zur Vereinfachung des Gesamtaufbaus der Massenausgleichsvorrichtung
die Drehbewegungen der weiteren Gegengewichte hinter der üblicherweise in die Antriebsverbindung
vom Gatterschwungrad zu der zugehörigen zweiten Unwucht eingeschalteten elastischen
Kupplung von gegenläufigen Wellen des Kraftübertragungsmechanismus abgeleitet. Dies
hat den Vorteil, daß für die weiteren Gegengewichte nicht noch eine weitere elastische
Kupplung zur Berücksichtigung der UngleAchförmigkeit des Gatterantriebs vorgesehen
zu werden acht, Die weiteren Gegengewichte werden zur Vereinfachung der Konstrüktion
der gesamten Massenausgleichsvorrichtung vorzugsweise auf derselben, an dem Gatterfundament
befestigten Konsole gelagert, die auch das zugehörige zweite Gegengewicht trägt.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen: Fig.l eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Massenausgleichsvorrichtung in Seitenansicht sowie in schematischer Darstellung,
Fig.2 den Querschnitt zu Fig.l entlang der Schnittlinie II-II, und Filz 3
Fig.3
eine Skizze zur Verdeutlichung des Entstehens der Massenkräfte zweiter Ordnung.
-
In Fig.l und 2 bezeichnen: 1 die am Gatterfundament befestigte Konsole
der Massenausgleichsvorrichtung, über die die von der Ausgleichsvorrichtung erzeugten,
kompensierenden Massenkräfte auf das Gatterfundament übertragen werden, 2 die über
eine elastische Kupplung 2a vom Gatterschwungrad her angetriebene Eingangswelle
der Massenausgleichsvorrichtung, 3 das Gehäuse eines Wendegetriebes, 4 die das zweite
Gegengewicht 4a tragende, im Getriebegehäuse 3 sowie in der Konsole 1 gelagerte
Unwuchtwelle, 5 und 6 Zahnräder zur gegenläufigen Ubertragung der Drehbewegung der-Eingangswelle
2 auf die Unwuchtwelle 4, 7 Pfeile, die die Drehrichtung der einzelnen Zahnräder
angeben, 9 und 10 die weiteren Unwuchten, 11 und 12 die die weiteren Unwuchten 9
und 10 tragenden, auf der Konsole 1 gelagerten weiteren Unwuchtwellen, 13 und 14
auf der Eingangswelle 2 bzw. auf der Unwuchtwelle 4 drehfest angebrachte Kettenräder,
von denen der drehbare Antrieb der weiteren Unwuchtwellen abgeleitet ist, 15 und
16
15 und 16 auf den weiteren Unwuchtwellen 1 und 12 drehfest angebrachte
Kettenräder, und 17 und 18 über die Kettenräder 13 und 15 bzw. 12 und 14 geführte
Zahnriemen.
-
Die Durchmesser der Kettenräder 13 und 15 bzw. 12 und 14 sind so gewählt,
daß die weiteren Unwuchtwellen 11 und 12 mit der doppelten Drehzahl wie die sich
mit der Drehzahl der Unwuchtwelle 4a gegenläufig drehenden Kettenräder 13 und 14
- ebenfalls gegenläufig - umlaufen Die zweite Unwucht 4a ist in Fig. 1 in ihrem
unteren Torpunkt dargestellt. Diesen durchläuft sie, wenn sich die am zugehörigen
Gatterschwungrad angebrachte erste Unwucht ebenfalls etwa in ihrem unteren Totpunkt
befindet. Die weiteren Unwuchten 9 und 10 sind auf ihren Unwuchtwellen 11 bzw. 12
so angebracht, daß auch sie jedesmal ihren unteren Totpunkt durchlaufen, wenn die
zweite Unwucht 4a und mit dieser die erste Unwucht am Gatterschwungrad durch ihren
unteren Totpunkt hindurchgehen.
-
Nachstehend wird an Hand der Fig. 3 das Prinzip des Entstehens der
Massenkräfte zweiter Ordnung erläutert.
-
Der in der Zeichnung nur mit, seinem Rahmenzapfen R angedeutete, durch
Führungen geradlinig in Richtung des Pfeiles 20 geführte Sägerahmen wird von der
Stelze S1T, die mit einem Ende an den Rahmenzap£en R und mit dem anderen Ende an
den Kurbelzapfen K angelenkt ist, über die Hubstrecke S bewegt In Fig. 3. sind vier
Kurbelzapfenstellungen eingezeichnet, die mit 3h , 6h, 9h und l2h bezeichnet sind.
-
Wenn sich der Kurbel zapfen über den von gh bis 3h reichenden oberen
oberen
Halbkreis seiner Bewegungsbahn bewegt, führt die Stelze den Sägerahmen über den
oberen Halbhub SO. , In der 12h Stellung des Kurbelzapfens erreicht dabei der Sägerahmen
seinen oberen Totpunkt. In diesem Augenblick ist die Fliehkraft, mit der der Sägerahmen
an der Stelze ST zieht, am größten. Demgegenüber hat die vom Sägerahmen auf die
Stelze übertragene Fliehkraft in der 9h und in der 3h Stellung des Kurbelzapfens,
d.h. also zu Beginn und am Ende des jeweiligen Halbhubes, den Wert Null, weil zu
diesem Zeitpunkt der Sägerahmen die Umfangsgeschwindigkeit der Kurbel erreicht hat.
-
Von der 3h Stellung bis zur 9h Stellung bewegt die Stelze ST den Sägerahmen
über den unteren Halbhub SU AuchhLer ist im unteren Totpunkt der Sägerahmenschwingungen,
den der Sägerahmen in der 6h Stellung des Kurbelzapfens erreicht, die von ihm als
Druckkraft auf die Stelze ST ausgeübte Fliehkraft am größten, während die Stelze
zu Beginn und am Ende des unteren Halbhubes vom Sägerahmen nicht belastet wird.
-
Aus der Geometrie Kurbelradius-Stelzenlänge folgt, daß der obere Halbhub
So größer ist als der untere Halbhub Su. Da aber die Zeit für jeweils eine halbe
Umdrehung des Kurbelzapfens, in der sich der Sägerahmen im Halbhub erst in der einen
Richtung und dann in der Gegenrichtung bewegt, immer die gleiche ist, verlangt der
größere Halbhub SO auch eine größere Kraft POT im oberen Totpunkt und der kleinere
Halbhub SU eine kleinere Kraft EUT im unteren Totpunkt.
-
Be einem praktisch ausgeführten Gatter betragt die Zugkraft auf die
Stelze Im oberen Totpunkt 43 Tonnen, während die dieser Zugkraft entgegengerichtete
Druckkraft auf die Stelze km unteren Totpunkt nur 37 Tonnen groß ist. Die Kräftedifferenz
hat somit ene Größe von 6 Tonnen.
-
DemqeqenüDer
Demgegenüber erzeugen die sich gegensinnig
drehenden ersten und zweiten Unwuchten, die gegenphasig zum Sägerahmen ihren oberen
und unteren Totpunkt durchlaufen, eine in Schwingrichtung des Sägerahmens verlaufende,
gerichtete Schwingung, deren den vorstehend erwähnten Kurbelzapfenhalbkreisen entsprechenden
Halbschwingungen die gleiche Amplitude haben. Die Gewichte der ersten Unwucht und
der zweiten Unwucht und deren Schwerpunktabstand vom Umlaufzentrum sind dabei so
gewählt, daß die von ihnen im oberen und im unteren Totpunkt erzeugte maximale resultierende
Fliehkraft dem Mittelwert der Fliehkräfte entspricht, die der Sägerahmen im oberen
und im unteren Totpunkt entwickelt. Bei dem vorstehend erwähnten Gatter beträgt
diese maximale resultierende Unwucht-Fliehkraft in den Totpunkten somit 40 Tonnen.
Diese 40 Tonnen wirken den 43 Tonnen der Sägerahmenfliehkraft im oberen Totpunkt
und den 37 Tonnen der Sägerahmenfliehkraft im unteren Totpunkt entgegen, so daß
unter Berücksichtigung der Richtung der Fliehkraftäußerung des Sägerahmens auf die
Stelze und über diese auf die Gatterwelle jeweils eine Rest-Massenkraft von drei
Tonnen verbleibt, die das Gatter in der Schwingrichtung des Sägerahmens vom Fundament
weg beaufschlagt. Diese Massenkräfte zweiter Ordna--g, die, wie gesagt, ihren Maximalewert
erreichen, wenn die kurbel K die 6h und 12h Stellungen durchläuft, und in den 3h
und 9h Stellungen der Kurbel K auf den Wert Null abgefallen sind, pulsieren sinusförmig
mit der doppelten Frequenz der Gatterwelle.
-
Sie werden durch die erfindungsgemäß vorgesehenen weiteren Unwuchten
9, 10 kompensiert, weil diese in der Schwingrichtung des Sägerahmens eine gerichtete,
ebenfalls sinusförmige Schwingung von gleicher Kraftäußerung erregen, deren Frequenz
ebenfalls doppelt so groß ist, wie diejenigen der Gatterwelle, den Massenkräften
zweiter Ordnung aber gegenphasig entgegenwirkt.
-
Patentansprüche