DE2515337A1

DE2515337A1 - Luftgedaempfte lagerung fuer geraete und/oder fahrzeuge

Info

Publication number: DE2515337A1
Application number: DE19752515337
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Steinbach; Karl-Heinz Dipl Ing Dr Wesslau
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1974-07-05
Filing date: 1975-04-09
Publication date: 1976-01-22
Also published as: FR2277278B1; US3989232A; DD113394A1; FR2277278A1

Description

30. 4. 1974

Luftgedämpfte Lagerung für Geräte und/oder Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine luftgedämpfte Lagerung für Geräte und/oder Fahrzeuge, bei der eine hinsichtlich ihres Volumens veränderbare Luftlcammer mit einem Regler verbunden und mit einer Luftausströmöffnung versehen ist.

Bodenunruhen, Bodenunebenheiten oder mechanische Beeinflussungen regen Geräte bzw. Fahrzeuge zu ^chwingnngen, insbesondere zu Vertikalschwingungen an, die bekanntlich durch elastische Lagerungen mittels Stahlfedern, Gummifederungen oder Luftfederungen gedämpft bzw. weitestgehend isoliert werden. Die Luftfederungen haben gegenüber denStahlfedern und Gummifeuerungen den Vorteil einer geringen Bauhöhe und eines kürzeren Federv/eges, der besonders bei niedrigen Frequenzen in Erscheinung tritt. Bekannte Luftdämpfungen besitzen eine Luftkammer und eine Dämpfungskammer, die beide durch eine mit einer kleinen Öffnung versehene '.'/and voneinander getrennt sind. Die Dämpfung hängt dabei im wesentlichen von den Dimensionen der öffnung ab. Allgemein ist jedoch festzustellen, daß eine wirksame Schwingungsisolierung nicht für alle Erregerfrequenzbereiche gleichzeitig möglich ist. Schwingungen mit Frequenzen, die kleiner als etwa das 1,4fache der Eigenfrequenz sind, werden durch die Luftdämpfungen ebensowenig isoliert wie durch mechanische Dämpfungen.

Zur Vermeidung dieser Mängel geht die Erfindung von der Aufgabe aus, eine luftgedämpfte Lagerung für Geräte und/oder Fahrzeuge zu schaffen, die über ein großes Frequenzspektrum,

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insbesondere aber im Bereich der Eigenfrequenz des schwingenden Systems, die Schwingungsisolierung gestattet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Luftausstrbmöffnung eine an ihrem freien Ende verschlossene Dämpfungsleitung angesetzt ist, deren Länge v/enigstens 10 mal größer ist als ihr Durchmesser, und deren Luft— volumen mindestens 1/10 des Luftvolumens der Luftkammer beträgt. Die angegebenen Zahlenwerte 10 und 1/10 geben Mindestwerte an, deren Anwachsen die Schwingungsisolierung vervollkommnet. Die Anordnung und Dimensionierung der Dämpfungsleitung hat zur Folge, daß für geringe Erregerfrequenzen sich eine Strömung weit ins Innere der Leitung ausbildet, für höhere Erregerfrequenzen dagegen nicht. Dadurch tritt eine Dämpfung im umgekehrten Verhältnis zur Erregerfrequenz aufι es wird eine Schwingungsisolierung über den gesamten Erregerfrequenzbereich erziel.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 -ein Diagramm zur Schwingungsisolierung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen luftgedämpften Lagerung.

In Fig. 1 sind V, eine Vergrößerungsfunktion, und -η^ ein Frequenzverhältnis, die Koordinatenachsen eines kartesischen Koordinatensystems mit dem Ursprung 0. V ist das Verhältnis der Amplitude der Eigenschwingung der zu isolierenden Masse zur Amplitude der Anregungsschwingung (Bodenbewegung).

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Kreiseigenfrequenz ist. Das Diagramm enthält ferner eine

-j? = -j- , wobei Xi₀ die Kreiserregerfrequenz und £j> die

Kurve a, die Schwingungsisolierung bekannter luftgedämpfter Lagerungen, und eine Kurve Td, die Schwingungsisolierung der erfindungsgemäßen luftgedämpften Lagerung. Beide Kurven a; b nehmen bei einem Amplitudenverhältnis 1 ihren Anfang. Sie stellen die Schwingungsisolierung bei harmonischer Bodenunruhe in Abhängigkeit vom Frequenzverhältnis ^ dar. Während bei den bekannten luftgedämpften Lagerungen die Vergrößerungsfunktion zunächst zunimmt , um danach allmählich abzuklingen, klingt sie bei der erfindungsgemäßen Lagerung sofort auf einen geringen Wert ab.

In Fig. 2 sind auf einer Basis 1 zwei Tragstücke 2; angeordnet. Auf dem Tragstück 2 ist eine Reglerkammer 4 mit einem Drucklufteinlaßstutzen 5, zwei fest miteinander verbundenen Ventilkegeln 6; 7, einem festen Ventilsitz 8 und einem verstellbaren Ventilsitz 9 vorgesehen, deren Wandung teilweise von einem Balg 10 gebildet ist. Eine sich gegen den Boden der Reglerkammer 4 abstützende Schraubenfeder 19 drückt die Ventilkegel 6; 7 in ihre Sitze 8; 9. Mit der Reglerkammer 4 ist über eine Verbindungsleitung 11 eine Luftkammer 12 verbunden, deren Wandung teilweise von einem Balg 13 gebildet wird, die auf dem Tragstück 3 angeordnet ist und deren Deckfläche 14 sich in derselben Höhe befindet, wie die Deckfläche 15 der Reglerkammer. 4. Am Boden der Luftkammer 12 befindet sich eine Luftausströmö'ffnung 16,

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an die eine Dämpfungsleitung 17 mit einem Ende angeschlossen ist, deren anderes Ende verschlossen ist. Auf der Reglerkammer 4 und der Luftkammer 12 ist eine Tragplatte 18 mit einem Gerät 20 angeordnet, das gegen Schwingungen zu isolieren ist.

Die Druckluft gelangt durch den Stutzen 5 in die Reglerkammer 4 und von da durch die Verbindungsleitung 11 in die Luftkammer 12. Die Verstellbarkeit des Ventilsitzes ermöglicht die Höhenjustierung des Gerätes 20. Über die Luftausströmöffnung 16 gelangt die Luft in die Dämpfungsleitung 17. Die Schwingungsisolierung wird infolge der durch den Balg 13 möglichen Yolumenänderung der Luftkammer 12 bei einer Schwingungsbewegung über die Öffnung 16 und die Dämpfungsieitung 17 erzielt. Dabei zeigt die in der Dämpfungs leitung 17 eingeschlossene Luftsäule auf Grund der Viskosität und Kompressibilität der Druckluft ein unterschiedliches, von der Erregerfrequenz abhängiges Verhalten.

Ist die Eigenfrequenz f (in Hz) des schwingungsisolierenden Systems

das Dämpfungsmaß

und die Länge der Dämpfungsleitung 17

—- ,

-ar- , (III)

²IC -if r_er

so läßt sich eine Schwingungeisolierung über den gesamten Erregerfrequenzbereich erzielen, wenn das Dämpfungsmaß Ds&0,3

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ist. In den Gleichungen I, II, III bedeuten f = Eigenfrequenz (Hz)
f_„ = Erregerfrequenz (Hz)

F_K = Querschnittsflache der Luftkammer (cm ) Pq = Tragdruck (kp cm )

Vq = Volumen der Luftkammer (om ) m = Masse des Gerätes (kg)

D - Dämpfungsmaß (ohne Dimension) TJ, = Zähigkeit der Luft (kg s cm" ) a = Radius der Dämpfungsieitung (cm) 1 = Länge der Dämpfungsieitung (cm) 'Jt' = Konstante mit dem Wert 3,14 159.

Gemäß Formel II liegt der erforderliche Radius der Dämpfungsleitung 17 fest, wenn die Größen f; m; p_Q; F_K vorgegeben sind.

Für praktisch realisierbare Dimensionen der Tragkammer, z. B. 10. 10. 10 cm , iuid einen Tragdruck von 2,5 kp cm sowie eine Masse in d er Größenordnung von m = 60 kg ergibt sich der Durchmesser der Dämpfungsleitung zu 2a « 4 mm. Die Länge der Leitung läßt sich danach aus Formel III für f_er * f zu 1^120 m berechnen. Damit lassen sich Eigenfrequenzen in Größenordnung f £ 2 Hz erzielen.

Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden. BeispieIsweise lassen sich die Veränderbarkeit des Luftvolumens der Luftkammer 12 und der der Luftkammer vorgeschaltete Regler in anderer Yfeise ausführen.

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Claims

- 6 Patentanspruch r j

Luftgedämpfte Lagerung für Geräte und/oder Fahrzeuge, bei der eine hinsichtlich ihres Volumens veränderbare Luftkammer mit einem Regler verbunden und mit einer Luftausströmöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Luftausströmöffnung eine an ihrem freien Ende verschlossene Dämpfungsleitung angesetzt ist, deren Länge wenigstens 10 mal größer ist als ihr Durchmesser, und deren Luftvolumen mindestens 1/10 des Luftvolumens der Luftkammer beträgt.

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