DE286194C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vi 286194 KLASSE 47h. GRUPPE

Firma J. A. MAFFEI in MÜNCHEN-HIRSCHAU.

Schwingungsdämpfung von sich fortlaufend drehenden Massen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. März 1914 ab.

Zweck der Erfindung ist die Beseitigung des sogenannten Rütteins oder Klopfens insbesondere bei elektrischen Lokomotiven. Die Ursache dieser schädlichen Erscheinungen sind Ungleichheiten in der Drehbewegung von Massengruppeh, z. B. Elektromotoren, Trieb- und Kuppelräder, wenn die dazwischen befindlichen Gestängeteile unter dem Einfluß der darauf wirkenden Kräfte sich infolge ihrer

ίο Elastizität strecken, verdrehen oder zusammendrücken. Die geringsten äußeren Ursachen, Schienenstoß, Federspiel oder Lagerspiel, können dann Resonanzerscheinungen erzeugen. Der Vorgang ist dabei der, daß die erwähnten äußeren, wenn auch sehr kleinen Einwirkungen taktmäßig von den elastischen Teilen aufgenommen werden. Der Begriff der Elastizität ist aber eben der, daß diese aufgenommene kleine Arbeit nicht verloren geht, sondern wieder abgegeben werden kann. Anderseits ergibt sich, wenn zwei Massengruppen mit elastischen Triebwerken verbunden sind, eine ganz bestimmte Eigenschwingung. Wenn nun der Takt dieser Eigenschwingung mit dem Takt der Arbeitsaufnahme durch die erwähnten äußeren Ursachen, die nie zu vermeiden sind, zusammenfällt, dann vergrößert sich jede, durch die geringste Ursache bereits vorhandene Eigenschwingung jedesmal um den kleinen, von außen eingeleiteten Betrag. Trotz der Kleinheit des letzteren können durch die genügend öftere Wiederholung bei höheren Tourenzahlen die Formänderungen derart große werden, daß die normalen Beanspruchungen des Triebwerkes weit überschritten werden und zum Bruch führen.

Die vorliegende Erfindung soll nun verhindern, daß die kleinen, von außen eingeleiteten Arbeitsmengen die durch irgendwelche Ursachen vorhandenen Formänderungen vergrößern, indem sie gleich nach ihrer Einleitung in eine andere Energieform, z. B. durch Reibung in Wärme umgewandelt werden.

Dieses allgemeine Prinzip, Resonanzerscheinungen durch sogenannte · Dämpfungsvorrichtungen zu verhindern, ist zwar ein längst bekanntes, und bezieht sich daher die Erfindung nur auf die nachstehend beschriebene besondere Art der Dämpfung, die bezweckt, unter normalen Verhältnissen keinen nennenswerten Arbeitsverlust zu verursachen. Es ist nämlich nicht gleichgültig, in welcher Weise die Dämpfung angebracht wird, insbesondere bei sich fortlaufend drehenden Massen. Würden die Massen Schwingungen um eine festliegende Mittellage ausführen, so würde die Dämpfung in bekannter Weise einfach darin bestehen, daß durch die Drehung selbst, die man vermeiden soll, Reibung verursacht wird. Wenn aber die Massen fortlaufend sich drehen sollen, würde die Dämpfung der Drehbewegung einen ständigen Arbeitsverlust zur Folge haben, weil sie immer wirken würde. Es wird daher im nachstehenden dargelegt, welche Art von Dämpfung nur bei den Rüttelbewegungen wirksam ist, sonst aber nicht. Der Grundgedanke ist der, daß an sich bekannte, arbeitverzehrende Dämpfungsmittel, ölkatarakte, Bremsvorrichtungen o. dgl. zwischen solchen Punkten angeordnet werden, welche beim Festhalten einer in Betracht kommenden Massengruppe und beim Vor- und Rückwärtsbewegen

einer anderen Massengruppe eine Abstandsveränderung durch die Nachgiebigkeit des Baustoffes, durch das Spiel der Verbindungsteile ο. dgl. erleiden. Die durch die geschilderte Maßnahme hervorgerufenen Abstandsveränderungen sind nämlich gerade diejenigen, welche beim Rütteln auftreten, jedoch während des normalen Ganges nicht in die Erscheinung treten, und eignet sich daher nur

ίο diese Verschiebung, wenn bezweckt werden soll, daß während des normalen Ganges kein Arbeitsverlust auftritt.

In Fig. ι wird eine Verschiebung gezeigt, die bei normalem Gang auftritt, in Fig. 2 die andere Art der Verschiebung beim gleichen Triebwerk, in vorliegendem Fall eine zwei-

■ motorige elektrische Lokomotive. Fig. 3 zeigt die Anbringung der Dämpfungsmittel nach dem Grundsatz der vorliegenden Erfindung an dem gleichen Triebwerk. Fig. 4 und 5 zeigen die Arbeitsweise des Triebwerkes in den Lagern einer einmotorigen elektrischen Lokomotive als Beispiel; Fig. 6 und 7 eine zweckmäßige Anwendungsart des Dämpfungsmittels für diesen Fall.

In Fig. ι arbeiten beide Motoren A und B in gewöhnlicher Weise mit gleichem Drehsinn vorwärts. Die hintere Triebstange α wird gedrückt und verkürzt sich etwas; die vordere b wird gezogen und verlängert sich etwas. Die Zugstange c streckt sich ebenfalls etwas. Man sieht, daß durch die elastischen Formänderungen der Punkt I bei normaler Arbeitsweise ungefähr nach I¹ zu liegen kommt. Die Ver-Schiebung ist, wie die nähere Untersuchung zeigt, angenähert in der Richtung des Umfanges der fast kreisförmigen Bahn des Punktes I. Auch bei anderen Kurbelstellungen ergibt sich bei gleicher Drehwirkung der beiden Motoren immer eine in der Hauptsache tangential zur jeweiligen Bewegungsrichtung gerichtete Verschiebung.

Ganz anders wird die Verschiebung, wenn in Fig. 2 z. B. die vordere Motormasse festgehalten oder gar rückwärts gedrückt wird, während die hintere Motormasse nach vorn arbeiten will. Bei diesem Vorgang werden beide Triebstangen α und b gedrückt und ihr Vereinigungspunkt I bewegt sich angenähert nach dem Mittelpunkt des die Bahn des Punktes / bildenden angenäherten Kreises. Bei der dazu senkrechten anderen Kurbelstellung wird die hintere Stange a¹ gezogen, die vordere b¹ gedrückt und die Kuppelstange c¹ ebenfalls gedrückt, so daß wieder eine radiale Verschiebung entsteht.

Beim Auftreten der Resonanzerscheinungen schwingen aber immer die Massengruppen gegeneinander, so daß die im zweiten Fall gekennzeichnete Verschiebung gerade beim Rütteln auftritt und daher diejenige ist, welche zur Dämpfung der Schwingungen herangezogen werden muß. In Fig. 3 ist dies dadurch geschehen, daß zwischen dem Punkt I, der also gegenüber dem Mittelpunkt des Kreises nur während des Rütteins eine Verschiebung ausführt, Dämpfungsvorrichtung r bzw. bei der anderen Kurbelstellung r¹ angebracht werden.

Eine zweite, nur für das Rütteln charakteristische Verschiebung ist ebenfalls aus Fig. 2 zu erkennen. Bei der geschilderten Beanspruchung der Massen gegeneinander, geht der Punkt η des hinteren Motors nach vorn, der Punkt m des vorderen Motors nach hinten. Beide Punkte nähern sich also. Werden beide Motormassen gerade entgegengesetzt gedrückt, so daß sie sich wieder gegenseitig anstemmen, so gehen die Punkte m und η auseinander und vergrößern ihren Abstand. Wenn beide Motoren im gleichen Sinne arbeiten, verschieben sich die beiden Punkte im gleichen Sinne und ihr Abstand verändert sich so gut wie gar nicht. Wenn also die beiden Punkte durch eine Dämpfungsvorrichtung irgendwelcher Art (r²) verbunden werden, so kommt auch diese nur während des Rütteins zur Wirksamkeit.

In Fig. 4 wird das Triebrad festgehalten, der Motor A treibt vorwärts und es ist angenommen, daß die Lager f, g, h Spiel haben, welches in der Figur übermäßig groß gezeichnet ist. Man sieht, daß die Zapfen auf einer ganz bestimmten Seite des Lagers zum Anliegen kommen. In Fig. 5 wird die Motormasse rückwärtsgedrückt und liegen dann die Zapfen auf der entgegengesetzten Seite (vgl. Fig. 4 und 5) des Lagers an. Beim normalen Laufen des Triebwerkes treten zwar diese sogenannten Druckwechsel in ganz bestimmten Stellungen auf, jedoch nur zweimal während einer Umdrehung und dann nur verhältnismäßig sanft. Wenn aber die beiden Massen A und C in gegenläufige Schwingung geraten, welche sich beim Rütteln über die normale Drehung lagert, so treten während einer Umdrehung unter Umständen bedeutend mehr solcher Druckwechsel auf, welche dann auch zu der Bezeichnung »Klopfen« des schädlichen Rütteins geführt haben. Auch hier ist die Verschiebung der Zapfen gegen die Lager eine dem Rütteln eigentümliche Erscheinung. Die Richtung der Verschiebung ergibt sich durch das Festhalten der einen in Betracht kommenden Massengruppe und dem abwechselnden Hin- und Herbewegen der anderen Massengruppe. Diese Verschiebung erzeugt nach Fig. 6 und 7 dadurch eine gewollte Reibung, daß an Stelle der sonst gebräuchlichen Lagerschalen einzelne Ringe -p gut passend in den Stangenkopf s eingelegt werden, die sich nach einiger Zeit an den Stel-

Claims (2)

len q durch die Übertragung der Triebwerkskräfte abgenutzt haben, so daß das gezeichnete Spiel zwischen ihnen und dem Zapfen t vorhanden ist. Dasselbe wird immer nach einiger Zeit auftreten. Zwischen die Lagerscheiben φ werden nun nochmals dünne Scheiben u eingelegt, welche gut passend auf dem Zapfen liegen, sich aber nicht mit demselben drehen, weil sie durch irgendeine ίο federnde Vorrichtung, z. B. die Stahlplatte ν, zwischen den Lagerscheiben φ eingeklemmt sind. Sie haben aber an ihrem äußeren Umfange w so viel Abstand vom Stangenkopf, daß sie das Spiel des Zapfens mitmachen können, sich aber dabei an den Lagerscheiben φ reiben und daher Arbeit verzehren. Wenn nun durch die anfangs geschilderten äußeren Einflüsse oder Ungleichheiten in den Übertragungskräften kleine Arbeitsmengen zu den vorhandenen, zunächst noch unschädlichen Eigenschwingungen , dazukommen und dieselben vergrößern wollen, so treten die dem Rütteln eigentümlichen und im Vorstehenden an Beispielen gekennzeichneten Verschiebungen auf, die Arbeit verzehren. Wenn nun die Größe dieser Arbeitsverzehrung für jede einzelne Umdrehung durch die richtige Wahl der Bremsstärke mindestens ebenso groß ist als der bei jeder Umdrehung auftretende schädliche Antrieb, so wird der letztere gleich wieder durch die Dämpfungsvorrichtung verzehrt und damit das Anwachsen der Schwingung verhindert. Die Anwendung des Grundgedankens dieser Erfindung ist eine sehr vielseitige, läßt sich aber immer durch das geschilderte Festhalten einer Masse und das Bewegen einer anderen Masse kennzeichnen, wodurch sich die das Rütteln verhindernden Dämpfungsvorrichtungen von den während des normalen Ganges Arbeit verzehrenden falschen Dämpfungsvorrichtungen unterscheiden lassen. Paten τ-An Sprüche:

1. Schwingungsdämpfung von sich fortlaufend drehenden Massen, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeit verzehrende Dämpfungsmittel zwischen solchen Punkten des Getriebes angeordnet werden, welche beim Festhalten einer in Betracht kommenden Massengruppe und beim Voroder Rückwärtsbewegen einer anderen Massengruppe eine Abstandsveränderung durch die Nachgiebigkeit des Getriebematerials, durch das Spiel der Verbindungsteile ο. dgl. erleiden.

2. Ausführungsform einer Schwingungsdämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Zapfen o. dgl. zwei Gruppen bildende Scheiben (u, p) so angeordnet und von diesen die einen im Lagerauge, die anderen auf dem Zapfen geführt und so aufeinander gepreßt sind, daß dadurch , eine Arbeit verzehrende Dämpfung entsteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.