DE2927241C2 - Mechanischer Rüttler mit Richtwirkung - Google Patents

Mechanischer Rüttler mit Richtwirkung

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Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Rüttler mit Richtwirkung, der ein Gehäuse, in dem eine mit einem Motor verbundene Welle mit Kurbel und mit Unwuchtmassen angeordnet ist, sowie eine Stange aufweist, die die Bewegung der Kurbel auf eine in einer Stütze angeordnete Schwungmasse überträgt.
Aus der DE-AS 11 00 354 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von starken Schall- und Infraschallwellen bekannt, bei der auf einer angetriebenen Kurbelwelle zwei Kolben vorgesehen sind. Dreht sich die Welle, so bewegen sich die beiden Kolben in entgegengesetzten Richtungen. Hierdurch wird ein Ausgleich der Tragheitskräfte der beiden Kolben erreicht. Allerdings bleibt ein Unwuchtmoment der Trägheitskräfte bestehen, das sich auf die Arbeitsqualität bei einem. Rüttler mit Richtwirkung negativ auswirken würde.
Wegen des notwendigen Masseausgleichs müssen alle beweglichen Teile doppelt vorhanden sein, was sowohl die Herstellung der Teile als auch den Zusammenbau komplizierter macht, wenn man nicht weitere Unwuchten in Kauf nehmen will.
Weiterhin ist eine Verbrennungskraftmaschine bekannt (DE-PS 2 17 818), deren Konstruktion mit Zylinder, Kolben, Pleuelstange, Kurbelwelle, zusätzlicher Nebenwelle und auf den beiden Wellen angebrachten Gegengewichten im Prinzip zur Erzeugung gerichteter Schwingungen mit stabiler Amplitude bei sich bezüglich des Größenverhältnisses ändernder Schwungmasse Anwendung finden kann. Jedoch ist durch diesen komplizierten Aufbau kein ausreichender Trägheitskräfteausgleich der Schwungmasse gegeben. Befindet sich der Kolben in einer seiner beiden Endlagen, so bilden seine Trägheitskräfte und die Gesamtträgheitskraft der Gegengewichte ein Unwuchtmoment, was sowohl auf die Haltbarkeit als auch auf die Arbeitsqualität einer derart gestalteten Maschine negative Auswirkungen hat.
Ferner ist eine Schüttelvorrichtung bekannt (DE-OS 18 16 710), die eine Kurbelwelle mit Gegengewichten in einem massiven Ständer und eine mit der Kurbel unmittelbar verbundene Plattform aufweist Diese Plattform führt bei Drehung der Kurbelweile, die mit einem Motor biegsam verbunden ist, ungerichtete Rottelbewegungen in der Horizontalebene aus, wobei die erwähnten Gegengewichte für einen bestimmten Trägheitskräfteausgleich sorgen. Diese Schüttelvorrichtung ermöglicht jedoch keine gerichteten Schwingungen der Schwungmasse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Rüttler mit Richtwirkung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß eine stabile Schwingungsamplitude auch bei einer Änderung der Größe der Schwungmasse, eine konstante Geschwindigkeit der Welle des mechanischen Rüttlers und gleichzeitig ein nahezu vollständiger Trägheitskräfteausgleich und Trägheitsmomentenausgleich gewährleistet ist.
Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in weiteren Ansprüchen aufgeführt
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den praktisch vollständigen Ausgleich der Trägheitskräfte der Schwungmasse eine vereinfachte Konstruktion und Erhöhung der Zuverlässigkeit des Rüttlers ermöglicht wird. Die Größe der Schwingamplitude der Schwungmasse wird durch die Kurbel begrenzt. Ferner werden unerwünschte dynamische Belastungen der Stütze ausgeschlossen. Da zudem die Schwingungen des Gehäuses von der Schwingung der Schwungmasse dynamisch unabhängig sind, ist eine bedeutende Verringerung der Masse des Gehäuses im Vergleich zur Schwungmasse möglich, was letztlich eine Materialeinsparung ermöglicht.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch ein konkretes Ausführungsbeispiel an Hand von Zeichnungen erläutert; es zeigt
F i g. 1 den Getriebeplan eines erfindungsgemäßen mechanischen Rüttlers mit Richtwirkung,
F i g. 2 in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße mechanische System zur Umformung der Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung.
Der mechanische Rüttler mit Richtwirkung enthält eine mit einem Antrieb verbundene Welle 1 (F i g. 1), an welcher eine Kurbel 2 vorgesehen ist und Unwuchtmassen 3 exzentrisch befestigt sind. Die Unwuchtmassen 3 sind auf der Welle 1 derart befestigt, daß die Massenmittelpunkte relativ zu der Achse der Welle 1 diametral entgegengesetzt zu der Achse der Kurbel 2 angeordnet sind. Mittels Lager 4 ist die Welle 1 in einem Gehäuse 5 angeordnet. Das Gehäuse 5 ist mittels eines Gelenkes 6 mit der Stütze 7 einer Schwungmasse 8 derart gekoppelt, daß die Achse der Welle 1 und die
Achse 9 des Gelenkes 6 parallel zueinander verlaufen. Die Kurbel 2 der Welle 1 ist mittels einer Stange 10 und durch Gelenke 11, 12 mit der Schwungmasse 8 gekoppelt
F i g. 2 zeigt den oben beschriebenen mechanischen Rüttler mit Richtwirkung und einen Antrieb, der mit diesem Rüttler verbunden ist Dieser Antrieb weist einen Elektromotor 13 mit einer auf seiner Welle angeordneten Riemenscheibe 14, eine Riemenscheibe 15, die an der Welle 1 des Rüttlers angeordnet ist, und einen Treibriemen 16 auf. Dabei ist die Achse 17 der an der Welle 1 des Rüttlers angeordneten Riemenscheibe 15 relativ zu der Achse der Welle 1 in einer diametral zu der Richtung des Ansatzes der Kurbel 2 liegenden Richtung um eine Größe »e« versetzt, die der Schwingungsweite der Achse der Welle 1 ungefähr gleich ist Die Achse der Welle 1 und der Welle des Elektromotors 13 sind ungefähr in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu der Richtung der hin- und hergehenden Bewegung der Schwungmasse β liegt Das Gehäuse 5 des Rüttlers ist mit der Stütze 7 mittels einer Feder 18 verbunden, die eine Spannung des Treibriemens 16 gewährleistet.
Der mechanische Rüttler mit Richtwirkung (Fig. 1) hat folgende Arbeitsweise.
Die Welle 1 mit der Kurbel 2 und den Unwuchtmassen 3 wird durch den mit dieser verbundenen Antrieb in Drehbewegung versetzt Indem die Stange 10 eine planparallele Bewegung ausführt, teilt sie der Schwungmasse 8 eine gerichtete hin- und hergehende Bewegung mit Die Trägheitskraft der Schwungmasse 8 wird durch die Resultierende der Zentrifugalkraft der Unwuchimassen 3 ausgeglichen, und die andere Resultierende dieser Kraft wird auf das Gehäuse 5 übertragen. Da das Gehäuse 5 mit der Stütze 7 mittels des Gelenkes 6 gekoppelt ist, führt es Schwingungen (Pendelbewegung) relativ zu der Achse 9 des Gelenkes 6 aus. Der Ausgleich der Resultierenden der Zentrifugalkraft der Unwuchtmassen 3, die die Schwingungen des Gehäuses 5 hervorruft, wird dadurch erreicht, daß der Mittelpunkt der Massen des Gehäuses 5 auf der Achse der Welle 1 liegt.
Zu einem vollständigeren gegenseitigen Ausgleich der sich drehenden Unwuchtmassen 3 und der Schwungmasse 8 sollen die Unwuchtmassen 3 von gleicher Größe sein und auf der Welle 1 symmetrisch relativ zu der Kurbel 2 angeordnet sein.
Bei einer Änderung der Größe der Schwungmasse 8 ändert sich die Amplitude der Schwingungen derselben sehr wenig und entspricht etwa der Höhe der Kurbel 2.
Durch die Ausführung des erfindungsgemäßen mechanischen Rüttlers mit Richtwirkung, bei dem die Kurbel 2 an der Welle angeordnet und mittels der Stange 10 und der Gelenke 11 und 12 mit der Schwungmasse 8 verbunden ist, werden gerichtete Schwingungen der Schwungmasse 8 mit einer stabilen Amplitude gewährleistet.
Eine Änderung der Größe der Schwungmasse 8 ruft keine wesentliche Änderung der Größe der Schwingungsamplitude dieser Masse hervor.
Das Gehäuse 5 ist mit der Stütze 7 mittels des Gelenkes 6 derart verbunden, daß die Achse der Welle 1 und die Achse 9 des Gelenkes 6 parallel verlaufen, und auf der Welle 1 sind die Unwuchtmassen 3 gleicher Größe und symmetrisch relativ zu der Kurbel 2 angeordnet; dadurch wird ein ausreichend vollständiger und zuverlässiger Ausgleich der Trägheitskräfte gesichert
Der Antrieb des oben beschriebenen Rüttlers weist folgende Arbeitsweise auf.
Die Drehbewegung wird von der Riemenscheibe 14
ίο (Fig. 2) des Elektromotors 13 mittels des Treibriemens 16 auf die Riemenscheibe 15 übertragen, die an der Welle 1 des Rüttlers angeordnet ist Die Feder 18 sichert eine Spannung des Treibriemens 16.
Bei der Drehung der Welle 1 verschiebt sich dessen Achse zusammen mit dem Gehäuse 5 nach dem Gesetz der harmonischen Schwingungen unter der Wirkung der Resultierenden der Trägheitskraft der Drehbewegung der Unwuchtmassen 3. Dabei führt der Punkt des berechneten Kreises der Riemenscheibe 15, der einen Radius »R« besitzt, eine zusammengesetzte Bewegung, und zwar eine relative Drehbewegung, um die Achse der Welle 1, und eine schwingende Führungsbewegung, zusammen mit der Achse dieser Welle 1 aus.
Zum Beispiel beträgt die Absolutgeschwindigkeit des Punktes»/!«
worin »a« — Größe der Schwingungsamplitude der Achse der Welle 1,
»ω« — Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Welle 1 bedeuten.
Für den Punkt »&< beträgt die Absolutgeschwindigkeit dementsprechend
VB=(R-
aa).
Wenn gemäß der Erfindung die Bedingung e=a eingehalten wird, dann werden die Absolutgeschwindigkeiten der Punkte »A« und »ß« einem Produkt »/? · ω« gleich sein. Ähnlich werden auch die dem Produkt
■to »/? ■ ω« gleichen Absolutgeschwindigkeiten der anderen Punkte des berechneten Kreises der Riemenscheibe 15 bestimmt. Dadurch werden bei der schwingenden Bewegung der Achse der Welle 1 eine fast unveränderliche Größe der Winkelgeschwindigkeit der Welle 1 und der Bewegungsgeschwindigkeit des Treibriemens 16 gesichert, was zu einer mehrfachen Erhöhung der Lebensdauer des Treibriemens 16 führt. Gleichzeitig wird ein zuverlässiger Betrieb des gesamten mechanischen Systems zur Umformung der Drehbewegung in
eine hin- und hergehende Bewegung gewährleistet.
Die Verwendung des mechanischen Rüttlers mit Richtwirkung und des mechanischen Systems zur Umformung der Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung, die gemäß der Erfindung
ausgeführt sind, z. B. in Schneidemaschinen, Schwingförderern usw, sichert eine bedeutende Erhöhung der Wirksamkeit des Betriebes von solchen Maschinen und der Zuverlässigkeit derselben durch eine Stabilisierung der Schwingungsamplitude der Schwungelemente der Maschinen und einen zuverlässigeren Betrieb des mechanischen Systems zur Umformung der Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Mechanischer Rüttler mit Richtwirkung, der ein Gehäuse, in dem eine mit einem Motor verbundene Welle mit Kurbel und mit Unwuchtmassen angeordnet ist, sowie eine Stange aufweist, die die Bewegung der Kurbel auf eine in einer Stütze angeordnete Schwungmasse überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) mittels eines ι ο Gelenks (6) an der Stütze (7) angehängt ist, und die Achse (9) des Gelenks (6), die Achse der Stange (10) und die Achse der Welle (1) derart ungefähr in einer Ebene angeordnet sind, daß das Gehäuse (5) hauptsächlich senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schwungmasse (8) um die Achse (9) schwingt und daß die Welle (1) mit dem Motor (13) biegsam verbunden ist
2. Mechanischer Rüttler mit Richtwirkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Verbindung der Welle (1) mit dem Motor (13) ein Riementrieb ist, der eine starr auf der Welle
(1) befestigte Riemenscheibe (15), einen Riemen (16) und eine zweite auf der Welle des Motors (13) angeordnete Riemenscheibe (14) aufweist, wobei die Achse der Welle (1) und die Achse der Motorriemenscheibe (14) ungefähr in einer Ebene und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schwungmasse (8) angeordnet sind.
3. Mechanischer Rüttler mit Richtwirkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (17) der Riemenscheibe (15) relativ zur Achse der Welle (1) und diametral entgegengesetzt zur Kurbel
(2) um eine Größe versetzt ist, die ungefähr gleich der Schwingungsamplitude der Welle (1) ist.
4. Mechanischer Rüttler mit Richtwirkung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) mit der Stütze (7) durch eine den Riemen (16) spannende Feder (18) verbunden ist.
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