DE3004104A1

DE3004104A1 - Massenausgleicher fuer maschinenanlagen mit kurbeltrieben, insbesondere saegegatter, der auch hoehere harmonische der grundlaufzahl ausgleicht, indem der ungleichfoermigkeitsgrad ausgenutzt wird

Info

Publication number: DE3004104A1
Application number: DE19803004104
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Dipl.-Phys. 3167 Burgdorf Beitzer
Original assignee: BEITZER HANS WERNER DIPL PHYS
Current assignee: BEITZER HANS WERNER DIPL PHYS
Priority date: 1980-02-05
Filing date: 1980-02-05
Publication date: 1981-08-13

Description

Benennung Fig 1 : Halbes Ausgleichersystem mit Teil des Kurbeltriebes. Blick in Richtung der Symmetrieachse der transversalen Bewegung. Das Gesamtsystem ergibt sich durch Ergänzung symmetrisch zur Linie (20) Benennung Fig 2 : Seitenansicht des Ausgleichersystems in Richung der Kurbelachse (21) Zeichnung ist ausgeführt für das Teilsystem (18) gem. Fig 1.
Für das Teilsystem (17) gem. Fig.1 sind nur die Radien der Zahnräder in(11) und 8(9) entsprechend zu ändern Stückliste zu den Zeichnungen: 1 Schwungmasse 2 Ausgleichsmasse 3 Pleuelkopf 4 elast. Koppelelement 5 Kurbelzapfen 6 Lager mit fester Welle 7 Lager mit drehbarer Welle 8 Antrieb für doppelte Drehzahl 9 Antrieb für einfache Drehzahl 10 Teiausgleicher f. geradzahl. Harmonisohe 11 Teilausgleicher f. ungeradzahl. Harmonische (incl.1.) 12 Ausgleichermassen 13 Zusatzmassen 14 Rahmen des Ausgleichersystems 15 Fundament 16 Symmetrieachse der tranaversalen>-Massenbewegung 17 Teilsystem zum Ausgleich der geradzahl. Harmonischen 18 Teilsystem zum Ausgleich der ungeradzahl. Harm.
19 Masse zum Ausgleich der Kopplermasse (4) 20 Symmetrieebene (senkrecht zur Zeichenebene) 21 Mittellinie der Kurbelwelle Erläuterungen Bisher ist ein Massenausgleicher bekannt, der die Massenkräfte erster Ordnung auszugleichen gestattet, diejenigen höherer Ordnung Jedoch nicht.
Messungen in der Nachbarschaft von Sägegattern aufgrund von Nachbarschaftsbeschwerden haben gezeigt, daß vielfach nicht die Frequenz der Gattergrunddrehzahl Anlaß zu Beschwarden gibt, sondern daß die Oberschwingungen, insbesondere die der zweiten und dritten Harmonischen, entscheidend sind.
Der Grund für das Entstehen der geradzahligen Harmonischen läßt sich zwar aus der Kinamatik des Kurbeltriebes ableiten, Abhilfemaßnahmen wurden bisher jedoch noch nicht durchgeführt.
Der Grund für das Entstehen der ungeradzahligen Harmonischen läßt sich aus der Kinematik des Kurbeltriebes hingegen nicht ableiten. Dies ist nur durch Untersuchung der dynamischen Eigenschaften dieses Systems möglich. Die ungeradzahligen Harmonischen entstehen durch die Ungleichförmigkeit der Umdrehungsgeschwindigkeit deg Kurbeltriebes, beschrieben durch den Ungleichförmigkeitsgrad. Diese Ungleichförmigkeit entsteht aufgrund folgender Tatsache: Die kinetische Energie der Maschine ist über eine Umdrehung praktisch konstant. Das ist aber nur möglich, wenn Htl die kinetische Energie der transversal bewegten Teile (z.B. Pleuel, Kolben oder Gatterrahmen) mit der kinetischen Energie der Schwungmasse ausgetauscht wird. So findet einf ständiger Energiewechsel zwischen Rotationsenergie der Schwungmasse und Transiationsenergle der anderen Teile des Kurbeltriebes statt. Dieser Energiewechsel äußert sich in über eine Umdrehung nicht konstanter Winkelgeschwindigkeit der Schwungmasse.
Erläuterungen Bei bisheriger Ausführung von Massenausgleichern wurde im Sinne einer leichteren technischen Durchführbarkeit ganz besonders darauf geachtet, daß diz Ungleichförmigkeit nicht vom Kurbeltrieb auf den Massenausgleicher übertr ç en wurde. Speziell hierzu wurden drehelastische Kupplungen konstruiert.
Dieses Vorgehen mißachtete ta jedoch die Tatsache, daß gerade durch die Ungleichförmigkeit der Umdrehung diejenige Kurvenverzerrung eintritt, die sich im Auftreten ungeradzahliger Harmonischer der Grundfrequenz äußert.
Darum erzeugen die Massenausgleicher herkömmlicher Bauart keine höheren Harmonischen und sind darum auch ohne Wirkung auf die Störungen, die durch das Auftreten eben dieser Harmonischen beim Lauf des Kurbeltriebes entstehen.
Erfindungsgemäß wird die Ungleichförmigkeit der Kurbel- umdrehung weitgehend starr auf die gegenläufige n Ausgleichermassen übertragen. Daraus ergeben sich auch für die Massenkräfte der Ausgleicher die gleichen Anteile an höherem Harmonischen (3.,5., etc) wie sie im Kurbeltrieb selbst entstehen. Durch die gegenläufige Drehrichtung haben diese Kräfte jedoch umgekehrtes Vorzeichen und gleichen somit die Massenkräfte ungerader Ordnung, d.h. 1.,3.,5. Ordnung aus.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Ausgleichersystem mit doppelter Drehzahl betrieben, das' in sinngemäßer Betriebsweise die 2. Harmonische und deren ungeradzahlige Harmonische ausgleicht.
Der Betrieb beider Ausgleichersysteme, desjenigen mit einfacher und desjenigen mit doppelter Drehzahl ist auch einzeln möglich, wenn nur bistimmte Harmonische gezielt kompensiert werden müssen.
Die Erfindung bewirkt also, daß nicht nur die Fritte 1. Ordnung wie bei den bekannten Anlagen ausgeglichen werden, sondern auch die der Harmonischen (auch genannt Oberschwingungen) Erläuterungen Fundstellen zum Stand der Technik Auslegeschrift 21 17 306 Az P 21 17 306.8-15 Auslegeschrift 22 63 686 Az P 22 63 686.8-15

Claims

Ansprüche Patentansprüche 1.

1Vorrichtung zum Ausgleich der Beschleunigungskräfte transversal bewegter Massen in Kurbeltrieben, insbesondere Sägegattern, genannt M a s s e n a u s -g 1 e i c h e r , gekennzeichnet dadurch, daß phasenstarr mit dem Kurbeltrieb gekoppelte Ausgleichermassen (12) Beschleunigungskräfte auch höherer Ordnung erzeugen, die sich über das Gehäuse des Kurbeltriebes oder (und) dessen Fundament (15) mit den Beschleunigungskräften des Kurbeltriebes weitgehend auSheben, wobei der Kurbeltrieb selbst derart auszugleichen ist, (z.B. durch eine Masse (2)) daß die Kräfte in Richtung der Symmetrieachse der transversalen Bewegung (16) zur Hälfte ausgeglichen werden.
2. Vorrichtung nach 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Ausgleicherkräfte auf vier Teilausgleicher (12) verteilt wird, derart daß die vier Keilkräfte symmetrisch zu (16) liegen, wodurch der tatsächliche Abstand der 4 Teilausgleicher von der Symmetrieachse(14 keine Rolle spielt, solange über Gehäuse oder (und) Fundament eine hinreichend starre Verbindung zwischen Teilausgleichern und Kurbeltrieb besteht 3. Vorrichtung nach Anspruch 1. und Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung (4) des Massenausgleichers an den Kurbelzapfen (5) des Kurbeltriebes derart starr erfolgt, daß die sich ergebenede Eigenfrequenz des entstandenen Drehschwingungssystems aus Kurbeltrieb einerseits und Massenausgleicher ändererseits höher liegt als die 5.Harmonische der sich aus der Drehzahl ergebenden Grundfrequenz, Ansprüche andererseits abernoth hknrihen o-lastisch, um sehr kurzzeitige harte Stöße durch ihre Elastizität vom Umlenkgetriebe (Zahnräder 8-11) fernzuhalten.
Besonderes Kennzeichen dieser Kopplung ist es, die Ungleichförmigkeit der Umdrehung des Kurbeltriebes (ausgedrückt durch dessen Ungleichförmigkeitsgrad) auf den Massenausgleicher zu übertragen und dadurch den Ausgleich ungeradzahliger Harmonischer zu ermöglichen, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführung der Kopplung als Lager in einer Gummibuchse (4) bewirkt, daß eine hohe Steifigkeit durch ausschließliche Belastung des elastischen Materials auf Druck möglich wird, ohne jedoch ganz starr zu werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei sonst gleicher Ausführung weitere Ausgleichermassen (12 in Ausgleicherteil 10) mit der doppelten Drehzahl des Kurbeltriebes umlaufen, so daß hierdurch auch die Harmonischen geradzahliger Ordnung ausgeglichen werden. Das zugehörige Teilsystem ist in Fig.1 mit (17) gekennzeichnet. Fig.2 gilt hierfür mit der Änderung, daß die Ubersetzungsverhältnisse der Zahnräder (9) und (11) anders sind.

Kennzeichen auch dieser Vorrichtung ist die bewußte Ubertragung deP Ungleichförmigkeit
5. Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1. bis 4.

dadurch gekennzeichnet, daß die Åusgleichermassen als Teil des Umlenkgetriebes zur Drehrichtungsumkehr ausgebildet werden, mit dem Ziel, die erforderlichen großen Drehmomente, die zur Ubertragung der Ungleichförmigkeit erforderlich sind, durch Wahl möglichst großer Ubertragungsradien mit den geringstmöglichen Kräften zu erreichen, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung der Ausgleichermassen auf vier Teilausgleicher die Drehmomente zur Übertragung der Ungleichförmigkeit weiter verringert.

Ansprüche
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß die Augleichermassen durch leicht austauschbare Zusatzmassen (13) an aktualle Betriebszustände angepasst werden können