DE306844C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.-,

CARL SCHENCK

Bei den Apparaten, die zur dynamischen Auswuchtung..eines.'beliebig gestalteten Prüfkörpers dienen und durch konstruktive Festlegung der Schwingungsachse eine Trennung der Unbalancen vornehmen, konnte der Ausgleich bislang nur im günstigsten Falte durdi drei, in den meisten Fällen durch fünf Zusatzgewichte —■ wie in den Arbeiten von L ä w a c ζ e c k und. anderen nachgewiesen ist —

ίο vorgenommen werden.

Diese La'waczecksche Lösung möge zur Beweisführung der Richtigkeit vorliegender Erfindung im folgenden kurz geschildert werden. In Fig; ι möge der allgemeine Fall auf.-tretender Unbalancen bei gewöhnlicher, ortsfester Lagerung des Prüfkörpers dargestellt sein. Wie bekannt, wird die Welle dieses rotierenden Systems in der Auswuchtmaschine nach Fig. 2 so gelagert, daß z.B. das eine Lager um eine senkrecht zur Schwingungen ebene stehende Drehachse 0-0 schwingen kann, während das andere Lager federnd aufgehängt wird.¹ In bezug auf den Schnittpunkt O der Rotationsachse mit der Dreh-

. 25 achse als Redüktionspunkt ergeben dann die in Fig. ι auftretenden .Unbalancen in der durch 0 gelegten Hilfsebene ein Moment von der .GrOJBeM₁ = Zi-O₁ welches in Spur i-i liegt, ferner ein Versetzungsmoment M₂ = B · b, welches in Spur 2-2 liegt, und schließlieh . in ,derselben Spur 2-2 - eine versetzte Einzelkraft B.

Im nachfolgenden sollen die auftretenden Kräfte und Momente nach Fig. 1 immer auf einen Punkt bezogen, werden. Der sich drehende Prüfkörper ist der' Wirkung eines

\ resultierenden Momentes M_r unterworfen, welches man durch geometrische Addition der beiden Momente M₁ und M₂ findet, und welches ihn in eine erzwungene Schwingung zu versetzen sucht; vergleiche hierüber Fig. 3. Man erhält die Ebene von M_r, die Ebene 3-3, durch den Stirnseiten-Schreibapparat. Law a c ζ e c k schreibt nun vor^< an zwei geeignete Stellen des Prüfkörpers, etwa an den beiden Stirnseiten, in zwei mit gleichem Radius eingedrehten Nuten ,zwei Zusatzgewichte anzubringen und dieselben so, lange zu verändern, bis der Prüfkörper in der Ma-. schine rund läuft. "Mit anderen Worten muß das^; durch die beiden eingelegten Gewichte verursachte Moment des Kf äftepaares P · η gleich dem die Schwingung erzwingenden Moment M_r sein. In der Fig. 3 ist da^s künstliche, zugesetzte G'egenmomant am Reduktionspunkt als Moment M₃ eingetragen. Da .M₃ = M_r, so erkennt man, daß als Ergebnis dieser ersten Maßnahme im Drehlager die

versetzte Unbalanc-Einzelkraft B/ in ihrer ursprünglichen Ebene 2-2 wirkend, zurückbleibt. ■.

Da diese Kraft B in der Maschine keinen Hebelarm in bezug auf den Punkt O hat, kann sie ihrerseits keine Schwingung des • rotierenden Systems einleiten. Um sie aufdecken und somit beseitigen zu 1 können, . schreibt L a w ac ζ e.c k vor, nach dem soeben ιό geschilderten ersten Prozeß eine Umstellung der Maschine so vorzunehmen,, daß der Unbalancrest· einen künstlichen, jetzt bekannten Hebelarm erhält. Man bewerkstelligt dies meistens dadurch,, daß man die beiden Lagerstellen der Auswuchtmaschine miteinander vertauscht, d. h. das vorherige »Drehlager« in ein »Schwinglager« verwandelt und umgekehrt. Reduziert man wiederum die in Mitte - Schwinglager angreifende Unbalanc-Einzelkraft B auf den Punkt O₁, so ergibt sich, wie . in ^ Fig. 4 eingezeichnet, ein Versetzungsmoment M_i = B · I und daneben eine versetzte Einzelkraft B, wobei die Einzelkraft und das , Ver'setzungsmoment in gleicher Ebene 2-2 liegen. Gelingt es, den Ausgleich am Schwinglagerzapfen vorzunehmen, so ist die Lösung des zweiten Unterprpzesses sofort gegeben. . Lawacz.eck schreibt unter diesen Umständen vor, in der vom Stirn-, '3° seiten-Schreibapparat gelieferten Ebene 2-2 . ein Gewicht'Q am Sclnvinglagerzapfen derart anzubringen, daß die hierdurch verursachte Zentrifugalkraft gleich, aber entgegengesetzt gerichtet der ursprünglichen Kraft B ist. In Fig. 4 ist diese Gegenkraft wiederum auf den Punkt O₁ ,reduziert. Man erhält eine versetzte Einzelkraft Q = B -und : ein Versetzungsmoment M₅ == M₄.' Nach diesem' zweiten Prozeß verschwindet also auch der Unlabancrest vollständig.

Aus praktischen Gründen wird es nur bei . einer geringen Anzahl von Prüfkörpern gelingen, nach Fig. 4 den Ausgleich unmittelbar an der. Angriffsstelle des Unbalancrestes, also in Mitte Schwinglager, vorzunehmen. Soll beispielsweise in Fig. 5 der Ausgleich an der Stelle I vorgenommen werden, so hat man in Gedanken die . in Mitte Schwingläger angreifende Einzelkraft B nach dieser Stelle hin zu ■ transportieren. In₁₁ bezug auf den gewählten Reduktionspunkt. O₁ .ergeben sich . dann: ■.'j . ■ .

eine, versetzte Kraft B, ein Versetzurigsmoment M₀ = B ·m, wenn mit m der Abstand der Stelle I von Mitte Schwinglager gegeben ist, und schließlich

ein Versetzungsmoment M₇ = B · (I —- m). In der.vom Stirnseiten-Scbreibapparat gelieferten Ebene 2-2 hat man dann an. der Stelle I durch Zugabe eines Gewichtes Q eine Gegenkraft Q einzuführen, welche der Größe nach * mit B übereinstimmt, und außerdem hat man in der gleichen Ebene 2-2 durch Zugabe zweier Gewichte R nach Maßgabe der Fig. 5 ein Kräftepaar R · p so einzuführen, daß es gleich dem Moment M₆, aber entgegengesetzt gerichtet ist. In bezug auf den Reduktionspunkt O₁ erhält man durch diese Maßnahme folgendes Ergebnis:

Die versetzte Einzelkraft Q hebt die versetzte Einzelkraft B auf. ■ Das Versetzungsmoment M₀ =: Q · (I—m) ist gleich, aber' entgegengesetzt gerichtet dem, Versetzungsmoment M₇,= B -(I— in); schließlich hebt das Moment M_s = R-,p das Moment M₀ — B-m auf. Der Unbalancrest wird also auch in diesem Falle beseitigt. Zur Bestimmung der Gewichte Q und R hat man. nun eine Zwischenrechnung vorzunehmen. Zur Ermittelung der Unbalanckraft B geht man bislang ¹So vor, daß man vor dem Einsetzen der . übrigen Gewichte, nach Maßgabe der Fig. 5, etwa an der Stelle I ein Zusatzgewicht Q' derart anordnet, daß das Moment der hierdurch verursachten Fliehkraft, nämlich Q' · (l — m), gleich dem die Schwingung er- . zwingenden Moment M₄ == B · I ist. Man kann also die Gleichung anschreiben

woraus sich der Unbalancrest B errechnet zu

-B = Q¹-

Hat man durch diesen Hilfsprozeß die Größe von B ermittelt, so entfernt man am Prüfkörper das Zusatzge\vicht Q' und legt dafür das Zusatzgewicht Q ein, wobei die hierdurch bedingte Fliehkraft gleich der ermittelten Kraft B sein muß. Zu gleicher Zeit hat man nach Vorschrift der Fig. 5 ein. Kräftepaar R- p am Prüfkörper anzubringen. Das Zusatzgewicht R ermittelt sich aus der Beziehung

R- p =

m.

Da nunmehr B bekannt ist, kann man R errechnen zu

Zusammenfassend gesprochen, benötigt man also bei der Lawaczeckschen Lösung für den ersten Prozeß zwei Zusatzgewichte, für den zweiten Prozeß im günstigsten Falle eins, in den meisten Fällen jedoch drei weitere Zusatzgewichte. (Natürlich kann man, s. Fig. 5, das Kräftepaar R -p so verschieben, daß das Gewicht Q und eins der Gewichte R durch ein einziges Gewicht ersetzt werden können.) Gemäß vorliegender Erfindung" kann man

bei Verwendung des gleichen dynamischen Apparates die Zahl der Zusatzgewichte erniedrigen. Die vorliegende Aufgabe sei wie-. derum durch den Kräfteplan der Fig. ϊ dargelegt. Ferner sei dieser Plannach Einführung des Systems in die Auswuchtmaschine durch denj eiligen der Fig. 2 bzw. 3 ersetzt. Es wird also wieder, wie zu Beginn der Auswuchtung, das resultierende Moment M₁- in der Ebene 3-3 das System in eine erzwungene Schwingung zu setzen suchen, während die versetzte Einzelkraft B als Druckkraft auf die Führung wirkt. Die Schwingung des rotierenden Systems wird auch verschwinden, wenn man, gemäß der Erfindung, nach Fig. 6 in der vom Stirnseiten-Schreibapparat gelieferten Ebene 3-3 nicht mehr, wie in Fig. 3, zwei Ausgleichsgewichte, sondern nur noch ein einziges Gewicht P₁ hinzugibt. Die hierdurch verursachte Fliehkraft reduziert man auf den Punkt O. Wie. in der Figur gezeichnet, erhält man dadurch ein Versetzungsmoment M₁₀ = P₁ · I₁ und eine versetzte Einzelkraft P₁. Während nun bei der oben geschilderten Lawaczeckschen Lösung nach erzieltem Rundlauf als Ergebnisdes ersten Prozesses nur die versetzte Unbalanc-Einzelkraft B im Drehlager zurückblieb, befindet sich jetzt noch neben B die versetzte, Einzelkraft P₁ im Drehlager. P₁ und

B kann man sich, wie in Fig. 6 angedeutet, durch die äquivalente Einzelkraft R ersetzt

. denken, die in der Ebene 4-4 liegt. Man hat also wiederum, als zurückbleibenden Unbalancrest eine Einzelkraft, die aber allgemein von B nach Größe und Richtung verschieden ist.

Für die weitere, exakte Lösung kann man die Fig. 4 und S. der Lawaczeckschen Lösung benutzen, wenn man sich an Stelle der Kraft B in Ebene 2-2 die Kraft R in Ebene 4-4 gezeichnet denkt. ' ■

Nach Maßgabe der Erfindung kann man aber zur Beseitigung des Unbalancrestes R.

weiterhin einen Näherungsweg einschlagen, dessen Genauigkeit nach ■ Belieben gesteigert werden kann. Man begeht praktisch keinen großen Fehler, wenn man, beispielsweise nach Fig. 7, bei einer Kurbelwelle das Zusatzgewicht Q von Schwinglagermitte nach der zunächst liegenden Wange verlegt. Als Unbalancrest läßt, man dann im jetzigen Drehlager (Fig. 7 oben) eine Kraft Q-R zurück, die v.ernachlässigbar ist, wenn der Abstand η

55. klein gewählt ist. Fällt der Abstand n, vielleicht aus konstruktiven Gründen, relativ groß aus, so daß der Rest Q-R , nicht mehr vernachlässigbar ist, so wiederholt man das in Fig. 7 niedergelegte Verfahren. Man vertauscht wiederum die Lagerstellen und nimmt den Ausschlag in unmittelbarer Nähe des jetzigen Schwinglagers vor. Dieses Verfahren kann man beliebig oft wiederholen.

•Der begangene Fehler ist um so kleiner, j e kleiner der Abstand η ausfällt. Da nun die ^e5 vorderste Wange in der Praxis im allgemeinen hart an dem Lager vorbeistreif en' wird, so ■ daß das Ansetzen des Gewichtes Q (bzw. das Wegbohren der Materiälmerige Q) picht ohne Demontage möglich ist, geht man gemäß vorliegender Erfindung so vor, daß man über die Wellenendzapfen, nach Fig. 8, eine Hülse zieht, welche die Lageroberfläche künstlich vergrößert. Liegt die Hülse im Drehlager, so verwendet man als Lagermitte die Achse X-X, d. h. man legt die Schwingachse . durch den Schnittpunkt von x-x mit der, Rotationachse, _wwobei man bemüht ist, den Abstand η so klein als möglich auszubilden. Liegt derselbe Endzapfen beim zweiten Prozeß im Schwinglager, so verlegt man die Lagermitte nach y.-y, so daß zwischen dem jetzigen Schwinglager und d'er ersten Wange, an welcher der Ausgleich vorgenommen werden soll,,genügend Platz für ein unbehindertes Arbeiten verbleibt.

Bei den vorerwähnten Prüfkörpern, namentlich bei Kurbelwellen, begegnet man außerdem sehr oft der Schwierigkeit, daß die Unterbringung 'der Ausgleichsgewichte an Stellen zu erfolgen hat, wo überhaupt kein ' Material vorhanden ist, mit anderen Worten schneidet die Unbalancebehe die Welle ungünstig. Fällt beispielsweise, gemäß Fig. 9, die Unbalancebene in die Ebene a-a und hatte man die Wange II-II' zum Ausgleich vorgesehen, so kann man „den. Ausgleich an dieser Wange trotzdem vornehmen, wenn man gemäß der Erfindung beispielsweise in Wange I eine künstliche Unbalanc Q einsetzt ¹QQ und dieses Gewicht so lange verändert, bis die Ebene des resultierenden Momentes aus derrk vorliegenden und dem künstlich zugefügten Unbalancmoment die gewünschte; Lage erreicht hat. .

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Näherungsverfahren' zum Auswuchten von Prüfkörpern mit Welle, insbesondere von Kurbelwellen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Beseitigung des resultierenden Momentes M_r aus dem Moment M₁ des ■'vorliegenden Unbalanc-Kräftepaares und dem Moment JH₂ der vorliegenden Einzelkraft durch Zugabe eines· einzigen positiven oder negativen ,resultierenden Ausgleichsgewichtes, P₁ ein gleich großes, aber entgegengesetzt gerichtetes Ausgleichsmoment P₁ · I₁ in den Prüfkörper eingeführt

   wird, hiernach die Lagerstellen der Maschine in der bekannten Weise vertauscht werden und das Moment R ■ I des jetzt im Schwinglager angreifenden Unbalancrestes durch ein gleich großes, aber entgegengesetzt gerichtetes Moment Q · (I—n) aufgehoben wird, wobei der Abstand η des die Kraft Q erzeugenden positiven oder negativen Zusatzgewichtes möglichst klein gehalten wird.
2. 2. Näherungsverfahren zum Auswuchten von Prüfkörpern mit Welle, insbesondere von Kurbelwellen, nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß über die Lagerzapfen eine Lagerbüchse gezogen wird, die es bei Verpflanzung des Zapfens vom Drehlager nach "dem Schwinglager ermöglicht, die Drehachse von der Lagermitte x-x, welche in unmittelbarer Nähe der Ausgleichsebene liegt, nach der Stelle y-y hin zu verlegen, so daß die Aus-. gleichsiebene zugänglich ist.
3. 3. Näherungsverfahren zum Auswuchten von Prüfkörpern mit Welle, insbesondere von Kurbelwellen, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Prüfkörpern mit ungleicher Materialverteilung über das Rotationsfeld hin eine den Prüfkörper ungünstig schneidende Unbalancebene a-a durch Zugabe oder Wegnahme einer künstlichen Unbalanc Q in die gewünschte Ebene II verdreht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.