DE3114798A1

DE3114798A1 - Schwung- oder reaktionsrad

Info

Publication number: DE3114798A1
Application number: DE19813114798
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 6901 Wiesenbach Auer
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1981-04-11
Filing date: 1981-04-11
Publication date: 1982-11-04
Also published as: US4492131A; FR2503818B1; GB2096735B; JPS6321054B2; JPS57179452A; GB2096735A; FR2503818A1

Description

TELDIX GmbH

Postfach 10 56 08 Grenzhöfer Weg 36

6900 Heidelberg 1

Heidelberg, den 10.04.1981 PT-Ka/kn E-485

Schwung- oder Reaktionsrad

Die Erfindung betrifft ein Schwung- oder Reaktionsrad bestehend aus einer Lagereinheit/ aus einer Schwungmasse, aus die Lagereinheit mit der Schwungmasse verbindenden Verbindungsmitteln, insbesondere Speichen und aus Mitteln zur Herabsetzung der Beanspruchung der Lagereinheit durch die bei der Resonanzfrequenz auftretenden Resonanzüberhöhungen.

Mit einem derartigen Schwungrad soll bei einer bestimmten Drehzahl ein vorgeschriebener Drall erreicht worden, wobei die z.B. für die Raumfahrttechnik wesentlichen · Forderungen nach geringem Gewicht und hoher Zuverlässigkeit erfüllt werden müssen. Da bei einem rotierenden Körper das Trägheitsmoment und somit der Drall vom Quadrat des Abstandes der drehbaren Masse abhängig ist, wird die Schwungmasse am äußeren Radius des Rotors vorgesehen; diese ist mittels Verbindungselementen beispielsweise Speichen mit dem Lager verbunden. Ein solcher Rotor stellt jedoch aufgrund der wenn auch geringen elastischen Verformbarkeit von Schwungring und Verbindungselementen ein schwingungsfähiges System dar, Insbesondere beim Start des Raumfahrzeuges können bei Auftreten von äußeren Anregungen mit der Resonanzfrequenz des Systems sehr große Belastungsspitzen auftreten, die zu Beschädigungen des Lagers, wenn nicht gar

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zu völliger ünbrauchbarkeit des gesamten Schwungrades führen können.

Aus der DE-OS 22 25 925 ist ein Schwungrad bekannt, bei dem zur Reduzierung dieser Lagerbeanspruchungen Dämpfungsvorrichtungen in bzw. an den Verbindungselementen vorgesehen sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine weitere und gegebenenfalls zusätzlich anwendbare Maßnahme an zu geben, mit der die große Lagerbeanspruchung durch die Resonanzüberhöhung vermindert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Durch die erfindungsgemäße Lösung tritt immer nur für eine Teilsystem bestehend aus Teilschwungmasse und zugehörigen Verbindungsmitteln bei äußeren Anregungen z.B. Vibrationen eine Resonanzüberhöhung auf; damit ist auch die Lagerbelastung entsprechend herabgesetzt bzw. man kann kleinere Lager verwenden, die dann entsprechend eine kleinere Reibung aufweisen.

Die bei der erfindungsgemäßen Auslegung auftretende Eigenschaft des Gesamtsystems, daß nämlich, wenn ein Teilsystem Resonanzüberhöhungen zeigt, das andere entweder weitgehend in Ruhe ist (im überkritischen Fall) oder praktisch nur mit der Erregeramplitude schwingt (im unterkritischen Fall), läßt sich zur dämpfenden Einwirkung auf das stark schwingende Teilsystem nutzen, in dem man entweder Dämpfungselemente z.B. einen Reibbelag zwischen dem Teilsystemen vorsieht. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, benachbarte Teilsysteme so anzuordnen, daß sie normalerweise sich nicht berühren, daß aber das in Resonanz befindliche System am anderen System anschlägt und damit eine Begrenzung der Schwing-

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amplitude erfolgt. Die sich dabei berührenden Flächen der Verbindungsmittel und/oder der Teilmassen müssen schlagfest ausgebildet sein.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung.

Fig. 2 ein Diagramm, das das Verhalten der Teilsysteme

des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 bei sich ändernder Frequenz der Vibrationen zeigt.

In Fig. 1 ist mit 1 der Stator des Schwungrades bezeichnet, mit 2 eine daran gelagerte Radnabe. Es sind zwei nebeneinanderliegende Teilschwungmassen 3 und 4 gezeigt, die aufgeschnitten sind und mittels Speichen mit der Nabe 2 verbunden sind. Es ist hier für jedes Teilsystem nur jeweils eine Speiche 5 bzw. 6 gezeigt. Diese Speichen können in der in der DE-OS 22 25 925 beschriebenen Weise dämpfend ausgebildet bzw. dämpfend mit den Teilmassen verbunden sein.

Eine der Teilmassen 3 oder 4 trä<jt einen Reibbelag 7 an dem die andere Teilmasse anliegt. Treten Schwingungen ■ in ümfangsrichtung und/oder in radialer Richtung auf, so werden diese durch die auftretende Reibung gedämpft. Auslenkungen in axialer Richtung werden begrenzt und gedämpft.
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Durch unterschiedliche Ausbildung der Speichen 5, 6 und/ oder der Teilmassen 3, 4 werden bewußt Teilsysteme gebildet, die unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen.

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Das Verhalten der Teilsysteme bei sich ändernder Frequenz der äußeren Anregung (Vibration) zeigt Fig. 2. Dort ist über der Frequenz f die Amplitude der Schwingungen der Teilsysteme bzw. der Erregung aufgetragen. Der Verlauf des einen Teilsystems ist mit 20, der des anderen mit 21 bezeichnet. Unterhalb ihrer Resonanzfrequenz schwingen die beiden Teilsysteme entsprechend der Erregeramplitude 24 (unterkritischer Bereich). In der Nähe ihrer Resonanzfrequenzen fj und f2 steigen die Schwingungsamplituden stark an, um danach sich assymtotisch der O-Amplitude zu nähern (überkritischer Bereich). Die Resonanzfrequenzen der Systeme sind auseinandergelegt, sodaß bei diesen Frequenzen f^ bzw. f2 nur jeweils ein Teilsystem das Lager wesentlich belastet. Es ergeben sich für die beiden Teilsysteme bei diesen Frequenzen i\ und f-2 große Amplitudenunterschiede 22 bzw. 23, die ein Indiz für diese getrennte Belastung durch die Teilsysteme darstellen, die jedoch zur Dämpfung mit ausnutzbar sind, da große Relativbewegungen zwischen den Teilsystemen entstehen.

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Claims

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Patentansprüche \

Schwung- oder Reaktionsrad bestehend aus einer Lagereinheit, aus einer Schwungmasse, aus die Lagereinheit mit der Schwungmasse verbindenden Verbindungsmitteln, insbesondere Speichen und aus Mitteln zur Herabsetzung der Beanspruchung der Lagereinheit durch die bei der Resonanzfrequenz auftretenden Resonanzüberhöhungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse aus wenigstens zwei Teilmassen besteht, daß für beide Teilmassen getrennte Verbindungsmittel vorgesehen sind und daß die Verbindungsmittel und/ oder die Teilmassen derart ausgelegt sind, daß sie bei einer periodischen äußeren Anregung bei unterschiedlichen Frequenzen Resonanzüberhöhungen zeigen.
2. Schwung- oder Reaktionsrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmassen und/oder Verbindungsmittel über dämpfende Glieder miteinander verbunden sind.
3. Schwung- oder Reaktionsrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Teilmassen und/oder Verbindungsmitteln ein Reibbelag vorgesehen ist.
4. Schwung- oder Reaktionsrad nach ANspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel und die Teilmassen derart aufgebaut sind, daß sie sich normalerweise nicht berühren dagegen bei Resonanzüberhöhungen an einem Teilsystem periodisch in Berührung kommen und daß die Berührungsflächen der Teilsysteme schlagfest ausgebildet sind.

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