DE312971C - - Google Patents

Description

Das charakteristische Merkmal aller bisherigen dynamischen Auswuchtverfahren besteht darin, daß die Drehachse des Prüfkörpers um eine feste oder freie Achse in einem festliegenden. Maschinengestell schwingen kann, daß also lediglich die Drehachse des Prüfkörpers pendelnd aufgehängt ist. Die Folge hiervon ist die Umwandlung sämtlicher Lager in Schwinglager bei den alten Methoden, in Schwinglager und ein Drehlager bei der Lawaczeckschen Methode. · Das Gestell .befin3et~sicn","^"ie~gesägt, in Ruhe und dient hauptsächlich dazu, die Schwingung des Prüfkörpers in einer Ebene zu erzwingen.

Der Hauptnachteil aller dieser Methoden tritt sofort augenfällig in die Erscheinung, wenn man einen elastischen Prüfkörper, z. B. eine Kurbelwelle, auswuchtet. Man wird nie vermeiden können, daß der Prüfkörper in seinen zwangsweise geführten Lagern infolge der heftigen und verschieden großen Massenkräfte aller schwingenden Teile sich in den Lagern bzw. in der Führung klemmt oder sich zusätzlich deformiert, wodurch Fehler in der Bestimmung der Unbalanzebene unvermeidlich sind. Da wohl jeder Prüfkörper dem Hookeschen Gesetz unterliegt, tritt diese Ungenauigkeit in mehr oder weniger großem Maße immer auf. Um die schädliche Dämpfung der alten Apparate zu umgehen, hängt ' Lawaczeck das schwingende Lager des. Prüfkörpers an eine Blattfeder. ' Abgesehen von der Luftreibung bleibt dadurch nur noch das praktisch vernachlässigbare Reibungsmoment am Drehzapfen des Drehlagers übrig. Steht nun die Federkraft normal zur Prüfkörperdrehachse, so tritt bei größeren Ausschlägen, namentlich bei geringer Achslänge des Prüfkörpers, immer ein Klemmen ein, da ja der Prüfkörper bei dieser Art der Aufhängung nur angenähert eben schwingt. Auch wenn man die Blattfeder parallel zur Prüfkörperachse anordnet, so daß also der Prüfkörper genau eben schwingt, tritt in dem jeweiligen Schwinglager ein Klemmen ein, weil das betreffende Lager auf zwei Kreisbögen schwingen muß, die durch den Schwingungshebelarm des Prüfkörpers und durch die Federlänge gegeben sind und, auch wenn sie gleichsinnig liegen, aus konstruktiven Gründen wohl immer verschieden sind.

Ein weiterer Nachteil dieser pendelnden Aufhängung lediglich der Prüfkörperachse besteht darin, daß, abgesehen_.vi3a.xlfirL_3lten_ Apparaten,, die eine Trennung der Unbalanzeil·nicht gestatten, die restierende Unbalanzeinzelkraft in ein Lager verschoben wird. Praktisch ist es nur in den seltensten Fällen möglich, den hierdurch erforderlichen Ausgleich am Lagerzapfen des Prüfkörpers selbst vorzunehmen. Der Ausgleich dieser Einzelkraft am eigentlichen Prüfkörper selbst kann dann nur dadurch erfolgen, daß man die in das Lager verschobene Unbalanz-Einzel-

kraft am Körper durch Zugabe bzw. Wegnahme eines weiteren Gegenkräftepaares und einer ■ Gegeneinzelkraft aufhebt, wobei - die Paarkraft des Kräftepaares und die Eirizelkraft durch Rechnung zu ermitteln ist. ,.' Um diese Zwischenrechnung zu umgehen, gab Lawaczeck bei seinem stehenden Apparat dem Drehkörper eine Verlängerung, so daß die Pendelachse der Prüfkörperdrehachse in eine

ίο nächstliegende Schnittebene des Prüfkörpers fiel. Die eingangs erwähnter) Übelstände der pendelnden Aufhängung der Prüfkörperachse aber geben bei dieser Anordnung den Massenwirkungen erst recht Gelegenheit, sich zu-entfalten, weshalb die vorgeschlagene Maßnahme praktisch nie in Anwendung kam.

Durch die pendelnde Anordnung lediglich der Drehachse ist es bei den bisherigen Apparaten, namentlich.beTjJeir neueren_. mit...ange-"näSerter. Geradführung, .^äußerst schwierig, einen Körper, z. B. eine Kurbelwelle, mehrfach zu lagern.- Bildet man beispielsweise nach Lawaczeck sämtliche ' Zwischenlager als Schwinglager aus, so sind die Federlängen entsprechend abzustufen, weil ja der Prüfkörper einmal um die Einspannstelle der Fe-, der, zum anderen um die Drehachse des Drehlagers schwingt. Hierdurch ist die Regulie-' rung der Eigenschwingung sehr erschwert, weil man hierfür nur noch die Federdicke bzw: die Federbreite zur Verfügung hat. Beschränkt man sich deshalb lediglich auf eine Unterstützung, so muß die Schwingungsbahn der . Zwischenlager genau einjustiert werden, man müßte also z. B. gekrümmte Laufflächen verwenden, deren Krümmungsradius wiederum entsprechend abgestuft werden muß. Bei diesem zweiten Vorgehen hätte man erst recht die zusätzliche Deformation des Prüfkörpers infolge der Massenwirkungen der frei schwingenden Zwischenlager zu befürchten.
¹ Des weiteren schreiben alle bisherigen Methoden vor, daß die Bahnlinie der schwingenden Prüfkörperachse normal zur Erdkraft gerichtet sein soll. Diese Anordnung deutet, wie auch mehrfach in der Literatur bestätigt, darauf hin, daß man den Einfluß der Erdkraft auf den Schwingungsprozeß. als schädlich betrachtet hat. Wie im folgenden ersichtlich, kann' man auch bei der vorliegenden Erfindung leicht diesen Einfluß der Erdkraft umgehen. Bedenkt man aber, daß die äußere 'Form der resultierenden ^: Schwingung ■ des Prüfkörpers auf den· Auswuchtprozeß direkt ohne Einfluß ist, sondern daß es zwecks Bestimmung der Unbalanzebene nur darauf ankommt, für Links- und Rechtslauf des Prüfkörpers gleichartige Zustände zu erhalten, so erkennt man, daß man die Erdkraft nicht mehr zu berücksichtigen braucht.

■ Die eingangs -geschilderten Übelstände und Mängel werden durch das Auswuchtverfahren gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß man den auszuwuchtenden Prüfkörper nicht für sidi_ajlej^_4i£ntfejad_ajdfo^

ihn in'ein Gestell bettet. und_ dieses-pendeln, '\&ßX~~~Män~erreicht hierdurch, daß der Prüfkörper auch während seiner Auswuchtung. sich vollkommen im Betriebszustande befindet. Zusätzliche Deformationen infolge frei werdender Massenkräfte kommen in Wegfall. Ein Verklemmen des Prüfkörpers ist. ebenfalls ausgeschlossen, da nunmehr der rotierende Prüfkörper gegenüber seinem Gestell die gleiche Lage beibehält. Auch während der Schwingung. ist fernerhin die Durchbiegung des Prüfkörpers praktisch dieselbe wie im Betrieb. Eine * Schiefstellung der Lager kann bei diesem Verfahren ebenfalls nicht auftreten, da jetzt nicht mehr der Prüfkörper durch seine Lager in einer Ebene geführt wird. Wie man im folgenden erkennen wird, hat man es jetzt vollkommen in der Hand, die Federung nach Belieben unterzubringen, so daß also die Lagerachse gegenüber der Prüfkörperachse immer dieselbe Lage beibehält.

Bei diesem, Verfahren hat man es ferner vollständig in der Hand, die Unbalanz-Einzelkraft nach jeder beliebigen Stelle hin zu go verschieben. Man braucht nur die Pendelachse des Rahmens mit einer solchen radialen Schnittebene des Prüfkörpers· in Einklang zu bringen, an welcher sich ein Ausgleichgewicht bequem anbringen bzw. Material fortnehmen läßt. Ein nachträgliches Verpflanzen eines zunächst provisorisch in einer anderen achsialen Schnittebene des Prüfkörpers angebrachten Ausgleichsgewichtes und die damit unvermeidlich verbundene Umrechnung infolge Änderung des auf das Drehlager bezogenen Hebelarmes dieses Ausgleichgewichtes fällt also fort.

^: Auch eine eventuell nötige mehrfache Zwischenlagerung des Prüfkörpers verursacht bei vorliegender .Erfindung keinerlei Schwierigkeit mehr. Da im vorliegenden Falle sämtliche^: Lager relativ zum Gestell ortsfest eingebaut sind, läßt sich die mehrfache Lagerurig sofort durchführen.

Mit Rücksicht auf den Empfindlichkeits- · gra'd der Vorrichtung kann man zwecks pendelnder Aufhängung des Gestells z. B. Schneiden wählen, wie man sie bei statischen Wagen allgemein verwendet. Naturgemäß kann man auch Spitzen, Zapfen u. dgl. als Dreh-, achse verwenden, wenn anders man nicht eine freie Einstellung der Drehachse dadurch herbeiführt, daß man das Aggregat beispielsweise durch Lenker auf einer vorgeschriebenen Bahn führt. · Bei der Wahl von Schneiden erreicht man, abgesehen von der Luft-

reibung, ein praktisch dämpfungsfreies Schwingen. Ebenfalls mit Rücksicht auf den Genauigkeitsgrad wird man das Gestell sehr leicht halten, indem man ihm beispielsweise die Form eines offenen oder geschlossenen Rahmens oder Ringes gibt, und Holz, Blech, Aluminium u. dgl. als Material verwendet, welches man entsprechend versteifen kann. In manchen Fällen, z. B. bei Kurbelwellen,

ίο kann man das Gehäuse selbst gut benutzen, da es infolge des verwendeten Aluminiums genügend leicht ist. Wie bei einer statischen Wage kann man dann die Empfindlichkeit der Vorrichtung noch dadurch verändern, daß man die Lage des Schwerpunktes des Gestells, des Schwerpunktes des Prüfkörpers und des Aufhängepunktes der Drehachse variiert.

Bei wagerechter Anordnung des Gestells,

ao wobei also der oben erwähnte Rahmen mit dem darin gelagerten Prüfkörper auf und ab schwingt, wird nun freilich die Schwerkraft abwechselnd additiv und subtraktiv sich geltend machen, und die durch die Unbalanz verursachte Schwingung wird keine reine Sinus- oder Cosinusfunktion mehr sein. Wie oben erwähnt, hat aber die Form der resultierenden Schwingung nur mehr theoretisches Interesse, da es nur darauf ankommt, gleichartige Zustände zu erhalten. Die wagerechte Anordnung des Gestells ist aber vor allen Dingen aus praktischen Gründen deshalb zu empfehlen, weil dabei der Prüfkörper leicht von oben eingeführt werden kann und keine umständliche Stützung der Drehachse notwendig ist, wie sie beispielsweise erforderlich ist, wenn man das Gestell mit seiner zur Prüfkörperdrehachse senkrecht stehenden Achse vertikal stellt. Neben diesen beiden

4.0 Möglichkeiten ist ein gangbarer Weg noch der, daß man die mit der Prüfkörperachse identische Gestellachse vertikal stellt. Man kommt bei den letztgenannten Möglichkeiten der alten Forderung nach, daß das Moment der Erdkraft senkrecht zur Schwingungsbahn steht.

Das Gestell braucht naturgemäß nicht abgeschlossen zu werden, sondern kann offen ausgebildet werden. Theoretisch ist es hier ebenfalls wie in den oberen Fällen erlaubt, daß die Drehachse des Gestells bzw. der Drehpunkt eine andere Lage hat als die Drehachse des Prüfkörpers.

Eine der möglichen Ausführungsformen soll an Hand der Zeichnung erläutert werden, in der Fig. 1 die Seitenansicht, Fig. 2 den Grundriß, Fig. 3 die Stirnansicht von links her, Fig. 4 den Schnitt A-B darstellen. Der Rahmen b, in dem der Prüfkörper α gelagert ist, wird etwa von Schneiden oder Zapfen c getragen, welche sich auf Böcke d stützen.

Der Prüfkörper kann dabei durch Elektromotor, Transmission, Druckluft u. dgl. angetrieben werden. Die Schneiden sind auf den Seij tenwangen des Rahmens, die Böcke auf dem Bette / in der Längsrichtung der Maschine ι verschiebbar. Soll nun z. B. das Auswuchten j so geschehen, daß die nach Beseitigung des j Kräftepaares noch übrigbleibende Einzelkraft in der linken Stirnebene des Prüfkörpers (x-x) auftritt, so wenden die Zapfen c mittels der Klammern g auf den Seitenwangen des Rahmens und die Böcke d auf dem Bette bis in diese Ebene verschoben und so der Rahmen am linken Ende getragen. Das freie, hier also das rechte Ende des Rahmens wird dabei durch Federn h gestützt, die um ebensoviel in der Höhe nachgestellt werden ► können, als sie sich unter dem Eigengewicht von Rahmen und Prüfkörper durchgebogen hatten, so daß der Rahmen "wieder in genau horizontale Lage gebracht werden kann. Die Klammern g und die Böcke d sind ebenso wie die Federn h auf jeder Seite der Maschine zwecks Umkehrung des Auswuchtprozesses (s. u.) paarweise vorgesehen, wobei die jeweils nicht benutzten Teile, hier also die recht sseitigen Böcke d' und Klammern g' und :die link sseitigen Federn W, zunächst ausgeschaltet sein mögen.

Um die Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen, ist eine Regulierung der Schwerachse des Prüfkörpers α gegenüber derjenigen des Gehäuses b vorgesehen. Zu diesem Zweck erhalten einmal die Drehzapfen oder Schneiden bzw. der Drehpunkt eine Regulierfähigkeit in der Ebene normal zur Rotationsachse. Außerdem werden "auf den Rahmen Gewichte in Form von Reitern i aufgesetzt, deren Schwerpunkt ebenfalls in der Normalebene zur Rotationsachse durch Verschieben des Gewichtes verstellt werden kann. Man hat durch diese Vorrichtung die Möglichkeit, die Höhenlage der Schwingungsachse gegenüber der Schv> erachse des Gehäuses und der Schwerachse des Prüfkörpers untereinander zu ändern.

Der Auswuchtprozeß entwickelt sich folgendermaßen :

Man stellt die Schwingungsachse des ersten Prozesses so ein, daß sie die eine Stirnseite des Prüfkörpers, welche für die Aufnahme der Zusatzgewichte bestimmt ist, tangiert. Zu diesem Zweck schaltet man die beiden Gelenkzapfen d der Fig. 1 ein und benutzt das Federpaar h. Durch irgendwelchen Antrieb bringt man den elastisch gelagerten Prüfkörper auf eine Drehzahl oberhalb der Resonanzdrehzahl, schaltet den Antrieb ab und läßt den auslaufenden Prüfkörper durch die Resonanzperiode hindurchgehen. In der bekannten Weise markiert man die erste

Claims (7)

Unbalanzebene, etwa durch Stirnseitendiagramm, überträgt die erhaltene Spur etwa auf die rechte Stirnseite des Prüfkörpers, setzt an dieser Stirnseite ein Gegengewicht an und variiert die bei Rotation des Prüfkörpers hierdurch erzeugte Fliehkraft durch Variation des Zusatzgewichtes so lange, bis das Moment der eingeführten Kraft bezüglich der Schwingungsachse x-x (Fig. 2) gleich, aber entgegengesetzt gerichtet dem die Schwingung erzwingenden Unbalanzmoriient ist, bis also der Prüfkörper schwingungsfrei, läuft. Bekanntlich bleibt dann in dem Schnittpunkt der Schwingungsachse mit der Drehachse, allgemein ein Unbalanzrest zurück, der in der .gewählten Maschinenstellung keine Schwingung einleiten kann, Weil er ja bezüglich der Schwingungsachse keinen Hebelarm und mithin kein Moment besitzt. Um den allgemein in einer neuen Ebene liegenden Unbalanzrest aufzudecken, schaltet man die beiden Drehzapfen d aus und schaltet an einer beliebigen Stelle in möglichst großem Abstand I von der ersten Schwingungsachse das zweite Drehzapfenpaar d' ein, wobei man statt des Federpaares Λ das Federpaar W verwendet. Der zurückbleibende Rest, den wir mit jR bezeichnen wollen, hat dann bei Rotation des Prufkörpers in der Maschine ein Moment bezug- j lieh der neuen Schwingungsachse y-y von der ι Größe R · I. Da der Hebelarm I und der An- j griffspunkt von R bekannt ist, verbleibt nur j die Aufgabe, die Ebene und die Richtung von R mittels Diagramms aufzudecken. Hat man durch das Diagramm in der bekannten Weise Ebene und Drehsinn gefunden, so bringt man in dieser Ebene an der linken Stirnseite des Prüfkörpers ein Zusatzgewicht an und variiert dieses so lange, bis die bei Rotation hierdurch erzeugte Fliehkraft gleich, aber entgegengesetzt gerichtet der Unbalanzrestkraft R ist. Da diese Gegenkraft und die Unbalanzrestkraft in ein und derselben Ebene normal zur Rotationsachse liegen, ist die Auswuchtung restlos beendet. Ρλτεν ϊ-Αν Sprüche:

1. Einrichtung zum dynamischen Auswuchten von Umlaufkörpern, dadurch gekennzeichnet, , daß das vorhandene oder für die- Auswuchtung besonders gebaute Gehäuse (b) des rotierenden Prüfkörpers (α) um einen oder mehrere Drehpunkte bzw. um eine oder mehrere Dreh-

ζ achsen pendelnd gelagert ist.

2. Einrichtung zum dynamischen Auswuchten von Umlaufkörp'ern nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (b) von einem oder mehreren längs der Grundplatte .(/) einstellbaren Lagern (d, g) -getragen wird, so daß der Drehpunkt bzw. die Drehachse in diejenige Prüfkörperschnittebene normal zur Rotationsachse verlegt werden kann, in welcher der Ausgleich der jeweiligen Un-

■■■■ balanz vorzunehmen ist.

3. Einrichtung zum dynamischen Auswuchten von Umlaufkörpern nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zwecks Regulierung der Empfindlichkeit die Lage des Gehäuseschwerpunktes und diejenige des Drehpunktes bzw. der _ Drehachse gegenüber dem Schwerpunkt des Prüfkörpers verstellbar vorsieht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Ergänzungsblatt zur Patentschrift 312971 KLASSE 42c GRUPPE 42

Das Patent3i2Q7i ist durch rechtskräftige Entscheidung des Reichspatentamts vom

7. Oktober 1924 dadurch teilweise für nichtig erklärt worden, daß die Worte »einen oder« und »eine oder« im Patentanspruch 1 gestrichen werden.