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Schwingungsmesser Die Erfindung betrifft ein Gerät, das dazu dient,
Drehschwingungen umlaufender Wellen sowie Erschütterungen in verschiedenen Richtungen
zu registrieren und aufzuschreiben.
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Es sind Torsiographen (Schwingungsschreiber für Drehschwingungen)
bekannt geworden, bei denen die Drehschwingung bzw. der Ungleichförmigkeitsgrad
der Drehbewegung einer Welle derart registriert wird, daß diese Bewegung auf eine
möglichst leichte umlaufende Scheibe übertragen wird, die durch eine weiche Federung
mit einer schweren umlaufenden Schwungmasse derart gekuppelt ist, daß diese praktisch
gleichförmig umläuft, so daß die Möglichkeit erwächst, die Ungleichförmigkeiten
der Drehbewegung als Relativbewegungen zwischen der leichten Scheibe und der schweren
Schwungmasse zu registrieren. Bei den nach diesem Prinzip arbeitenden Apparaten
wird die Relativbewegung zwischen beiden Teilen durch Hebelübertragungen in axiale
Bewegungen einer Muffe auf der Achse der umlaufenden Massen verwandelt und von dieser
die Bewegung für das Schreibgerät abgeleitet. Die Übertragung der Geschwindigkeitsschwankungen
der leichten umlaufenden Scheibe durch verhältnismäßig viele komplizierte Übertragungselemente
ist insofern ungünstig, als sie Fehlerquellen birgt. Außerdem ist die Verwandlung
einer Drehbewegung in eine hin und her gehende Bewegung einer Muffe und Ableitung
dieser Bewegung von der sich drehenden Welle auf ein ruhendes Llbertragungselement
unbequem und gibt auch Veranlassung zu Ungenauigkeiten der Aufzeichnung.
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Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, die Ungleichförmigkeiten
der Drehbewegung durch Induktion zur Erzeugung magnetischer Kräfte auszunutzen und
diese direkt auf einen doppelarmigen, durch Federn in seiner Mittellage festgehaltenen
registrierenden Hebel wirken zu lassen. Eine solche Anordnung hat den Nachteil,
daß die verfügbaren Verstellkräfte nur sehr klein sind und wesentlich vom Abstand
der induzierten Wirbelstromscheibe vom Magneten abhängen. Die Fehlerquellen infolge
ungenauer Einstellung sind deshalb von großem Einfluß.
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Die Nachteile eines solchen Torsiographen werden gemäß der Erfindung
dadurch vermieden, daß das zum Antrieb dienende Band sowohl über eine mit der umlaufenden
schweren Schwungmasse verbundene Riemenscheibe als auch über Umlenkrollen des doppelarmigen
Hebels läuft.
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In Abb. r ist der Apparat beispielsweise schematisch dargestellt.
A ist die schwere umlaufende Schwungscheibe, B die mit ihr starr verbundene Riemenscheibe,
über die das Antriebsband läuft, das in an sich bekannter Weise von der Welle angetrieben,
wird, deren ungleichförmige Drehbewegung registriert werden soll. C ist der zweiarmige
Hebel, der an seinen Enden auf Zapfen gelagerte Leitrollen D und E trägt, über die
in der dargestellten Weise das Antriebsband läuft.
Die Wirkungsweise
ist folgende: Solange sich die Welle gleichmäßig dreht, wird von ihr auf das umlaufende
schwere Schwunggewicht ein gleichbleibendes Drehmoment übertragen, das nur durch
den Reibungswiderstand in den Lagern seiner Welle bedingt ist. Die Welle wird in
Kugellagern gelagert, so daß der Reibungswiderstand sehr klein ist und praktisch
vernachlässigt werden kann. Der zweiarmige Hebel wird in der dargestellten Weise
durch die beiden gleich stark vorgespannten Schraubenfedern Fund G in seiner Mittellage
festgehalten, solange auf ihn durch das Antriebsband unter Vermittlung der Führungsrollen
kein wesentliches Drehmoment übertragen wird. Das angetriebene schwere Schwunggewicht
hat das Bestreben, seine Drehzahl dauernd beizubehalten infolge seiner Trägheitswirkung.
Wenn die antreibende Welle ungleichförmig läuft, also beispielsweise dem mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit sich drehenden Schwungrad des Apparates um ein gewisses Stück voreilt,
so verkürzt sich das ziehende Ende des Antriebsbandes H, während das andere
Ende J entsprechend länger wird. Infolgedessen wird der zweiarmige HebelC so weit
verdreht, daß sich die Längenunterschiede ausgleichen. Wie man ohne weiteres aus
der Zeichnung ersieht, werden bei einer kleinen Drehung des Hebels oben und unten
in entgegengesetztem Sinne gleiche Längenänderungen des Antriebsbandes bewirkt,
so daß dasselbe dauernd gespannt bleibt. Bei einem Nacheilen der Welle gegenüber
der mittleren Drehgeschwindigkeit schlägt der zweiarmige Hebel nach der entgegengesetzten
Seite aus. Die Pendelbewegungen dieses Hebels stellen die Schwingungen der Welle
dar und können in an sich bekannter Weise auf ein Schreibwerk übertragen und registriert
werden. Die Umwandlung drehender Bewegungen aus bewegtem System in Muffenverschiebungen
und Übertragung auf ein ruhendes System ist hier also vermieden. Das bedeutet eine
wesentliche Vereinfachung und größere Genauigkeit der Aufzeichnung.
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Ein weiterer Vorteil dieser Bauart liegt darin, daß die Drehbewegungen
des Hebels nur den halben Geschwindigkeitsschwankungen der Antriebswelle entsprechen,
da das Antriebsband um die Führungsrollen herumgeschlungen ist. Das hat den großen
Vorzug, daß die nicht ganz vermeidbaren Massen des doppelarmigen Hebels C mit seinen
Leitrollen weniger wirksam sind und dementsprechend das aufgezeichnete Diagramm
weniger verzerren. Außerdem braucht man nicht so viel Übertragungsglieder, wie wenn
man die Drehbewegung einer umlaufenden Scheibe aus dem Apparat herausleiten muß.
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Selbstverständlich kann der vorstehend beschriebene Apparat in an
sich bekannter Weise auch gleichzeitig zur Registrierung von Drehschwingungen nicht
umlaufender Körper benutzt werden. In diesem Fall entfällt das Antriebsband, und
der zweiarmige Hebel wird durch einen Riegel starr mit dem schweren Schwunggewicht
verbunden. Führt die Unterlage Drehschwingungen senkrecht zur Gerätachse aus, so
verharrt die Masse mit dem mit ihr gekoppelten zweiarmigen Hebel C in Ruhe und überträgt
ihre relativen Drehbewegungen auf das Schreibwerk.
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Zur Registrierung von Erschütterungen in senkrechter oder horizontaler
Richtung kann das Gerät in an sich bekannter Weise verwendet werden, wenn man die
schwere Schwungscheibe durch ein einseitig aufgehängtes schweres Pendel ersetzt.
Die Wirkungsweise ist bekannt und braucht nicht näher beschrieben zu werden.