DE709268C

DE709268C - Einrichtung zum Daempfen von Drehschwingungen mittels loser, der Zentrifugalkraft unterworfener Hilfsmassen

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Publication number: DE709268C
Application number: DES116442D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-01-07
Filing date: 1934-12-12
Publication date: 1941-08-12
Also published as: GB444222A; BE411230A; NL42006C; FR783734A; CH175420A

Description

Einrichtung zum Dämpfen von. Drehschwingungen mittels loser, der Zentrifugalkraft unterworfener Hilfsmassen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Dämpfen von Drehschwingungen mittels loser, .der Zentrifugalkraft unterworfener Hilfsmassen,. die mit einem gleichartige Wälzbahnen tragenden schwingenden Teil, der auf der Welle, deren Drehschwingungen gedämpft werden sollen, befestigt ist, durch zwei oder mehr Wälzkörper in Eingriff stehen.
Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt. Bei den bekannten Einrichtungen sind die Wälzkörper an den Hilfsmassen mit Hilfe von Achsen und,die Achsen dicht umgebenden Lagern gelagert. Die bei der Drehung der Welle auftretenden Fliehkräfte rufen in den Lagern hohe Pressungen zwischen den aufeinandergl:eitendea Flächen hervor, so daß Reibungskräfte entstehen, die die Pendelbewegung der Hilfsmassen stören können.
Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden erfindungsgemäß ,dadurch vermieden, daß auch die Hilfsmassen für die Wälzkörper Abwälzbahnen besitzen. Auf diese Weise wird ein mit reiner Abwälzung arbeitender Angriff der Hilfsmassen an dem Drehteil hergestellt. Es wird das Auftreten irgendeiner Gleitreibung verhindert.
Besonders zweckmäßig ist es, die Wälzkörper derart auszubilden, daß sie sich mit ihren Außenflächen auf den zugehörigen Wälzbahnen abwälzen. In diesem Fall hat der Wälzkörper nur Druckkräfte zu übertragen. Er kann infolgedessen sehr leicht ausgeführt werden, ohne das die Gefahr besteht, daß er durch die auf ihn wirkenden Kräfte eine die Pendeleigenschaften der beweglichen Masse beeinträchtigende Verformung erfährt.
Einige Beispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt. Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel; Abb. 2 und 3 erläutern Einzelheiten der Abb. i ; -Abb. q. stellt zum Teil die Ansicht, zum Teil den Ouerschnitt und Abb. 5 den Längsschnitt eines anderenAusführungsbeispiels dar; Abb. 6 zeigt schließlich -den Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel.

Auf der Welle i (Abb. i), deren Drehschwingungen vermindert oder beseitigt werden sollen, ist ein scheibenförmiger Teil aufgekeilt. Zur Dämpfung der Drehschwingungen ist eine Hilfsmasse 3 vorgesehen, die zu beiden Seiten je einen Lappen 4 besitzt. Jeder Lappen ist mit Spiel in eineentsprechende Nut der Scheibe 2 eingefügt. Die starr in die Hilfsmasse 3 eingetriebenen Zapfen 5 ragen in Ausnehmungen 6 der Scheibe 2 hinein. In jeder Ausnehmung 6 befindet sich eine Wälzbahn 7 und ferner ist auch jeder Zapfen 5 mit

je einer Wälzl>alin 8 ausgerüstet. -Mit den

Wälzbahlien 7 lind 8 steht je ein Wälzkörper o

in Einriff, so das die Hilfsmasse 3 gegenüber

dein Teil 2 und der Welle i eine Schwing-

machen kann. bei der die -lasse 3

finit Bezug auf die Welle r bzw. den Teil 2

parallel zu sich bleibt und sich die Wälz-

körper 9 auf den Wälzbahnen 7 und 8 ab-

w ä17 i -eil.

In einer Bohrung io der Hilfsmasse 3 ist

ein Kopien i i gleitbar gelagert. Der Kolben

wirf durch eine Feder 12 gegen die Sclieihe 2

gedrückt. Benn Ruhezustand der Welle i oder

auch bei geringen Drehzahlen derselben hält

der Kolben i t die Hilfsmasse 3 in der in

Fig. i dargestellten Stellun-, so daß nicht die

Gefahr bestellt. daß die Wälzkörper g aulier

Eingriff nlit den Wälzbahnen 7 und fi ge-

langen. Bei höheren Drehzahlen der Welle i

Ilat clie auf die Hilfsillasse 3 wirkende Zelltri-

fu@;'aikraft das Bestreben, diese -lasse in der

in Fig. i dargestellten Stellung zit halten,

währen sie gleichzeitig den Kolben i i unter

Zusain.nenpressung der Fe_Ier 12 in die Boh-

rung io hinein bewegt und dadurch unwirk-

sam macht, so daß er einer Pendelbewegung

der Hilfsmasse 3 nicht hinderlich sein kann.

Die Abb. -, und 3. zeigen die zur Lagerung

dr Hilfsmasse 3 dienenden Mittel in 'er-

gröllertem Malstall. Abh. a zeigt den finit

der Hilfsmasse 3 verbundenen Zapfen 5 in der

Ruhelage. Die Wälzbahn 7 der Ausnehmung 6

ist als Teil einer Kreiszylinderfläche aus-

gebildet, deren Kriitmnungshalblnesser den

Wert ri besitzt. Die Wälzbahn 8 des finit der

Hilisinasse3 verbundenen Zapfens 5 ist gleich-

falls als Teil einer Kreiselzvlinderfläche aus-

gebildet, deren hrümmungshalbinesser den

Wert r2 besitzt. Dieser Kriinnnungshall)nies-

ser r. ist aus den weiter unten angegebenen

Gründen gleich detnlj-rütninttngsliall)inesserrl.

Schließlich ist der Wälzkörper 9 als voller

Kreiszvlinder mit dein Krünimungshalbnies-

ser r;l ausgebildet. Der Kriimmungsrnittel-

punkt J1' der Wälzhahn 7 ist starr mit der

Welle, der Krünimungsmittelpunkt l11= der

Wälzbahn 8 starr finit der Hilfsmasse ver-

bunrlen. Der Wälzkörper o stellt in der Ruhe-

lage mit den Wälzbahnen 7 und 8 in den Pulik-

teil S' und S2 in Berührung.

Uni den Halbmesser der Pendelbewegung,

welche die -lasse 3 ausführt, z11 ermitteln,

inuß während der Pendelung die Bewegung

verfolgt werden, welche der Punkt A12 aus-

führt.

In Abb. 3 ist die Lage des Zapfens und der

Atisneliniung bei cinein Pendelausschlag der

Masse gezeigt. Der Zapfen 5 rollt dabei illit

seiner Wä lzbalin e finit 1-filfe des Wälzkör-

pers o Tiber dieWälzbahn 7. DerWälzkörper9

und die Wälzbalillen 7 und ' berühren sich

nunmehr in den neuen BerübrungspunktenS'*

und S2*. Die während der Ruhestellung

(Abb. 2) in Berührung ge«-esenen Punkte

haben sich voneinander entfernt und liegen

an den Stellen S'' und ,S'" bzw. S=' und S2".

Der Krünimtingsntittell>tiiikt _I1= hat sich auf

einem Kreis 13 bewegt, dessen Mittelpunkt

mit deniKriinnnungsniittelllunkt.ll' derWälz-

balln 7 zusammenfällt und dessen Halbmesser

den Betrag r4 aufweist. Vorausgesetzt, daß

ri = r2 ist, stellt sich die Grölte des Halb-

niessers r,, dar als

r4 -- ? (ri-r3) -

Es ergibt sich daraus, daß bei geeigneter Wahl der Halbmesser r" r2 und r3 der Krümniungshalbinesser r4 auch dann beliebig klein gew'ililt werden kann, wenn die Halbmesser ri, r_ und r3 auf die für die großen Fliehkräfte notwendigen Maße gebracht sind.

Wie aus den Abb.2 1i11(13 Hervorgeht, liegen die Berührungspunkte S', S 2 bzw. S'*, S=* zwischen dein Wälzkörper 9 einerseits und denWälzbalilleil 7 und 8 andererseits bei allen Stellungen der beweglichen Masse 3 in einer Durchmesserebene des Wälzkörpers. Dies hat zur Folge, daß die auf den Wälzkörper 9 wirkeliden Druckkräfte niemals das Bestreben haben, den Wälzkörper nach der Seite zu verschieben, was zu einem schädlichen Gleiten des Wälzkörpers führen würde.
Das Verbleiben der Punkte bzw. Linien, in welchen der Wälzkörper und die Wälzbahnen einander berühren, immer in der gleichen Durchmesserebene des Wälzkörpers, wird durch zweckentsprechende Wahl der Krümmungshalbinesser ri, r2 der Wälzbahnen erreicht. Wenn, wie dies in den Abbildungen dargestellt ist, der Durchmesser des Wälzkörpers 9 an allen 'denjenigen Stellen, an denen er mit den Wälzbahnen in Berührung steht, derselbe ist, müssen auch die Krümmungshalbmesser r, und r2 der Wälzbahnen gleich sein, damit die genannte Bedingung erfüllt wird.
Die in den Abb. d., 5 und 6 dargestellten Schwingungsdämpfer besitzen, gleich wie der Schwingungsdämpfer nach Abt>. i, eine auf der Welle i aufgekeilte Scheibe 2, an der die beweglichen Hilfsmassen mit Hilfe der Lappen 4 aufgeliüngt sind. In die Bohrungen 1.1 der Scheibe 2 sind gehärtete Wälzbahnen 15 und in die Bohrungen 16 der Masse 3 gehärtete Wälzbahnen 17 eingepreBt.
Die zur Verbindung der beweglichen Hilfsmasse 3 und des schwingenden Teils 2 dienenden Wälzkörper bestehen aus einem Rollkörper 18, der seitliche Zapfen besitzt, auf denen unter Zwischenschaltung von Lagerbüchsen io ringförmige Rollen 20 sitzen Der mittlere Teil des Rollkörpers 18 wälzt sich auf der mit der Hilfsmasse verbundenen Wälzbahn 17 ab, während sich die Ringe 2o auf den Bahnen 15 abrollen. Eine seitliche Verschiebung der Rollkörper i8 wird durch die Gewindedeckel2i, welche zurVermeidung von Abnutzungen gehärtete Zapfen 22 tragen, verhindert.
Durch die Bohrung 23 der Welle i und die Bohrung 24 der den Schwingungsdämpfer auf die Welle i pressenden Kopfschraube 25 wird dein Schwingungsdämpfer von :der Maschine her ein Schmiermittel zugeführt, welches durch Bohrungen 26 zu den Wälzbahnen i5 und 17 gelangt (Alyb. 5).
Der Vorteil der Unterteilung des Wälzkörpers i8 in mehrere Teile, nämlich in den mittleren Zapfen und die beiden seitlichen Rollen 2o, besteht darin"daß hierdurch irgendeine Einklemmung der Rollkörper durch die großen Fliehkräfte auch dann verhindert wird, wenn die Wälzkörper aus ihrer symmetrischen Lage verschoben werden sollten.
Es kann beispielsweise der Fall eintreten, daß die Wälzkörper 9 (Abb. 2) auch bei zentrischer Lage des Zapfens 5 in der Ausrrehmung 6 doch außerhalb der Symmetrieachse liegen. Sie sind dann in einem der keilförmigen Ausschnitte zwischen den beiden Wälzbahnen 7 und 8 eingeklemmt und können wegen der Reibung sich nicht mehr befreien und in ihre Symmetrielage zurückgelangen. Wenn gemäß Abb. 4 und 5 die Rollen 18 in mindestens zwei gegeneinander verdrehbare Teile unterteilt sind, braucht die Reibung des Wälzkörpers nicht mehr überwunden zu werden, weil der eine Teil auf der Wälzbahn der beweglichen Masse unabhängig von der Wälzbewegung des anderen Teils auf der Wälzbahn des schwingenden Teils abrollen kann.
Gemäß Abb. 4 sind zwei Schrauben 27 in den beweglichen Massen 3 vorgesehen, welche sich beim Stillstand der Welle i gegen die Nabenflächen der Scheibe 2 abstützen und so die beweglichen Massen 3 in der Nähe ihrer normalen Betriebsstellung halten.
Bei der inAbb.6darigestelltenAusführungsform sind die Wälzkörper 29 nicht unterteilt, jedoch zurVerhinderung von Einklemmungen mit Zahnkränzen 30 und 31 ausgerüstet, .die stets eine Rollbewegung der Wälzkörper auf ihren Wälzbahnen erzwingen und ein Gleiten verhindern.
Die zeitlichen Zahnkränze 30 und die mittleren Zahnkränze 31 sind auf dem mittleren bolzenförmigen Teil 29 des Wälzkörpers durch einen Keil 32 gegen Verdrehung gesichert und außerdem zur Verhinderung einer axialen Verschiebung aufgeschrumpft. Der dem Zahnkranz 31 gegenüberliegende Zahnkranz 33 ist mit Hilfe eines Keils 34 in der beweglichen Masse 33 gesichert, während die den Zahnkränzen 3o gegenüberliegenden Zahnkränze 35 durch Keile 36 an einer Verdrehung gegenüber dem schwingenden Teil 2, verhindert sind. Die Teilkreise der Zahnkränze besitzen den gleichen Durchmesser wie die auf den Wälzkörper 9 aufgeschrumpften Buchsen 37.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Wälzkörper bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung völlig einer Lenkerverbindung zwischen der beweglichen Masse und dem schwingenden Teil entsprechen. Es werden durch sie keine Pendel mit mehreren Freiheitsgraden geschaffen. Die Wälzkörper werden dadurch, daß die auf sie wirkefiden Reaktionskräfte ständig genau in einer geradenLinie liegen (sieheAbb.3), oder durch die Verzahnungen 30, 35 und 3i, 33 gernäß Abb. 6 gezwungen, genau die gleiche Schwingungsperiode zu haben wie die beweglichen Massen 3. Die Masse der Wälzkörper spielt also für die Dämpfungswirkung praktisch keine Rolle und kann sehr klein sein.
Die Wälzkörper können auch eine von der kreiszylindrischen Form abweichende Form aufweisen. So können sie beispielsweiseZylinder von elliptischem oder sonstigem Querschnitt sein. Auch die Form der Wälzbahnen braucht von der Kreisform nicht abgeleitet zu sein, sondern kann ebenfalls elliptisch sein oder irgendeine andere Form haben. Durch von der Kreiszylinderform abweichende Formen wird der Vorteil erzielt, daß der Mittelpunkt der Pendelung der beweglichen Massen während der Pendelung in einer bestimmten Weise verlagert und die Krümmung der Pendelkurve verschieden gehalten werden kann. Dieser Vorteil kann auch dann erreicht werden, wenn bei kreiszylindrischen Rollbahnen die Krümmungshalbmesser verschieden gehalten sind. Die Wälzkörper können auch als Kugeln oderanderevonZylindernahweichende Körper ausgebildet sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Dämpfen vonDrehschwingungen .mittels loser, der Zentrifugalkraft unterworfener Hilfsmassen, die mit dem auf der Welle befestigten und gleichartigeWälzbahnentragenden schwingenden Teil durch zwei oder mehr Wälzkörper im Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Hilfsmassen für die Wälzkörper Abwälzbahnen besitzen.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wälzkörper mit ihren Außenflächen auf den Wälzbahnen des schwingenden Teiles und der beweglichen Masse abwälzen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Rollen bestellenden Wälzkörper aus mehreren Teilen bestellen, die gegeneinander uni eine gemeinsame Achse .drehbar sind, wobei für jedeRoll.bahn ein besondererWälzkörperteil vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollbahnen des cineii Scli«iiigungsteiles zu beiden Seiten der Rollbahn des anderen Teiles ari#eordnet sind.
S. Einrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gel>elizizeichliet, daß der Wälzkörper der mittleren Rollbahn die Drehzapfen der Wälzkörper der seitlichen Rollbahnen trägt. ,
6. Einrichtung nach Anspruch .4, dadurch gekennzeichnet, daß .die Rollbahnen in Öffnungen der beweglichen Masse und des schwingenden Teiles gelegen sind. ;. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wälzkörper eine Verzahnung besitzt, die in eine solche der die Wälzbahnen tragenden Teile eingreift, so daß die Wälzkörper auf ihren Bahnen rollen, aber nicht auf ihnen gleiten können. S. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungshalbmesser der mit dem schwingenden Teil und mit der beweglichen Masse verbundenen Wälzbahnen derart gewählt sind, daß die Berührungspunkte bzw. Berührungslinien zwischen dem Wälzkörper und den Wälzbahnen bei allen Stellungen der beweglichen. Masse und einem keine Gleitbewegungen ausführenden Wälzkörper in einer gemeinsamen Durchmesserebene des Wälzkörpers liegen. g. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (ii, 12 oder 27) 'vorgesehen sind, die die bewegliche Masse auch im Ruhezustand der Welle in einer bestimmten Mindestentfernung von der Wellenachse halten. io. Einrichtung nachAnspruch i und 2, gekennzeichnet durch Anschläge (2i, 22) die eine AYialverschiebung der Wälzkörper verhindern.