DE742365C

DE742365C - Method for measuring the exciting moments of torsional vibrations

Info

Publication number: DE742365C
Application number: DEB179793D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Adolf Weiler
Original assignee: BMW Flugmotorenbau GmbH
Current assignee: BMW Flugmotorenbau GmbH
Priority date: 1937-09-02
Filing date: 1937-09-02
Publication date: 1943-12-13

Description

Verfahren zum Messen der erregenden Momente von Drehschwingungen Drehschwingungen insbesondere an Flugmotorkurbeiwellen können nur dann mit vollem Erfolg bekämpft werden, wenn ihre Ursachen nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ bekannt sind. Der eigentliche Urheber der Drehschwingungen, das die Schwingungen erregende Moment, ist von der allgemeinen Form: M # M1 # sin v1 t + M2 # sin v2t + M3 # sin v3t +..Method for measuring the exciting moments of torsional vibrations Torsional vibrations in particular on aircraft engine crankshafts can only be combated with complete success when their causes are known not only qualitatively but also quantitatively are. The real originator of the torsional vibrations, that which excites the vibrations Moment, is of the general form: M # M1 # sin v1 t + M2 # sin v2t + M3 # sin v3t + ..

Hierin bedeuten: M, M1 ... M3 Momente, v. v. . v5 Frequenzen der Harmonischen.Here mean: M, M1 ... M3 moments, v. v. . v5 frequencies of the harmonics.

Es kann in seiner Größe rechnerisch aus dem Gasdruckdiagramm nur sehr ungenau-und mit einem großen Zeitaufwand erfaßt werden. Eine genaue Messung dieser erregenden Momente nach Größe und Frequenz ist daher von größter Wichtigkeit. Its size can only be calculated from the gas pressure diagram can be recorded very imprecisely and with a large expenditure of time. An accurate measurement These exciting moments according to size and frequency is therefore of the utmost importance.

Bei Anwendung eines mathematischen Pendels berechnet sich das Moment z. B. zu: M0 = AIm#2 r1 (L + r1). hierin bedeuten: Al = den Ausschlag der Pendelmasse, m = die Pendelmasse, = = die Drehzahl bzw. Frequenz, r1 = den Abstand des Pendelaufhängepunktes von der Kurbelwellenachse) L = die Pendellänge. The moment is calculated using a mathematical pendulum z. B. to: M0 = AIm # 2 r1 (L + r1). here mean: Al = the deflection of the pendulum mass, m = the pendulum mass, = = the speed or frequency, r1 = the distance between the pendulum suspension point from the crankshaft axis) L = the pendulum length.

Die einzelnen Größen dieser Formel sind leicht zu bestimmen, und der Ausschlag A1 kann aus der Aufzeichnung der Messung, die entweder elektrisch oder mechanisch erfolgt, abgelesen werden. Aus der Aufzeichnung wird auch die Frequenz des erregenden Momentes bestimmt. The individual quantities of this formula are easy to determine, and The rash A1 can be obtained from the recording of the measurement, which is either electrical or done mechanically. The recording also becomes the frequency of the exciting moment.

Ein Schwingungsmesser, der aus einem einfachen mathematischen Pendel besteht, kann jedoch nur jeweils auf ein bestimmtes Vielfaches der Drehzahl, also auf eine Harmonische, abgestimmt werden. Da aber eine größere Anzahl erregender Momente vorhanden ist, muß der Schwingungsmesser jeteils so abgestimmt werden, daß er alle erregenden Momente nacheinander zu messen erlaubt. Die meßbare Harmonische ist von der Größe: Da ei und r1, der Abstand des Pendelaufhängepunktes von der Kurbelwellenmitte, praktisch gegeben sind, bleibt noch die Änderung der Pendellänge L für die Abstimmung übrig.However, a vibration meter, which consists of a simple mathematical pendulum, can only be tuned to a specific multiple of the speed, i.e. to a harmonic. However, since there is a larger number of exciting moments, the vibration meter must now be tuned in such a way that it allows all exciting moments to be measured one after the other. The measurable harmonic is of the size: Since ei and r1, the distance of the pendulum suspension point from the center of the crankshaft, are practically given, the change in the pendulum length L remains for the adjustment.

DAdurch, daß als Schwingungsmesser ein schwingendes System, dessen Rückstellkräfte durch Zentrifugalkräfte gegeben sind, Verwendung findet, wird die in diesem Falle geforderte Abhängigkeit seiner Eigenfrequenz von # erzielt. By virtue of the fact that as a vibration meter a vibrating system whose Restoring forces are given by centrifugal forces, is used in this case the required dependence of its natural frequency on # is achieved.

Um das System jeweils auf die geforderte Eigenfrequenz abzustimmen, ist ein Schwingungsmesser zu verwenden, dessen Eigenfrequenz bis auf Null einreguliert werden kann. Man nennt ein derartiges System astatisch, da seine Massen bei der Eigenfrequenz Null im indifferenten Gleichgewicht sind. To adjust the system to the required natural frequency, a vibration meter is to be used whose natural frequency is regulated down to zero can be. Such a system is called astatic because its masses are at Natural frequency are zero in indifferent equilibrium.

Hierfü r ist besonders ein Schwingungsmesser geeignet, der nach dem Prinzip eines Lemniskatenlenkers gebaut ist. Es wurde bereits auf die Möglichkeit hingewiesen, daß man die Eigenfrequenz des Schwingungsmessers durch vertikale Verlagerung der Gleitgelenkpunkte ändern kann. Hierdurch wird aber gleichzeitig eine Verlagerung des Schwerpunktes in vertikaler Richtung verursacht, was bei Drehschwingungen eine Veränderung der erregten Schwingungen bedingt. Auf diese Weise ist es also nicht möglich, genaue Messungen durchzufüllren.A vibration meter is particularly suitable for this Principle of a lemniscate handlebar is built. It was already on the possibility pointed out that one can adjust the natural frequency of the vibrometer by moving it vertically the sliding hinge points can change. However, this also means a shift of the center of gravity in the vertical direction, which is a Change in the excited vibrations is conditional. So it's not that way possible to make exact measurements.

Es wird nun ein Verfahren zum Dessen der erregenden Momente von Drehschwingungen, bei dem ein in tangentialer Richtung schwingendes System, beispielslveise ein Lemniskatenlenker mit auf dem Verbind ungsgl i ed der beiden Lenker angeordnetcr Masse. vür wendet wird, in Vorschlag gebracht, wonach erfindungsgemäß durch Verstellung der genannten Masse in tangentialer Richtung die Eigenfrequenz des schwingenden Systems auf die Frequenz der Schwingung (n-te Harmonische), deren erregendes Moment gemessen werden soll, abgestimmt wird und die den erregenden Momenten proportionalen Schwingungsausschläge des Systems in dieser Resonanzfrequenz gemessen werden. Im Gegensatz zu dem bereits bekannten. obenerwähnten Vorschlag, eine Abstimmung auf die geforderte Eigen frequenz durchzuführen, ist die Schwerpunktsverlagerung, die auf Grund der erfindungsgemäß bedingten tangentialen Verschiebung der Masse verursacht wird, derart geringfügig, daß es ohne weiteres möglich ist, die Niessungen mit der gewollten Genauigkeit durchzuführen. There is now a method for the exciting moments of torsional vibrations, in which a system oscillating in a tangential direction, for example a lemniscate link with ground arranged on the connecting link of the two links. vür turns is brought into the proposal, according to the invention by adjusting the said The natural frequency of the oscillating system on the mass in the tangential direction Frequency of the oscillation (nth harmonic), the exciting moment of which is measured should, is matched and the oscillation amplitudes proportional to the exciting moments of the system can be measured at this resonance frequency. In contrast to that already known. above-mentioned proposal, a vote on the required natural frequency perform, is the shift in the center of gravity, which is due to the invention caused tangential displacement of the mass is so slight, that it is easily possible to carry out the measurements with the desired accuracy.

Die Eigenfrequenz eines derartigen schwingenden Systems beträgt unter der Voraus setzung, daß nur die Zentrifugalkräfte wirksam sind: Dabei sind a1 und a2 die Abstäude der Masse von den Endpunkten des Lenkers.The natural frequency of such a vibrating system is, provided that only the centrifugal forces are effective: Here, a1 and a2 are the distance between the mass and the end points of the handlebar.

Seine Eigenfrequenz wird durch Verändern der Abstände al und a bzw. durch tangentiale Verschiebung der Masse beliebig eingestellt. Its natural frequency is determined by changing the distances al and a or set as required by tangential displacement of the mass.

Das Gerät ist damit so ausgebildet, daß beispielsweise bei der Verwendung als Meßgerät von bei Kurbelwellen auftretenden Schwingungen seine Eigen, frequenz auf jedes gewünschte Vielfache der Motordrehzahl abgestimmt werden kann. The device is designed so that, for example, when using as a measuring device for vibrations occurring in crankshafts its own frequency can be tuned to any desired multiple of the engine speed.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung bei spielsweise in zwei Abbildungen dargestellt. In the drawing, the invention is for example in two figures shown.

Abb. 1 zeigt schematisch das Meßgerät. Fig. 1 shows schematically the measuring device.

Abb. 2 die Anordnung desselben im Gegellgewicht einer Isurbelwelle. Fig. 2 the arrangement of the same in the counterweight of an Isurbelwelle.

Als Pendelsvstem ist ein solches mit Lemniskatenlenkern verwendet. Der Pendelbalken I ist zur angenäherten Geradführung der auf ihm verschiebbar angeordneten Masse 2 an zwei entgegengesetzt betestigten Lenkern 3, 4 angelenkt. Die Fußpunkte der Lenket 3, + befinden sich an der Welle, deren Drehschwingungen festzustellen sind. Die Äleßspule 5 ist so an dem Pendelsvstem befestigt, daß sie die Bewegung der Masse 2 genau mitmacht, so daß die Relativbewegungen der Spule 5 gegenüber einer mit dem Priifling fest verbundenen Gegenspule 9 elektrisch gemessen werden können. A pendulum system with lemniscate links is used. The pendulum beam I is for the approximate straight guidance of the slidably arranged on it Mass 2 is hinged to two oppositely attached links 3, 4. The foot points the Lenket 3, + are located on the shaft to determine its torsional vibrations are. The omnidirectional spool 5 is attached to the pendulum system in such a way that it controls the movement the mass 2 exactly participates, so that the relative movements of the coil 5 with respect to a can be measured electrically with the test piece firmly connected counter coil 9.

Bei der in Abb. 2 gezeigten Ausführungsform ist das Meßgerät in einer Aussparung des Gegengewichtes einer Kurbelwelle untergebracht, und es ist für die Lagerung des Pendelsvstems bei kleiner. trigei. Masse des meßgerätes eine Schneidenlagerung gewählt worden. Der Pendelbalken 1, auf dem in der Längsrichtung verschiebbar das Gewicht 2 angeordnet ist, ist mit seinem einen Ende in einem Bügel 7 gelagert, wobei die von dem Pendelbalken I ausgehende Last zentrifugal wirkend angenommen wird. Der Bügel 7 wiederum ist entsprechend in dem Gegengewicllt pendelnd aufgehängt. N uf der anderen Seite ist der Pendelbalken 1 auf einer Pendelstütze 8 abgestützt, deren Fuß in Richtung der Zentrifugalkraft in dem Gegengewicht 6 liegt. Der Pendelbalken I ist an einem Ende verlängert und an diesem freien Ende mit der elektrischen Meßspule 5 versehen, welche mit dem notwendigen Spiel von einer im Gegengewicht 6 fest angeordneten Gegenspule g umgeben ist. Das Meßgerät ist dabei so in der Aussparung 6 angeordnet, daß Pendelbalken I, Bügel 7 und Stütze 8 in der Drehebene liegen und in der Aussparung zusammen mit dem auf dem Pendelbalken 1 r angeordneten Gewicht 2 in der Drehebene frei pendeln können. In the embodiment shown in Fig. 2, the meter is in a Recess accommodated the counterweight of a crankshaft, and it is for the Storage of the Pendelsvstems at small. trigei. Mass of the measuring device a cutting edge bearing has been chosen. The pendulum beam 1, on which the Weight 2 is arranged, is mounted at one end in a bracket 7, wherein the load emanating from the pendulum beam I is assumed to be acting centrifugally. The bracket 7 is in turn suspended in a pendulous manner in the counterweight. Next the other side is the pendulum beam 1 on a pendulum support 8, the foot of which lies in the counterweight 6 in the direction of the centrifugal force. The pendulum beam I is extended at one end and at this free end with the electrical measuring coil 5 provided, which with the necessary play of an im Counterweight 6 fixedly arranged counter coil g is surrounded. The measuring device is included so arranged in the recess 6 that pendulum beam I, bracket 7 and support 8 in the The plane of rotation and in the recess together with the one on the pendulum beam 1 r arranged weight 2 can swing freely in the plane of rotation.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for measuring the exciting moments of torsional vibrations using a vibrating in the tangential direction System, for example a Lemniskatenlenker with on the link of the two handlebars arranged mass, characterized in that by adjustment this mass in the tangential direction is the natural frequency of the oscillating system on the frequency of the oscillation (nth harmonic) whose exciting moment is measured is to be tuned and the oscillation amplitudes proportional to the exciting moments of the system can be measured at this resonance frequency.

2. The method according to claim 1 for measuring the occurring on crankshafts exciting moments, characterized in that the oscillating system in a Recess of the counterweight of the crankshaft is attached.

3. Device for performing the method according to claim I or 2 with a Device for electrical measurement of the vibration amplitudes, characterized in that that one part of an electrical transmitter on the connecting link (I) of the two Handlebar is arranged coaxially.

To distinguish the subject matter of the application from the prior art are The following publications were considered in the preliminary proceedings: German Patents .... Nos. 336 191, 633 960; British patent specification ......... - 423 706; STanding, measurement of mechanical vibrations, VDL-Verlag, Berlin (1928), p. 35; Lehr, Schwingungstechnik, 1, volume (1930).

P. 59.