DE762896C - Vorrichtung zur Vergleichmaessigung einer Geschwindigkeit mit Hilfe einer Systemreihe von elastischen und gedaempften Gliedern - Google Patents

Description

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine ungleichförmige Bewegung, im Grenzfall eine schrittweise Bewegung, zu vergleichmäßigen, also in eine möglichst gleichförmige Bewegung überzuführen, die dem Mittelwert der ungleichförmigen Bewegung entspricht. Diese Aufgabe tritt z. B. überall dort auf, wo nach dem Impulsfrequenzverf ahren durch Impulse Meßgrößen übertragen werden, die an der Empfangsstelle als eine der Impulsfrequenz proportionale Geschwindigkeit erscheinen sollen. Diese Geschwindigkeit kann nun auf bekannte Weise in ein© andere Größe, z. B. mit Hilfe eines Tourendynamos in eine Spannung oder

mit Hilfe eines Kontaktgebers wieder in Impulse, verwandelt werden. Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel für eine solche Bewegungsvergleichmäßigung ist die Summenfernmessung und -zählung. Hier sendet eine Reihe von Zählern mit Hilfe von Kontaktgebern Impulse zu einer Sammelstelle. Die in der Regel unregelmäßig eintreffenden Impulse schalten beispielsweise mittels elektromagnetischer Klinkwerke und Differentialgetriebe unregelmäßig eine Summenwelle fort, deren Geschwindigkeit durch eine besondere Vorrichtung vergleichmäßigt wird. Mit dieser gleichförmigen Geschwindigkeit wird ein

sekundärer Kontaktgeber angetrieben, der nun wesentlich weniger Impulse erzeugt als die Summe der an der Empfangsstelle eingetroffenen Impulse beträgt. Die Impulse dieses sekundären Kontaktgebers werden nun ähnlich wie vorher die Impulse der genannten Zählerreihen mit den Impulsen weiterer sekundärer Kontaktgeber in einer übergeordneten Sammelstelle zusammengefaßt, in der ίο ein Zählwerk entsprechend fortgeschaltet oder ein tertiärer Kontaktgeber betätigt wird usw Bei der Fernmessung erzeugt am besten der sekundäre Kontaktgeber eine verhältnismäßig hohe Impulszahl, damit ein diese Impulse aufnehmendes Meßgerät einen genügend gleichförmigen Ausschlag erhält.

Außer in der Fernmeßtechnik spielt die Vergleichmäßigung einer Geschwindigkeit auch auf anderen Gebieten der Meßtechnik eine Rolle, z. B. bei Spitzenzählern (Vergleichmäßigung der Wicklung, der Unterdrückungseinrichtung), ferner auch bei anderen Zweigen der Technik, z.B. ungleichförmig arbeitenden Kraftmaschinen usw. Es ist bekannt, eine ungleichförmige Bewegung bei Fernmeß- und Fernzähleinrichtungen dadurch zu vergleichmäßigen, daß man die ungleichförmige Bewegung über ein elastisches Glied auf ein gedämpftes Glied, z. B. auf den Anker einer Wirbelstrombremse, einwirken läßt. Das gedämpfte Glied bewegt sich dann wesentlich gleichförmiger. Xach einem älteren Vorschlag wird eine solche Bewegungsvergleichmäßigung durch eine Systemreihe elastischer und gedämpfter Glieder erzielt, bei der jeweils das gedämpfte Glied des einen Systems mit dem elastischen Glied des folgenden Systems verbunden ist. Man kann eine solche Systemreihe durch abwechselnde Hintereinanderschaltung gleichartiger elastischer und gedämpfter Glieder bilden. Man sollte nun annehmen, daß bei gleicher Bemessung der hintereinandergeschalteten Systeme die beste Vergleichmäßigung erreicht wird. Dies ist aber nicht der Fall. Die Erfindung hat im engeren Sinne die Aufgabe, bei einer gegebenen Systemzahl eine optimale Vergleichmäßigung durch entsprechende Bemessung der Dämpfungs- und elastisehen Glieder zu erreichen, ohne daß größere Systemmassen, die natürlich ebenfalls eine größere Vergleiehmäßigung ergeben, verwendet werden müssen.

Die Differentialgleichung eines Einzelsystems ist von der Form

ms

t.

+ bs' ~ τ/k- s = A

s ist der Drehweg, s' seine erste, s'' seine zweite Ableitung, k ist der vom elastischen Glied herrührende Faktor, die elastische Konstante, b ist der vom Dämpfungsglied herrührende Faktor, die Dämpfungskonstante. m ist der durch die Trägheit des Systems bedingte Faktor, der bei den folgenden Betrachtungen eine untergeordnete Rolle spielt und meist vernachlässigt werden kann, weil die Reihenschaltung derartiger Systeme eine nicht durch Masse oder Trägheitsmomente bedingte scheinbare Trägheit ergibt, die die Massenträgheit überwiegt. Doch soll hier auf diese Zusammenhänge nicht näher eingegangen werden.

Erfindungsgemäß nehmen bei einer solchen Systemreihe die reziproken Werte der elastischen Konstanten der elastischen Glieder und die Dämpfungskonstanten der Dämpfungsglieder mit zunehmender Ordnungszahl des Systems ab. Insbesondere sind die Produkte aus Dämpfungskonstanten und elastischen Konstanten für alle Systeme etwa gleich, und für jedes System nähert sich jeweils das Produkt aus der Summe der Dämpfungskonstanten der nachfolgenden Systeme und der elastischen Konstanten dieses Systems dem Wert Null. Da man den Wert XuIl praktisch nicht erreichen kann, empfiehlt es sich, dieses Produkt möglichst klein zu machen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Eine Welle 1 wird mit ungleichförmiger Geschwindigkeit, also^ beispielsweise schrittweise angetrieben. Sie ist mit einer Feder F₁ des Systems ^₁ verbunden, die ihrerseits mit einer Metallscheibe 3 in Verbindung steht. Die Scheibe 3 wird durch Magnete 4 gedämpft. Die beiden Teile 3, 4 bilden das Dämpfungsglied D₁ des Systems S₁. Dieses Glied ist über eine Feder F, mit dem Dämpfungsglied D₂ verbunden. Die Glieder F, undD₂ bilden zusammen das zweite System S₂. Ebenso ist das Dämpfungsglied D₂ über eine Feder F₃ mit einem Dämpfungsglied D₃ verbunden. Die Glieder F₃ und D₃ bilden das dritte System S₃. Das dritte System treibt die Welle 2 an, die sich fast gleichförmig dreht, gleichgültig, ob die Welle 1 gleichförmig oder schrittweise angetrieben wird. Die Feder F₂ ist wesentlich weicher als die Feder F₁. Ebenso ist die Feder F₃ wesentlich weicher als die Feder F₂, d. h. die elastischen Konstanten k_v k₂, k_s der elastischen Glieder F₁, F₂, F₃ nehmen mit steigender Ordnungszahl der Systeme S₁, S₂, S_s zu. Ferner ist die dämpfende Wirkung des Dämpfungsgliedes D₀ wesentlich geringer als die des Dämpfungsgliedes D₁, und die dämpfende Wirkung des Gliedes D₃ ist wieder wesentlich kleiner als die des Gliedes D₂. Es nehmen also die Dämpfungskonstanten Ij₁, b₂, b_z der Dämpfungsglieder D₁, D₂, D₃ mit zunehmender Ordnungszahl der Systeme S₁, S₂, S_z stark ab.

Die Wegspeicherfähigkeit des elastischen Gliedes F₂ ist größer als die des· Gliedes F₁, und die Wegspeicherfähigkeit des Gliedes F₃ ist wieder größer als die des: Gliedes F₂. Besondere günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Produkte aus der Dämpfungskonstanten und der elastischen Konstanten für jedes· System gleich oder etwa gleich sind, wenn also

und wenn man die Konstanten mit steigender Ordnungszahl der Systeme so stark ab- bzw. zunehmen läßt, daß

oder

oder

•0; O₃A₂

K +

iK

k₂h

wobei das Zeichen -v 0 bedeutet, daß sich diese Ausdrücke dem Wert Null nähern sollen, also' so klein gehalten werden sollen, als dies praktisch möglich ist. Die Wegspeicherfähigkeit S₃ des elastischen Gliedes F₃ des dritten Systems S₃ wird dann etwa dreimal so groß als die Wegspeicherfähigkeit S₁ des elastischen Gliedes S₁, so daß also

S₃ S 3 h.

Entsprechend gilt für die WegspeicherfähigkeitJ₂ des Systems ^₂

Analoges gilt für die Systemreihm mit weniger als drei oder mehr als drei Systemen. Die Gleichungen

und

O₁ A₁ m^hh^

= ^c

brauchen nur näherungsweise erfüllt zu sein. Man erhält auf diese Weise eine hohe Vergleichmäßigung der Bewegung und spart an Materialaufwand für die elastischen und die Dämpfungsglieder der Systeme gegenüber jenen Anordnungen, bei denen für alle Systeme gleichartige elastische Glieder und Dämpfungsglieder verwendet sind. Meist kommt man mit zwei Systemen aus. Für diese Systeme gilt analog

r> Ka, bn h

O₁ U₁

0; S₂

2 S₁

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Vorrichtung zur Vergleichmäßigung einer Geschwindigkeit mit Hilfe einer Systemreihe von, elastischen und gedämpften Gliedern, bei der jeweils das gedämpfte Glied des einen Systems mit dem elastischen. Glied des folgenden Systems verbunden ist, insbesondere für Summenfernmessung und -zählung, dadurch gekennzeichnet, daß die reziproken Werte der elastischen Konstanten {k_v k₂ usw.) der elastischen Glieder (F₁, F₂ usw.) und die Dämpfungskonstanten (b_v b₂ usw.) der gedämpften Glieder (D₁, D₂ usw.) mit zunehmender Ordnungszahl der Systeme (S₁, S₂ usw.) abnehmen, daß insbesondere die Produkte (O₁ k_v b₂ k₂) aus der Dämpfungskonstante (Jb₁, b₂) und elastischen Konstante (k_v k₂) für alle Systeme (S₁, S₂) etwa gleich sind und für jedes System (z. B. ^₁) jeweils das Produkt (z. B. [b₂ + b_s + ...] ^₁) aus der Summe (b₂ + h₃ + ...) der Dämpfungskonstanten (O₂, b₃ usw.) der nachfolgenden Systeme (z. B. .S₂, vS"₃,...) und der elastischen Konstanten' (^₁) des betreffenden Systems (z. B. ^₁) sich dem Wert Null nähert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegspeicherfähigkeit , (^_n) des elastischen Gliedes (F_n) des η-tea Systems (S_n) etwa w-mal so groß ist als die Wegspeicherfähigkeit (J₁) des ersten Systems (S₁).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I 5791 3.