DE943732C - Universaldaempfer in einem zur Kraftuebertragung dienenden Wellenzug zur Daempfung von Drehschwingungen mit verschiedener Frequenz und Phasenlage - Google Patents

Description

Erteilt auf Grund des Ersten Oberleitungsgesetzes vom 8. Juli 1949

(WiGBl. S. 175)

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 1. JUNI 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47h GRUPPE 26 INTERNAT. KLASSE F 06f

M 4504X11/47%

Raffaele Matteucci, Turin (Italien)

ist als Erfinder genannt worden

Raffaele Matteucci, Turin (Italien)

Universaldämpfer in einem zur Kraftübertragung dienenden Wellenzug zur Dämpfung von Drehschwingungen mit verschiedener Frequenz

und Phasenlage

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 19. November 1939 an Patentanmeldung bekanntgemacht am 2. April 1953

Patenterteilung bekanntgemadit am 9. Mai 1956 Die Priorität der Anmeldungen in Italien vom 19. November 1938 und 26. Oktober 1939

ist in Anspruch genommen

Die iSchutzdauer des Patents ist nach Gesetz Nr. 8 der Alliierten Hohen Kommission verlängert Beginn des 3. Patentjahres am 19. November 1941, Beginn des 5, Patentjahres am 7. November 1949

Gegenstand der Erfindung ist ein Universal- | gungen gleicher Phasenlage als auch auf Schwin-

dämpfer in einem zur Kraftübertragung dienenden j gungen mit verschiedener Phasenlage zwischen den Wellenzug zur Dämpfung von Drehschwingungen beiden durch das elastische Glied verbundenen mit verschiedener Frequenz und Phasenlage, der Punkten anspricht. 15

gekennzeichnet ist durch die Vereinigung eines Bei einer der bekannten Anordnungen ist in

Schwungraddämpfers, dessen träge Massen in bekannter Weise durch Reibung Schwingungsenergie vernichten, mit einem Reibungsdämpfer, dar mit Hilfe eines elastischen Gliedes zwei verschiedene Punkte längs des Wellenzuges verbindet, so daß der Dämpfer sowohl auf gemeinsame Störschwin-

einen. Wellenzug ein elastisches Glied derart eingeschaltet, daß Eigenschwingungen der Welle in den Bereich niedriger Drehzahlen verlegt werden. Demgegenüber kommt beim Erfindungsgegenstand dem elastischen Glied die zusätzliche Aufgabe zu, durch elastische Verformungen unter der Wirkung

von Schwingungskräften bestimmte Störimpulse auszuwählen, die an der Stelle der Schwungradbefestigung einen Knoten bilden und daher von einem Schwungraddämpfer üblicher Bauart nicht erfaßt werden. Die Energieimpulse werden mit Hilfe des elastischen Teiles an einem von der Schwungradbefestigung entfernten !Punkt der WeI-lenanordnung aufgenommen und auf einem großen Reibwege in dem Reibungsdämpfer teilweise vernichtet und gedämpft. Infolge von Fliehkraftwirkungen, im Dämpfer wächst die Reibkraft und damit die Dämpfung mit steigender Drehzahl. Im Falle der bekannten Anordnung erfüllen unter Fliehkraft- und Federwirkung stehende Reibglieder die Aufgabe einer Kupplung.

Bei einer anderen bekannten Anordnung. dient ein elastisches Wellenstück dazu, störende Impulse von den getriebenen Teilen fernzuhalten oder durch Reibung zu dämpfen. Eine Fliehkraftwirkung, welche die Dämpfungskraft mit steigender Drehzahl anwachsen läßt, ist hierbei nicht vorgesehen. Weiter fehlt dieser Anordnung eine Störwirkung, nach Art eines Schwungraddämpfars, bei der Schwungmassen durch ihre Trägheit diejenigen Drehschwingungen dämpfen, die an der Stelle des Schwungrades einen Schwingungsbauch haben. Diese bekannte Dämpferanordnung ist nicht geeignet, auf solche Schwingungen anzusprechen, bei denen Umlaufteil und Dämpferbefestigung gleiche Phasenlage haben, wenn also der vorstehende Wellenteil als Ganzes schwingt.

Das Problem, einen Dämpfer zu schaffen, der nicht nur in - eng begrenzten Frequenzbereichen wirksam ist und auf die verschiedensten Arten von Störungen im Antrieb von Wellen anspricht, beschäftigt seit langem die Fachkreise. Bei einem bekannten Schwungraddämpfer wird durch Gestaltung ■ der Federcharakteristik bei den die Schwungmasse mit der WeIJe verbindenden Federn der Frequenzbereich der Dämpferwirkung verändert, wobei jedoch die erzielte Erweiterung des Frequenzbereiches von der Amplitude derSchwungmassenbewegung im Dämpfer abhängig und naturgemäß beschränkt ist.

An sich ist es bereits bekannt, verschiedene Schwingungsphasen in einem anderen, gleichfalls älteren Vorschlag für einen Dämpfer zu erfassen.

Der Erfindungsgegenstand geht noch einen Schritt weiter, indem die durch das elastische Glied erzielte Phasenverschiebung mit der Wirkung von Trägheitskräften in dem Dämpfer gemeinsam zur Anwendung kommen. Dabei ist die Zusammenfassung über einen einfachen vorteilhaften Zusammenbau von zwei an sich bekannten Dämpferarten so vorgenommen, daß dadurch der Bereich der vom Dämpfer erfaßten Störungen vergrößert wird. Der erfindungsgemäß erzielte technischeFortschritt ist mithin darin zu sehen, daß durch die solcherart bewirkte Vereinigung zweier an. sich bekannter Dämpferarten nicht nur der Dämpfungsbereich im Sinne des Frequenzbereiches, in dem der Dämpfer wirksam wird, vergrößert wird, sondern der Dämpfer vielmehr gleichzeitig auch auf verschiedene Phasenlagen von Schwingungen anspricht. · -

Diese Wirkung ist nicht ohne weiteres durch einen bloßen Zusammenbau zweier bekannter Dämpferarten bzw. Einrichtungen bekannter Art zu erreichen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungbeispiele eines Universaldämpfers gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt eine Ausführungsfoirm des Dämpfers im Längsschnitt;

Fig. 2 und 3 sind Teilquerschnitte nach den Linien 2,_x-2._x und ZxrZx, der Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine zweite Aueführungsform des Dämpfers, ebenfalls im Längsschnitt. ·

In allen Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist angenommen, es sei der Dämpfer auf der Triebwelle eines TurbinenschifFes angeordnet, auf der zyklische Veränderungen der von der Schiffsschraube bei ihrer Drehung" geleisteten Widerstandskraft die Drehschwingungen der Welle erzeugen. DieSchraubenwelle 1 wird durch die Welle 2 eines üblichen, von der Turbine angetriebenen Schiffsuntersetzungsgetriebes in Umdrehung versetzt. Da in dieser Anwendung das treibende Kräftepaar konstant und das Widerstandskräftepaar ebenfalls im wesentlichen konstant ist und lediglich durch rhyth- · mische Anstöße, die durch die Schraube im Wasser hervorgerufen werden, verändert wird, ist die Größe der durch die Drehschwingungen eingeführten 'kinetischen Energie verhältnismäßig klein, und folglich hat das elastische, formveränderliche Glied, das durch, seine Formveränderungen die kinetische Energie der Schwingungen, mit knotenförmiger Wirkung auswählen und .aufnehmen soll, eine verhältnismäßig kleine Arbeit zu leisten. Aus diesem Grunde ist es nur durch, einen Stab 3 geeigneter Länge gebildet, der vom antreibenden Kräftepaar mit einer sehr großen einheitlichen. Drehbelastung angetrieben wird und deshalb ziemlich großen Torsionsformveränderungen unterworfen ist als Folge der Änderungen des Drehmomentes, die in ihm durch die lokalen knotenförmigen Torsionsschwingungen hervorgerufen werden. Dieser Stab 3 ist im Innern der Hohlwelle 2 des Untersetzungsgetriebes angeordnet und ist damit gleichachsig mit dieser Welle. Das rechte Ende des Stabes 3 ist durch Nuten drehfest mit der Welle 2 ■ verbunden. Das linke Ende steht in analoger Weise mit der Nabe der Trommel 4 im Eingriff, die am Kopfende der Schraubenwelle 1 befestigt ist. Am linken Ende der Welle 2 des Untersetzungsgetriebes ist gegenüber der Rückseite der Trommel 4 eine Scheibe 5 mit einer Anzahl Vorsprünge 5' befestigt, die gleichmäßig verteilt sind -und aus ihrer linken Fläche hervorragen. Durch entsprechende Aussparungen in der Rückwand der Trommel dringen die Vorsprünge 5' über eine gewisse Länge in das Innere der ringförmigen Vertiefung 4.°, die am Umfang der Trommel 4 vorgesehen ist. Diese Vertiefung ist vorzugsweise mit Hilfe einer in bezug

auf die Trommel losen Zwischenwand 6 in zwei Abschnitte unterteilt. Mit den Vorsprüngen 5' gelangen Reibungsbremsschuhe 7 drehfest in bezug auf die Wellenachse in Eingriff, die sich im radialen Sinne frei verschieben können und in einem der beiden Abschnitte der Vertiefung 4⁰ untergebracht sind. Diese Bremsschuhe 7, die in ihrer Gesamtheit einen Kranz bilden, stützen sich mit ihrer von der Achse am weitesten entfernten Fläche gegen die innere Fläche der am Umfang der Trommel befindlichen Vertiefung 4°, gegen die sie auf nachstehend beschriebene Weise gedrückt werden.

Die lokal knotenförmigen Schwingungen; verändern die Intensität des auf das elastische Glied 3 wirkenden Antriebskräftepaares und rufen so· in ihm Schwankungen in der Verdrehungsfoirmveränderung hervor. Infolgedessen bewirken sie eine entsprechende oszillatorische Verlagerung der Bremsschuhe 7 im Innern der Vertiefung 4⁰ der Trommel. Da diese Bremsschuhe gegen die innere Fläche der Vertiefung 4⁰ der Trommel unter Wirkung der Fliehkraft gedrückt werden, leisten sie bei ihrem Hinundhergleiten auf dieser Fläche die Verlustarbeit zur Dämpfung der lokal knotenförmigen Schwingungen.

In der Vertiefung 4⁰ der Trommel 4 ist seitlich vom Bremsschuhkranz 7 ein loser Ring 8 angeordnet, der sich infolge der Trägheitsreaktion auf die in der Trommel als Folge der lokal bauchförmigen Schwingungen erzeugten Änderungen der Drehbewegung mit O'szillatorischer Bewegung auf der Trommel verschiebt. Auf diesem Ring 8 ist eine Anzahl von Bremsschuhen 8° angeordnet, die drehfest mit dem Ring 8 mit Hilfe von Stiften 9 verbunden sind, welche beweglich in Vertiefungen untergebracht sind, die sich im wesentlichen in radialer Richtung zum Teil im Fleisch des Ringes 8 und zum Teil im Fleisch der Bremsschuhe 8° befinden. Die Bremsschuhe 8" können sich also in radialer Richtung unter Wirkung der Fliehkraft frei verschieben und werden gegen die innere Fläche der Vertiefung 4⁰ der Trommel gedruckt. Sobald als Folge lokal bauchförmiger Drehschwingungen der Trägheitsring 8 oszillatorischen Winkelverschiebungen in bezug auf die Trommel 4 unterworfen ist, reiben die Bremsschuhe 8° auf der inneren Fläche der Vertiefungen 4⁰ bin und her und leisten die Verlustarbeit zur Dämpfung der besagten Schwingungen. Der von den Bremsschuhen 8° auf die innere Fläche der Vertiefung_4⁰ als Folge der sich in den Bremsschuhen 8° und in den beweglichen Stiften 9 entwickelnden Fliehkraft ausgeübte Druck kann gegebenenfalls durch in geeigneten Vertiefungen des Ringes 8 und der Bremsschuhe 8° untergebrachte Federn 10 ergänzt werden. Die Bremsschuhe 7 werden unter der Wirkung der Fliehkraft gegen die innere Fläche der Vertiefung 4° gedruckt. Sie können an ihrem äußeren Umfang mit einer Reibsohle 7⁰ versehen sein, die den Bremsschuhen 8" des Trägheitsringes 8 ähnlich ist und in analoger Art und Weise mit dem entsprechenden Bremsschuh 7 durch Stifte 9' verbunden ist, welche beweglich in Vertiefungen, untergebracht sind, die zum Teil im Fleisch des Bremsschuhes 7 und zum Teil in der Reibsohle y° angeordnet sind.

In diesem Fall ist der von dem Bremsschuh auf die innere Fläche der Vertiefung 4⁰ ausgeübte Druck gleich der Summe der sich.in dem Bremsschuh 7, in den Sohlen 7⁰ und in den Stiften 9' entwickelnden Fliehkräfte. Auch in diesem Falle kann der durch die Bremsschuhe 7 ausgeübte Druck durch Federn 10' ergänzt werden, die in Vertiefungen des Bremsschuhes und der Reibsohlen untergebracht werden.

Durch die beschriebene Bauweise bedingt wird derDruck, mit welchem sowohl die Bremsschuhe 8° des Trägheitsringes 8 als auch die Bremsschuhe 7 bzw. 7° gegen die innere Fläche der Vertiefung 4⁰ gedruckt werden, abgesehen von dem etwa durch die Federn 10 und 10' ausgeübten Druck, von der Fliehkraft geliefert und ist daher proportional dem Quadrat der Drehgeschwindigkeit der Gesamtanordnung, so daß auch die Dämpfungsarbeit für eine gleiche Verschiebung der Bremsschuhe dem Quadrat dieser Geschwindigkeit proportional ist.

In Fig. 4 ist schematisch die Anwendung des Dämpfers auf zwei Wellen 1,2 dargestellt, die einem Antriebsmoment mit großer zyklischer Unregelmäßigkeit unterworfen sind, wie es z.B. bei zwei hintereinandergeschalteten Dieselmotoren ohne Schwungrad der Fall sein würde. Da in. diesem. Fall die Größe der durch die Schwingungen übertragenen kinetischen Energie sehr groß ist, muß das elastisch formveränderliche Glied, das mit seinen Formveränderungen die kinetische Energie der knotenförmig wirkenden Schwingungen auswählen und aufnehmen soll, eine sehr große Arbeit leisten, was bei der baulichen Gestaltung bzw. den Abmessungen entsprechend zu berücksichtigen ist. Während in diesem Fall ein Teil der elastischen Formänderungen ausgenutzt wird, um die D ämpfungs arbeit der Torsionsschwingungen in dem Dämpferelement 7 eintreten zu lassen, dämpft ein anderer Teil die zyklischen Unregelmäßigkeiten des treibenden Kräftepaares und der Drehbewegung, die von diesem Kräftepaar abhängt.

Die Trägheitsringe 8 und 8^b mit den entsprechenden Bremsschuhen für die Dämpfung der Schwingungen mit bauchförmiger Wirkung sind vollkommen den beschriebenen ähnlich. Sie sind auf den Trommeln 4" und 5^a der Scheibe 4 bzw. 5 montiert, welche ihrerseits entsprechend auf den Wellen 1 und 2 befestigt sind. Die Trommeln 4" und S^ß tragen analog mit elastischen Gliedern 30 im Eingriff stehende Vorsprünge 4^b bzw. 5*.

Die Bremsscheibe 7 für die Dämpfung der Schwingungen knotenförmiger Wirkung stehen über geeignete Eingriffsmittel 31, die auf der Trommel 4" frei beweglich in radialer Richtung angeordnet sind, drehsicher in Verbindung mit der Scheibe 4 und wirken auf die mit der Welle 2 drehsicher verbundene Trommel 5° mittels der Verbundwirkung der oszillatorischen Verschiebungen, die durch die von den knotenförmig wirkenden Schwin-

gungen erzeugten Formveränderungen der elastischen Gruppe hervorgerufen werden, und des in dieser in irgendeiner geeigneten Weise entwickelten Druckes.

-- In diesem Beispiel sind die die Dämpfungsarbeit leistenden Bremsschuhe zweckmäßig in drei ringförmige, gleichachsige Gruppen aufgeteilt, die seitlich von der elastischen Gruppe angeordnet sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Universaldämpfer in einem zur Kraftübertragung dienenden Wellenzug zur Dämpfung von Drehschwingungen mit verschiedener Frequenz und Phasenlage, gekennzeichnet durch die Vereinigung eines Schwungraddämpfers, dessen träge Massen in bekannter Weise durch Reibung Schwingungsenergie vernichten, mit einem Reibungsdämpfer, der mit Hilfe eines elastischen Gliedes zwei verschiedene Punkte längs des Wellenzuges verbindet, so daß der Dämpfer sowohl auf gemeinsame Störschwingungen gleicher Phasenlage als auch auf Schwingungen mit verschiedener Phasenlage zwischen den beiden durch das elastische Glied verbundenen Punkten anspricht.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 552 567, 617 204, 562354;

   französische Patentschrift Nr. 740 766;
   MAN-Dieselmotoren-Nachrichten, Juli 1937.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen