Durch einen abgestimmten elektromagnetischen Schwingungserreger in
erzwungene Schwingungen versetztes mechanisches System Mechanische Schwingsysteme
werden bekanntlich mit Rücksicht auf die Ausnutzung im allgemeinen in der Nähe der
Resonanz betrieben. Das zulässige Verhältnis der Resonanzfrequenz des Systems zur
Antriebsfrequenz des Schwingmotors wird dabei durch die Stabilitätseigenschaften
des gesamten Systems bestimmt.A coordinated electromagnetic vibration exciter in
Mechanical system with forced vibrations Mechanical vibration systems
are known to be generally in the vicinity of the exploitation in consideration
Operated with resonance. The permissible ratio of the system's resonance frequency to
The drive frequency of the oscillating motor is determined by the stability properties
of the entire system.
Da die Resonanzfrequenz unter anderem von der Größe der Nutzmasse
abhängt, darf diese Nutzmasse bestimmte Werte nicht überschreiten, durch die die
Art und Größe des verwendeten Schwingmotors festgelegt sind. Man wäre daher gezwungen,
für sehr große Nutzmassen entsprechend große oder aber mehrere Schwingmotoren vorzusehen,
was unter Umständen einen untragbaren Aufwand an Werkstoffen bedeuten würde. Mari
hat daher schon bei mechanischen Schwingsystemen, die durch einen abgestimmten elektromagnetischen
Schwingungserreger in erzwungene Schwingungen versetzt werden, an die Nutz- oder
an die Gegenmasse ein zusätzliches Schwingungssystem, bestehend aus Feder und Gegenmasse,
angekoppelt, um bei einer Änderung der Massenbelastung die Schwingungsamplitude
dennoch konstant zu halten. Da die zusätzlich angekoppelte Gegenmasse starr und
unendlich ist, bedeutet das die Bindung des Schwingsystems an ein absolut starres
Fundament, auf das stets Schwingkräfte übertragen werden. Trifft die Voraussetzung
der starren und unendlich großen Gegenmasse nicht zu, so ist damit die gesamte Abstimmung
des Systems gestört und die Betriebssicherheit in Frage gestellt. Darüber hinaus
ist es grundsätzlich
nicht möglich, ein solches System im Raum
frei schwingend aufzuhängen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile
zu beseitigen. Sie betrifft ein durch einen abgestimmten elektromagnetischen Schwingungserreger
in erzwungene Schwingungen versetztes mechanisches System, wobei zur Erhöhung des
Nutzgewichtes an die Nutzmasse ein zusätzliches Schwingungssystem, bestehend aus
Feder plus Gegenmasse, angekoppelt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Gegenmasse als endlich begrenzte Masse freischwingend angeordnet ist. Dieses zusätzliche
Schwingungssystem wird - wie an sich bekannt - derart ausgelegt, daß es eine Federwirkung
ausübt und damit einen genau angebbaren Teil der Nutzmasse kompensiert. Anstatt
das zusätzliche Schwingungssystem aus getrennten Federn und trägen Massen aufzubauen,
kann nach einem weiteren Gedanken der Erfindung das zusätzliche Schwingungssystem
auch als in sich elastische Masse ausgebildet sein.Since the resonance frequency depends, among other things, on the size of the useful mass
depends, this useful weight must not exceed certain values by which the
The type and size of the oscillating motor used are specified. One would therefore be forced to
for very large usable masses, appropriately large or several oscillating motors are to be provided,
which might mean an unacceptable expense of materials. Mari
has therefore already been used in mechanical oscillating systems that are controlled by a coordinated electromagnetic
Vibration exciters are forced to vibrate to the useful or
an additional oscillation system on the counter mass, consisting of a spring and counter mass,
coupled to the oscillation amplitude when the mass load changes
nevertheless to be kept constant. Since the additionally coupled counter mass is rigid and
is infinite, this means that the oscillation system is bound to an absolutely rigid one
Foundation to which vibration forces are always transmitted. Meets the prerequisite
the rigid and infinitely large countermass does not apply to the entire coordination
of the system disturbed and the operational safety in question. Furthermore
it is basically
not possible such a system in space
to hang freely swinging. The invention is based on these disadvantages
to eliminate. It affects a coordinated electromagnetic vibration exciter
Mechanical system set in forced vibrations, whereby to increase the
Useful weight to the useful weight an additional oscillation system, consisting of
Spring plus counter mass, is coupled, and is characterized in that the
Counter mass is arranged freely oscillating as a finite limited mass. This additional
As is known per se, the vibration system is designed in such a way that it has a spring effect
exercises and thus compensates for an exactly specifiable part of the usable mass. Instead of
to build up the additional vibration system from separate springs and inertial masses,
can, according to a further concept of the invention, the additional oscillation system
can also be designed as an inherently elastic mass.
In Fig. I der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch dargestellt, wobei die Nutzmasse mit I, der in horizontaler Richtung
wirkende Schwingmotor mit a und das zusätzliche, gemäß der Erfindung hinzugefügte
Schwingungssystem, bestehend aus Kompensationsfeder und Kompensationsmasse, mit
3 und 4 bezeichnet ist. Zur Ermittlung der Ersatzmasse me des Kompensationsgliedes
3, 4 muß man auf die Bewegungsdifferentialgleichungen des Systems zurückgehen. Sie
lauten ma ₧ xa = p - c ₧ (xa - xf), (I) mf ₧ xf = - c ₧
(xf - xa.), (2) wobei xa und xf die Ausschläge der beiden Massen ma und mf unter
der Wirkung der Wechselkraft P bedeuten. ma ist dabei die Masse des Anschlußstücks
vom Kompensationsglied und zählt mit zur Nutzmasse. Bei harmonischer Bewegung mit
der Antriebskreisfrequenz w gehen diese Bewegungsdifferentialgleichungen in gewöhnliche
Gleichungen für die Amplituden über: xa, f = xa, f ₧cos w t, (3) - Ma w²
Xa = P - c ₧ (Xa - X f), (4) -mf w² Xf = - c ₧(Xf-Xa). (5) Daraus
ergibt sich nun die Amplitude der Masse mf zu
In dieser Formel bedeutet:
die Resonanzkreisfrequenz des Kompensationsgliedes 3, 4. Die auf den Schwingmotor
ausgeübte Wechselkraftamplitude ergibt sich nun durch Einsetzen des Wertes für xf
aus Gleichung (6) in Gleichung (4) zu ,
Das Kompensationsglied wirkt demnach ebenso wie eine mit der Masse ma verbundene
Masse
Hiervon ausgehend, sind die Werte für c, die Federkonstante der Kompensationsfeder
4 und die Masse mf des Kompensationsgliedes 3 so zu wählen, daß w1 kleiner als die
vorgegebene Antriebsfrequenz w ist. Dann wird nach der Gleichung (9) me ein bestimmter
negativer Wert, so daß der Schwingmotor dann nur mit der für ihn zulässigen Gesamtmasse
ma + me, die kleiner als die Nutzmasse ma ist, belastet ist.In Fig. I of the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically, with the useful mass with I, the vibrating motor acting in the horizontal direction with a and the additional, added according to the invention oscillation system, consisting of compensation spring and compensation mass, is denoted by 3 and 4 . To determine the equivalent mass me of the compensation element 3, 4 one must go back to the motion differential equations of the system. They read ma ₧ xa = p - c ₧ (xa - xf), (I) mf ₧ xf = - c ₧ (xf - xa.), (2) where xa and xf are the deflections of the two masses ma and mf under the Effect of the alternating force P mean. ma is the mass of the connection piece of the compensation element and counts as part of the useful mass. In the case of harmonic motion with the drive angular frequency w, these motion differential equations are converted into ordinary equations for the amplitudes: xa, f = xa, f ₧ cos wt, (3) - Ma w² Xa = P - c ₧ (Xa - X f), (4 ) -mf w² Xf = - c ₧ (Xf-Xa). (5) This now gives the amplitude of the mass mf zu In this formula: the resonance angular frequency of the compensation element 3, 4. The alternating force amplitude exerted on the vibrating motor is now obtained by inserting the value for xf from equation (6) into equation (4): The compensation element accordingly acts like a mass connected to the mass ma Proceeding from this, the values for c, the spring constant of the compensation spring 4 and the mass mf of the compensation element 3 are to be selected so that w1 is less than the specified drive frequency w. Then, according to equation (9), me becomes a certain negative value, so that the oscillating motor is then only loaded with the total mass ma + me permissible for it, which is less than the useful mass ma.
Ein derartiges Kompensationsglied braucht nicht nur aus trägen Massen
plus getrennten Federn zu bestehen, es kann auch aus in sich elastischen Massen
aufgebaut sein.Such a compensation element does not only need inert masses
Plus to consist of separate springs, it can also consist of inherently elastic masses
be constructed.
Man kann auch an Stelle des Kompensationsgliedes einen unerregt mitschwingenden
Schwingmotor verwenden. Das Kompensationsglied kann auch als zusätzliche Nutzmasse
ausgebildet werden. Letzteres ist in Fig.2 dargestellt. Hier ist 5 der Schwingmotor,
6 die eigentliche Nutzmasse, während die Federn 7 und die Masse 8 als Kompensationsglied
wirken. Auch in diesem Fall lassen sich die konzentrierten Federn und Massen durch
stetige Verteilungen ersetzen, wobei Teile des Nutzgerätes selbst unter Umständen
als Federn wirken können.One can also use an unexcited resonance instead of the compensation element
Use oscillating motor. The compensation element can also be used as an additional useful weight
be formed. The latter is shown in Fig.2. Here 5 is the swing motor,
6 the actual useful mass, while the springs 7 and the mass 8 act as a compensation element
works. In this case, too, the concentrated springs and masses let through
Replace constant distributions, with parts of the utility device itself under certain circumstances
can act as springs.