DE966283C - Mechanical system set into forced vibrations by a coordinated electromagnetic vibration exciter - Google Patents

Mechanical system set into forced vibrations by a coordinated electromagnetic vibration exciter

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DE966283C
DE966283C DEP13516A DEP0013516A DE966283C DE 966283 C DE966283 C DE 966283C DE P13516 A DEP13516 A DE P13516A DE P0013516 A DEP0013516 A DE P0013516A DE 966283 C DE966283 C DE 966283C
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DE
Germany
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electromagnetic vibration
mechanical system
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forced vibrations
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Expired
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DEP13516A
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Heinz Jordan
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/02Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
    • H02K33/04Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

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.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: z. Durch einen' abgestimmten elektromagnetischen Schwingungserreger in erzwungene Schwingungen versetztes mechanisches System, wobei zur Erhöhung des zulässigen Nutzgewichtes an die Nutzmasse ein zusätzliches Schwingungssystem, bestehend aus Feder und Gegenmasse, angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daB die Gegenmasse als endlich begrenzte Masse frei schwingend angeordnet ist. z. Durch einen abgestimmten elektromagnetischen Schwingungserreger in erzwungene Schwingungen versetztes mechanisches System, wobei zur Erhöhung des zulässigen Nutzgewichtes an die Nutzmasse ein zusätzliches Schwingungssystem, bestehend aus Feder und Gegenmasse, angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daB das zusätzliche Schwingungssystem als in sich elastische Masse ausgebildet ist. 3. Durch einen abgestimmten elektromagnetischen Schwingungserreger in erzwungene Schwingungen versetztes mechanisches System nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daB das zusätzliche Schwingungssystem als unerregter, abgestimmter elektromagnetischer Schwingungserreger ausgebildet ist. 4. Durch einen abgestimmten elektromagnetischen Schwingungserreger in erzwungene Schwingungen versetztes mechanisches System nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmasse als zusätzliche Nutzmasse ausgenutzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 251491; deutsche Patentschriften Nr. 424 921, 558 633, 56o Zoo; Den Hartog »Mechanical Vibrations« (Mc Graw-Hill Book Company Inc. New York, London) 1947, 'S. 112 und 117.PATENT CLAIMS: e.g. A mechanical system set into forced vibrations by a coordinated electromagnetic vibration exciter, an additional vibration system consisting of a spring and counterweight being coupled to the useful weight to increase the permissible useful weight, characterized in that the counterweight is arranged to oscillate freely as a finite limited mass. z. Mechanical system set into forced vibrations by a coordinated electromagnetic vibration exciter, with an additional vibration system, consisting of a spring and counterweight, being coupled to the useful weight to increase the permissible usable weight, characterized in that the additional vibration system is designed as an inherently elastic mass. 3. Mechanical system set into forced vibrations by a coordinated electromagnetic vibration generator according to claim x, characterized in that the additional vibration system is designed as an unexcited, coordinated electromagnetic vibration generator. 4. Mechanical system according to claim I, which is set into forced vibrations by a coordinated electromagnetic vibration exciter, characterized in that the counterweight is used as an additional useful weight. Documents considered: Swiss Patent No. 251 491; German Patent Nos. 424 921, 558 633, 56o Zoo; Den Hartog "Mechanical Vibrations" (Mc Graw-Hill Book Company Inc. New York, London) 1947, 'p. 112 and 117.
DEP13516A 1948-10-02 1948-10-02 Mechanical system set into forced vibrations by a coordinated electromagnetic vibration exciter Expired DE966283C (en)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE424921C (en) * 1924-07-01 1926-02-05 Heinrich Schieferstein Process for driving a reciprocating, oscillating structure consisting of individual parts
DE558633C (en) * 1930-12-06 1932-09-09 Fried Krupp Grusonwerk Akt Ges High-speed swing stove for the separation of ores etc. Like. With a hotplate resting on sloping handlebars
DE560200C (en) * 1928-03-17 1932-09-29 Carl Schenck Eisengiesserei Method and device to keep the oscillation amplitude of mechanical oscillation systems constant with only one natural oscillation number, despite variable damping
CH251491A (en) * 1938-04-26 1947-10-31 Hermes Patentverwertungs Gmbh Arrangement for generating vibratory movements of a body.

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