FI118812B - Menetelmä kalanterin välitelan värähtelyn ominaistaajuuden hallitsemiseksi ja värähtelyn vaimennin - Google Patents

Description

118812

Menetelmä kalanterin välitelan värähtelyn ominaistaajuuden hallitsemiseksi ja värähtelyn vaimennin 5 Esillä oleva keksintö liittyy yleisesti värähtelyn ominaistaajuuden hallintaan ja värähtelyn vaimentamiseen. Tarkemmin esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kalanterin välitelan ominaistaajuuden hallintaan parannetun telan tuennan avulla ja värähtelynvaimennin.

Esillä olevan keksinnön edullinen käyttöalue on materiaalirainakone etenkin 10 materiaalirainakoneen korkeataajuisten värähtelyn ja runkovärähtelyjen hallitsemiseksi.

Monitelakalanterissa, esimerkiksi hakijan nk. OptiLoad-kalantereissa välitelojen yhtenä mitoituskriteerinä on telan ominaistaajuus, joka on tyypillisesti alin taivutusominaismuoto. Tämän kyseisen ominaismuodon taajuuden tulee olla halutun marginaalin verran joko yli tai ali telan 15 pyörimistaajuusalueen. Kalantereissa telan ominaistaajuus pyritään mitoittamaan poikkeuksetta korkeammaksi kuin telan pyörimistaajuus. Tämä mitoituskriteeri johtaa joskus suuriin ja kalliisiin teloihin.

Dynaamisen vaimentunen eli nk. TMD vaimentunen (TMI), Tuned Mass Damper) toteuttamiseksi 20 tarvitaan tarkoin hallittu ja säädettävä jousivakio. Säädettävyyttä tarvitaan joko vain .·, : käyttöönotossa tai adaptiivisen värähtelynvaimentimen kyseessä ollessa myös käyttöaikana.

• "·

Tarvittavien vaimenninmassojen kasvaessa ja pyrittäessä vaimentamaan korkeataajuisia • ♦· * ,·<·, värähtelyjä (esim. barring 200...800 Hz tai kalanterin runkovärähtelyn vaimennin 10 Hz/7000 kg) • · ··· j tarvitaan suuria jousivakioita. Suurien jousivakioiden aikaansaaminen rajalliseen tilaan on ··· * 25 hankalaa etenkin, jos mukaan tarvitaan myös säädettävyys.

• · · ·· • · • ·

Nykyisin esimerkiksi kuiturainakoneessa kalanterin välitelat on laakeroitu vierintälaakerein .. päistään ja laakeripesät on kiinnitetty pulttiliitoksella telan kevennysvipuihin. Kevennysvivulla • · poistetaan kahden vastakkaisen telan välisen nipin nippikuormasta telojen oma ja lisälaitteiden • · *··" 30 massa. Laakerointipesä, kevennysvipu ja vivun kiinnitykset runkoon sekä kalanterin runko * · · !(ii·' muodostavat telan tuennan, joka telan kanssa määrää telan ominaistaajuudet. Telan tuenta pyritään *:**: muodostamaan niin jäykäksi, että telan ominaistaajuudella on riittävä marginaali telan j·.·. pyörimistaajuuteen.

• · • · • ·

• · I

• ·· 35 Nykyisellä tekniikalla saavutetaan telan tuomalle vain äärellinen jäykkyys, eli tukijäykkyyttä ei 2 118812 voida kasvattaa rajattomasti haluttuun arvoon Teknistaloudellisista syistä johtuen on kevennysvivut ja laakeripesät yms. sanoitettu. Suurilla teloilla tuennan jäykkyys voi tulla liian alas pyörimistaajuuteen nähden. Telan koon kasvaessa kasvaa myös telan hinta. Jos väliteloja on monta, esim. 12 telaisessa perinteisessä OptiLoad-kalantereissa väliteloja on kymmenen 5 kappaletta. Jos telakokoa joudutaan kasvattamaan ominaistaajuuden vuoksi, kysymyksessä on huomattava kustannustekijä.

Ennestään on tunnettua, että yleisesti keino toteuttaa säädettävä jousivakio on käyttää jousena ulokepalkkia, jonka joustavaa pituutta muutetaan. Yleisimmin vaimennin tehdään kiinnittämällä 10 massakappale suoraan ulokepalkkiin, jolloin palkin joustava pituus on etäisyys kiinnityspisteestä. Jousivakio muuttuu muuttamalla joustavaa pituutta, jolloin dynaaminen vaimennin käsittää ulokepalkin ja massakappaleen. Massakappale on siten vaimentimen värähtelevä massa ja ulokepalkin pituus on vaimentimen joustava pituus. Käytännössä ulokepalkin jäykkyys saadaan kyllä helposti halutuksi mutta ongelmaksi muodostuu se, että on vaikea löytää riittävän jäykkä 15 kiinnityspiste. Jos kiinnityspiste ei ole riittävän jäykkä ja jos kiinnityspiste joustaa, ulokepalkki ei ole riittävän jäykkä. Ongelma on siten, että suuri säädettävissä oleva jousivakio toteutetaan helposti ulokepalkilla mutta kiinnityspisteen joustavuus ei ole riittävä.

Saksalaisesta patenttijulkaisusta 10133888 tunnetaan menetelmä kalenterien käyttämiseksi.

• · *,*·· 20 Julkaisun mukaisesti telastossa, jossa on ylätela ja alatela sekä kolme välitelaa ja jossa on ainakin j *.. yksi pehmeäpintainen tela, keskimmäinen tela on jäljestetty sivuun vertikaaliselta nippilinjalta.

: Julkaisun ainakin kahden nippilinjalla olevan ja nippilinjalta sivussa olevan telan värähtelyä j ;’: mitataan ja analysoidaan ja saadun tuloksen avulla ohjataan käyttölaitetta, jolla on asemoitavissa • »’· nippilinjalta sivussa olevan telan sijaintia.

M· ··· : : 25

Esillä olevan keksinnön yhtenä päämääränä on poistaa tai ainakin olennaisesti vähentää värähtelyn vaimennuksen heikkouksia, jotka liittyvät perinteisiin materiaalirainakoneisiin. Esillä olevan • ** .***. keksinnön eräänä toisena päämääränä on saada aikaan uusi ja keksinnöllinen menetelmä ···* kalanterin välitelan ominaistaajuuden hallitsemiseksi. Esillä olevan keksinnön erään aspektin • · ***[ 30 mukaisesti keksinnön toisena päämääränä on saada aikaan menetelmä telan tai telaposition liikemuodon ominaismuodon hallitsemiseksi. Esillä olevan keksinnön eräänä kolmantena ♦ · · • päämääränä on saada aikaan sekä uusi ja keksinnöllinen värähtelyn vaimennin : materiaalirainakoneen kalanterin telan värähtelyn vaimentamiseksi ja esimerkiksi barring ilmiön vähentämiseksi. Esillä olevan keksinnön erään toisen aspektin mukaisesti keksinnön viidentenä 3 118812 päämääränä on saada aikaan värähtelyn vaimennin, jonka jäykkyys olisi viritettävissä.

Keksinnön päämäärien saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle kalenterin välitelan ominaistaajuuden hallitsemiseksi, erityisesti värähtelyn vaimentamiseksi ja/tai esimerkiksi 5 ’’barring” ilmiön eliminoimiseksi materiaalirainakoneessa, parannetun telan tuennan avulla käyttämällä vaimenninta, johon kuuluu runko-osa, jonka yläpuolella on ylempi lautasjousi ja jonka alapuolella on alempi lautasjousi, on yleisesti ominaista, että telan tuennan avulla telan tai telaposition liikemuodon alimman ominaistaajuuden hallinnassa mainittua alinta ominaismuotoa siirretään halutulle taajuusalueelle, että vaimennin kytketään toimintaan ylemmällä jousilevyllä 10 paineistamalla väliainekammio, jolloin ylempi jousilevy vedetään kontaktiin vaimentunen runko-osan kanssa, ja että värähtelyn vaimennin viritetään toimimaan halutulla taajuudella ja sopivaksi halutulle viritystaajuudelle ainakin yhden joustoelementin avulla, jolloin aikaansaadaan haluttaessa ainakin ylemmän lautasjousen ja runko-osan keskinäinen kontakti.

15 Tällöin telan tai telaposition jäykän kappaleen liikemuoto voidaan laskea alemmaksi kuin mikä olisi alun perin jäykemmin tuetun kappaleen tai telaposition liikemuodon ominaistaajuus. Etuna on esimerkiksi, että telat voidaan nyt tehdä kevyemmiksi ja siten halvemmiksi.

Keksinnön päämäärien saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle värähtelyn vaimentimelle, * * ·.*· 20 esimerkiksi kalenterin telan, joka on edullisesti kalanterin välitela, värähtelyn vaimentamiseksi ; *·. ja/tai esimerkiksi ’’barring” ilmiön eliminoimiseksi materiaalirainakoneessa, Värähtelyn ·»« •teg! vaimentimelle, esimerkiksi kalanterin telan, joka on edullisesti kalanterin välitela, värähtelyn j j j vaimentamiseksi ja/tai esimerkiksi ”barring” ilmiön eliminoimiseksi materiaalirainakoneessa, ; johon vaimentuneen kuuluu runko-osa, jonka yläpuolella on ylempi lautasjousi ja jonka 25 alapuolella on alempi lautasjousi, on yleisesti ominaista, että vaimentunen jäykkyys on ··· valittavissa, ja että värähtelyn vaimennin on viritettävissä toimimaan halutulla taajuudella ja ;"·μ sopivaksi halutulle viritystaajuudelle ainakin yhden joustoelementin avulla.

.· : ··#

Keksinnön mukaisesti on edullista, että kunkin joustoelementin jäykkyys noudattaa 2:n • · • · **. 30 potensseja. Joustoelementtien lukumäärä on edullisesti valinnainen siten, toimintaan on . * kytkettävissä yksi tai useampi halutun viritystaajuuden mukaan. Keksinnön mukaisesti, näin «· t • \l voidaan hallita telojen ominaistaajuuksia. Lisäksi voidaan soveltaa laajaa suunnittelutaajuutta, so.

a a +/- 25 %. Etuna on myös, että keksinnön ansiosta viritys voidaan toteuttaa 1 %:n tarkkuudella mille tahansa taajuusalueelle.

4 118812

Keksinnön muiden erityispiirteiden ja etujen osalta viitataan oheiseen vaatimusasetelmaan ja seuraavaan keksinnön selityksen erityiseen osaan, jossa on selitetty esimerkinomaisesti ja esimerkillä keksinnön erästä edullista sovellutusta viittaamalla oheisiin patenttipiirustuksiin, joissa 5

Kuvio FIG.l esittää telan taipumamuotoa, kun välitela on kevennyssylinterin varassa,

Kuvio FIG.2, telan taipumamuoto, kun välitela on vasten vastetta,

Kuvio FIG.3 esittää taajuusvasteita, kun tela on kevennyssylinterin varassa ja kun tela on vasten vastetta, 10 Kuvioissa FIG.4 on esitetty värähtelyn vaimennin päältäpäin,

Kuviossa FIG.5 on kuvion FIG.4 värähtelyn vaimentimen poikkileikkaus pitkin kuvion FIG.4 linjaa A-A, ja

Kuviossa FIG.6 on esitetty suurennettuna kuviossa FIG.5 merkitty pistekatkoviivalla merkitty kohta, ja 15 Kuviossa FIG.7 on esitetty eräs edullinen esimerkki jousituksen järjestämiseksi ylemmän levyjousen ja runkokappaleen väliin.

Viitataan kuvioon FIG.l. Kuviossa on esitetty mittaustuloksiin perustuva ilmiö, joka esittää telan taipumamuotoa, kun välitela on kevennyssylinterin varassa. Kuvion havainnollistamassa • · 20 esimerkissä muodon ominaistiaistaajuus on 15,7 Hz.

» · • ·♦ ! Viitataan kuvioon FIG.2. Kuviossa on esitetty mittaustuloksiin perustuva ilmiö, joka esittää telan • · jt j : taipumamuotoa, kun välitela on vasten vastetta, joka on kuvion esimerkissä kiinteä tuki. Kuvion J :'j havainnollistamassa esimerkissä muodon ominaistaajuus on 11,9 Hz.

··· ··· : : 25 »··

Viitataan kuvioon FIG.3. Kuvio havainnollistaa kuvioiden FIG.l ja FIG.2 taajuusvasteita. Paksumpi viiva esittää tapausta, jossa tela on kevennyssylinterin varassa (kuvio FIG.l), ja .*··. ohuempi viiva esittää tapausta, jossa tela on vasten vastetta (kuvio FIG.2). Voidaan havaita, että ominaismuotojen ero tai ominaismuotojen muutoton on selvästi havaittava.

• · • · **\ 30 »••tl Tämän keksinnön mukaisesti telan tuentaa voidaan modifioida siten, että alin ominaismuoto, joka ·· » • *4i on tyypillisesti myös haitallisin ominaismuoto, on hallittavissa ja siirrettävissä halutulle ϊ\| taajuusalueelle. Keksinnön mukaisesti siis telan tuentaa ’’löystytetään” siten, että telan varsinainen alin taivutusmuoto nousee korkeammalle taajuudelle. Tällöin telan / telaposition jäykän kappaleen 5 118812 liikemuoto laskee hieman alemmaksi kuin mikä olisi alun perin jäykemmin tuetun telan ominaistaajuus.

Tätä alennettua jäykän kappaleen liikemuotoa voidaan vaimentaa esimerkiksi käyttämällä Gerb-5 viskoelementtejä tai jotakin muuta vastaavaa elementtejä. Kyseinen liikemuoto on vaimennettavissa, koska tässä liikemuodossa tela ei taivu, vaan telan telapositio liikkuu jäykkänä tukinivelensä ympäri. Varsinainen telan taivutusmuodon taajuus voi nyt olla matalampi. Tämän vuoksi tela voi olla pienempi, etenkin halkaisijaltaan pienempi, ja siten tela voi olla kevyempi ja halvempi.

10

Sellaista muotoa, jossa tela on taipunut, on hankala vaimentaa, koska tällöin suurin poikkeama on suoran, geometrisen pyörimisakselin suhteen on telan keskellä, jossa tapahtuu myös suurin liike ja jonne ei voida asentaa ylimääräisiä vaimentimia tms.

15 Keksinnön mukainen värähtelyn vaimennin eli vaimennin soveltuu esimerkiksi kalanterin telan, joka on edullisesti kalanterin välitela, värähtelyn vaimentamiseen ja/tai esimerkiksi barring ilmiön eliminoimiseen.

Viitataan kuvioon FIG.4, joka esittää vaimenninta päältäpäin, ja kuvioon FIG.5, joka esittää • · *·· 20 vaimentunen poikkileikkausta pitkin kuvion FIG.4 linjaa A - A.

·· • · Ϊ ·· »··

Keksinnön mukaiseen vaimentuneen kuuluu runko-osa 4, joka muodostaa pääosin vaimentimet! • · •t| j massan. Runko-osa on yhteydessä värähtelevään rakenteeseen, joka suoraan tai massaan kannattavan ulokepalkin avulla. Runko-rakenne on materiaalirainakoneen tapauksessa tyypillisesti ;***; 25 tela. Telan värähtely voi olla haitallista värähtelyä, jolloin seurauksena voi olla niin sanottu M· barring ilmiö.

·· • · : ·* .***# Vaimentimen runko-osa 4 on kuvioiden FIG.4 ja FIG.5 esimerkissä sylinterimäinen ja runko-osan *·# .1. yläpuolelle on jäljestetty ylempi, lautasmainen levyjousi 31 ja runko-osan alapuolelle on • · • · ***# 30 jäljestetty alempi, lautasmainen levyjousi 32.

• * ·· · | '/ Alapuolinen levyjousi voi olla yksiosainen. Toiminnan kannalta on keksinnön mukaisesti • · J.*·· edullista, että vaimentimessa yläpuolinen levyjousi 31 on jaettu sektoreihin. Ylemmän lautasjousen 31 sektorijakoa on havainnollistettu kuviossa FIG.4 pisteviivalla. On huomattava, 6 118812 että valinnaisesti myös alempi lautasjousi 32 voidaan jakaa sektoreihin.

Viitataan kuvioon FIG.6, jossa on esitetty suurennettuna kuviossa pistekatkoviivalla merkitty kohta. Tällöin on poikkileikkauskuvannolla havainnollistettu keksinnön mukaiseen vaimentuneen 5 järjestettyä joustoelementtiä. Vaimentimeen jäljestettyyn joustoelementtiin kuuluu ylempään levyjouseen 31 jäljestetty ensimmäinen mäntäelin 10, männänvarsi 11, joka ulottuu ensimmäisestä männästä ylemmän levyjousen läpi vaimentimen runko-osaan 4 jäljestettyyn sylinterikammioon 12 ja jonka toisessa päässä on toinen mäntäelin 13.

10 Keksinnön eräässä esimerkissä ylemmässä levyjousessa 31 on kuvion FIG.6 mukaisesti asennus syvennys 5 ensimmäistä mäntäelintä 10 varten. Ensimmäisen mäntäelimen 10 pitämiseksi työntyneenä esiin syvennyksestä mäntäelimen 10 alapinnan ja syvennyksen pohjapinnan väliin on järjestetty kuormitusjousi 21, joka kuormittaa ensimmäistä mäntäelintä siten, että se on osittain levyjousen 31 yläpinnan yläpuolella.

15

Toista mäntäelintä 13 voidaan liikuttaa männänvartta 11 ympäröivään sylinterikammioon 12 syötettävän väliaineen avulla edestakaisin sylinterikammiossa 12 siten, että toisen mäntäelimen liikkeen avulla runko-kappale 4 ja ylempi levyjousi 31 saadaan keskinäiseen kontaktiin levyjousen kytkemiseksi vaimentimessa käyttöön. Kontakti kytketään esimerkiksi ylemmällä jousilevyllä : 20 toimintaan paineistamalla väliainekammio 12. Tällöin ensimmäinen mäntäelin 10 vetää ylemmän jousilevyn 31 kontaktiin vaimentimen runko-osan 4 kanssa. Kontaktin jäykkyys on ratkaiseva, ·'**; hydraulisella voimalla tarvitsee vain pystyä pitämään kontakti kiinni.

«·· • · * * * • · · •M « • .*. Viitataan kuvioihin FIG.7 ja FIG.8, joissa on esitetty eräs vaihtoehtoinen jousilevyn toimintaan

»M

.···. 25 kytkentäesimerkki. Esimerkin tilanteessa ylempi jousilevy 31 ei ole toiminnassa eli se “kelluu” • •t* häiritsemättä vaimentimen toimintaa pienien kierrejousien 22 varassa, jotka on jäljestetty kehän j*. muotoon männän 11 varren ympärille ylemmän levyjousen 31 ja vaimentimen runko-osan 4 * ** .*··, väliin. Kun ylempi jousilevy 31 kytketään toimintaan, paineistetaan väliainekammio 12 ja • · ··# • ensimmäinen mäntäelin 10 vetää ylemmän jousilevyn 31 kontaktiin vaimentimen runko-osan 4 • * *·*·* 30 kanssa. Kontaktin jäykkyys on ratkaiseva, hydraulisella voimalla tarvitsee vain pystyä pitämään * * kontakti kiinni.

** · • * · Ϊ .· j*·,· Tämä esimerkki voidaan yleistää. Kuudella erikseen kytkettävällä jousella voidaan toteuttaa • * taajuussäätö +/- 25 % tarkkuudella 0,7 % taajuudesta ja massasta riippumattomasti.

7 118812

Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää tarkkuuden kustannuksella pienempää kytkettävien jousien lukumäärää ja/tai laajentaa taajuusaluetta.

Viitataan kuvioon FIG.7. Keksinnön mukaisesti ensimmäisen mäntäelimen 10 ja ylemmän 5 levyjousen 31 väliin on jäljestetty pienet kierrejouset 22. Näillä kierrejousilla voidaan korvata kuvion FIG.6 yhteydessä selitetty kuormitusjousi 21, joka on sovitettu ensimmäisen mäntäelimen 10 alapuolelle männänvarren 11 ympärille. Vaihtoehtoisesti kierrejouset 22 voivat toimia kuormitusjousen 21 rinnalla tai lisänä. Kuormitusjousella ja useammalla kierrejousella on keksinnön mukaisesti paremmin ja tarkemmin hallittavissa vaimentimen joustoelementin 10, 11 10 21, (22), 12,13 jousivakio K.

Keksinnön mukainen vaimennin on keksinnön mukaisesti viritettävissä halutulle taajuudelle käyttämällä yhtä tai useampaa joustoelementtiä. Vaimentimen ja/tai kunkin joustoelementin jäykkyys voidaan lisäksi valita sopivaksi riippuen halutusta viritystaajuudesta.

15

Keksinnön mukaisesti on edullista, että joustoelementtien jäykkyydet noudattavat edullisesti 2:n potensseja. Joustoelementtien lukumäärä on edullisesti valinnainen siten, toimintaan on kytkettävissä yksi tai useampi halutun viritystaajuuden mukaan. Keksinnön mukaisesti, näin voidaan hallita telojen ominaistaajuuksia. Lisäksi voidaan soveltaa laajaa suunnittelutaajuutta, so. 20 +/- 25 %. Etuna on myös, että keksinnön ansiosta viritys voidaan toteuttaa 1 %:n tarkkuudella • · ·*· mille tahansa taajuusalueelle.

·1 2 3 ♦ · • « • t# Ϊ .·. Esimerkki - kalanterin barring ilmiö • •a · • · · • * · ··· ,···, 25 Seuraavassa selitettävän barring ilmiötä vähentävän esimerkin kanssa analoginen periaate soveltuu ***** esimerkiksi kalanterin runkovärähtelyn vaimennukseen.

2 • · J ·· ... Barringia esiintyy kalanterilla taajuusalueella 350 Hz. Ongelman on havaittu esiintyvän * * *1* satunnaisesti myös taajuudella 372 Hz. Telan laakeripesään asennettavan dynaamisen 3 *·,.* 30 vaimentimen on arveltu pystyvän poistamaan värähtelyongelman. Riittäväksi värähteleväksi * '·1· massaksi arvioidaan 25 kg. Suunnitellaan vaimennin taajuudelle 360 Hz +/- 25 %. Tällöin siis * JV. vaimentimen toiminnan alarajataajuus on 0.75 x 360 Hz = 270 Hz ja ylärajataajuus 1.25 x 360 Hz • « j = 450 Hz. Lasketaan tarvittava jousivakio alarajataajuudelle ja ylärajataajuudelle yhtälöllä

• S

8 118812 kjousi = 4 * f2 x Π2 * m, jolloin k270Hz = (7,195 x 107) N/m k450Hz= (1.999 xlO8) N/m 5 Vaimentunen rakenne muistuttakoon yleisesti kuvioita FIG.4 ja FIG.5. Keksinnön mukaisessa vaimentimessa alapuolisen levyjousen 32 ja yläpuolisen levyjousen 31 tummennetut sektorit (vrt. kuvio FIG.5) mitoitetaan siten, että niiden jäykkyyksien summa vastaa jousivakiotarvetta alarajataajuudella (71.95 kN/mm). Nämä levyjouset pitävät laitteen ’’ryhdissä” ja ovat aina käytössä eli niitä ei tarve kytkeä koskaan irti. Kuviossa FIG.5 valkoiseksi jätetty ympyrän osa 10 jaetaan pienempiin sektoreihin.

On huomattava, että erilaisissa vaihtoehtoisissa ja/tai ekvivalentisti toimivissa teknisissä toteutuksissa voi tietysti olla esim. yläpuolella kaksi päällekkäistä levyjousta, joista toinen on aina kytkettynä ja toinen on jaettu osiin.

15

Kuvion FIG.6 mukaisen joustoelementin kokonaisjousivakion tulee luonnollisesti olla sellainen, että ylärajataajuus 450 Hz saavutetaan kaikkien joustoelementin jousien ollessa kytkettyinä.

kviilkoiset yhteensä: k450Hz ” k270Hz (1 -279 X 10 ) N/m •·*·.ϊ 20 »* • Kun keksinnön mukaisessa vaimentimessa joustoelementin yläpuolinen levyjousi 31 on jaettu sektoreihin, eli kun kuviossa valkoinen alue jaetaan kuudeksi erikseen kytkettäväksi jouseksi, j ·*· jotka voivat olla esimerkiksi erillisiä kierrejousia, siten, että niiden keskinäiset jäykkyyssuhteet ♦ ·· ♦ • ·*· noudattavat kakkosen potensseja 2° ... 25, saadaan niiden suhteellisiksi jäykkyyksiksi: .·**. 25 2° = 1 21 =2 • ·♦ 22 =4 Φ · *# i • 23 =8 ·*· 30 24 = 16 25 = 32 ·· · • * · • · • · Λ,; Suhteellisien jäykkyyksien summa on: 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 = 63 • · Tästä saadaan laskettua yksittäisien jousien jäykkyydet. Pienin jousi (suhteellinen jäykkyys 1): 9 118812 kpieuin· 1/63 X kvaikoisetyhteensä (2,03 x 106) ^suurin* 32/63 X kvaUcoiset_yhteensä (0,497 X 10 ) Näillä kuudella erikseen kytkettävällä jousella saadaan toteutettua mikä tahansa jousivakio välillä 5 kVaikoiset_yhteensä:= ktsoHz - k27oHz = (1.279 x 10®) N/m pienimmän jousen jäykkyyden tarkkuudella (maksimivirhe puolet pienimmästä jousivakiosta, jos jouset noudattavat saijaa tarkasti). Lasketaan vaimentimen ominaistaajuus, kun vain pienin jousi kytkettynä: 10 1'vaimennin — 1/2Π X Vkj0U5j/m fpieninkytketty — 1/2Π X ^/(k270Hz"1" kpjenin)/25 = (273,783)

Taajuuspykälä on suurin alimmalta (0 kytkettyä jousta) taajuudelta seuraavalle siirryttäessä (kts. 15 taajuuden yhtälö) ja lisäksi värähtelykäyttäytymisen kannalta ratkaisevaa ei ole viritystaajuuden ja vaimennettavan taajuuden hertsimääräinen ero vaan suhteellinen ero, eli kuinka monta prosenttia taajuudet eroavat toisistaan. Vaimentimen toiminta (viritystarkkuus) on siis huonoimmillaan alimmalla taajuudella. Virityksen epätarkkuus koko toiminta-alueella on siis parempi kuin: 20 Avintys = (fpienin_kytkeIty - 270) = (3,783) s\: (Avintys /2) / 270 = 0,701 % * · ·· : **· ;***· Kulloinkin tarvittavan jousivakion saavuttamiseksi kytkettävät jouset saadaan luvun ••t • .*. binäärilukuesityksestä: ··· i . .\ 25 • · · ·♦#

Haluttu viritystaajuus saadaan mittaamalla haitallisen värähtelyn taajuus. Tätä taajuutta vastaava • · ··· kytkettävien jousien yhteinen jousivakio lasketaan ja jaetaan pienimmän jousen jousivakiosta.

•*m Tällöin saadaan luku väliltä 0 ... 63. Saadun luvun binääriesitys kertoo kytkettävän kombinaation.

* *·· (... Jos saatu, eli pyöristetty, luku on esim. 13, on binääriesitys 001101 (0 x 25 + 0 x 24 + 1 x 23 + 1 x • · 30 22 + 0 χ 21 + 1 x 2° = 13) eli pienin, kolmanneksi pienin ja neljänneksi pienin jousi pitää kytkeä.

*·· : .· ··♦ "" Saavutettu 0.7 % maksimivirhe viritystarkkuudessa on jo erittäin hyvä. Kytkettävien jousien ·*·*· määrää olisi vara pudottaa yhdellä tai toimintataajuusaluetta olisi vara laajentaa. Kuviossa FIG.7 • on esitettynä nk. suurennuskerroin K taajuussuhteen r funktiona kahdella eri vaimennuksen 35 arvolla 1 % ja 1.25 %, K ilmaisee kuinka monikertainen vaimennusmassan siirtymä on 10 118812 herätteeseen verrattuna ja siten kuinka tehokas on vaimennin. Taajuussuhde vastaa tässä viritystaajuuden ja vaimennettavan värähtelyn taajuuden suhdetta, joka siis vaihtelee yllä olevan esimerkin mukaisesti välillä r = 0.993... 1.007. Todellisessa vaimentimessa vaimennusta tulisi nostaa vaimenninlaitteen suojaamiseksi ylisuurilta värähtelyamplitudeilta. Samalla vaimentunen 5 viritystarkkuusvaatimus pienenee. Teoriassa pieni vaimennus ja riittävä viritystarkkuus pienentävät tarvittavan massan kokoa eli pieni vaimennus on tavoitettava ominaisuus. Mekaniikan tulee tällöin kestää tai sallia suuret amplitudit.

Keksintöä on selostettu edellä vain esimerkinomaisesti. Tällä ei ole rajoitettu keksintöä vaan 10 monet muunnelmat ja vaihtoehtoiset ratkaisut sekä toiminnallisesti ekvivalentit toteutukset ovat mahdollisia keksinnöllisen ajatuksen puitteissa, joka määritetty oheisessa vaatimusasetelmassa.

• ·· • · ·· • · : ·1 *·· : : ««· • · • · · • · · ··1 # • 1 · • · • m ·#· : : ··· • · .· 2 ··· : : ··· ··· ♦ · • · ·#♦ m · M I • · ·

• I

♦ · 2 4

Claims (14)

118812

1. Menetelmä kalanterin välitelan ominaistaajuuden hallitsemiseksi, erityisesti värähtelyn 5 vaimentamiseksi ja/tai esimerkiksi "barring” ilmiön eliminoimiseksi materiaalirainakoneessa, parannetun telan tuennan avulla käyttämällä vaimenninta, johon kuuluu runko-osa (4), jonka yläpuolella on ylempi lautasjousi (31) ja jonka alapuolella on alempi lautasjousi (32), tunnettu siitä, että telan tuennan avulla telan tai telaposition liikemuodon alimman ominaistaajuuden hallinnassa mainittua alinta ominaismuotoa siirretään halutulle taajuusalueelle, että vaimennin 10 kytketään toimintaan ylemmällä jousilevyllä (31) paineistamalla väliainekammio (12), jolloin ylempi jousilevy vedetään kontaktiin vaimentunen runko-osan (4) kanssa, ja että värähtelyn vaimennin viritetään toimimaan halutulla taajuudella ja sopivaksi halutulle viritystaajuudelle ainakin yhden joustoelementin (10, 11, 12, 13; 21, 22) avulla, jolloin aikaansaadaan haluttaessa ainakin ylemmän lautasjousen (31) ja runko-osan (4) keskinäinen kontakti. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telan tai telaposition jäykän kappaleen liikemuoto lasketaan alemmaksi kuin mikä on alun perin jäykemmin tuetun kappaleen tai telaposition liikemuodon ominaistaajuus. • *

3. Patenttivaatimuksen 1 ja/tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alimman ·· • *., ominaismuodon ominaistaajuutta hallitaan virittämällä värähtelyn vaimenninta toimimaan j|**j halutulla taajuudella, jolloin käytetään vaimenninta, jossa on ainakin yksijoustoelementti (10, 11, Ϊ ;*· 12, 13; 21, 22), jonka avulla ainakin vaimentunen ylempi lautasjousi (31) ja runko-osa (4) ··· · • ·*» saatetaan tarvittaessa keskinäisen kontaktiin. • M 25 *****

4. Värähtelyn vaimennin, esimerkiksi kalanterin telan, joka on edullisesti kalanterin välitela, värähtelyn vaimentamiseksi ja/tai esimerkiksi barring” ilmiön eliminoimiseksi I *♦ .···. materiaalirainakoneessa, johon vaimentuneen kuuluu runko-osa (4), jonka yläpuolella on ylempi • · *·· lautasjousi (31) ja jonka alapuolella on alempi lautasjousi (32), tunnettu siitä, vaimentunen • 9 *···* 30 jäykkyys on valittavissa, ja että värähtelyn vaimennin on viritettävissä toimimaan halutulla ·*··* * taajuudella ja sopivaksi halutulle viritystaajuudelle ainakin yhden joustoelementin (10, 11, 12,13; i **: 21, 22) avulla. .V: \ ·:

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että vaimennin on 118812 kytketty toimintaan ylemmällä jousilevyllä paineistamalla väliainekammio (12), jolloin ensimmäinen mäntäelin (10) vetää ylemmän jousilevyn (31) kontaktiin vaimentunen runko-osan (4) kanssaettä, jolloin ainakin ylemmän lautasjousen ja runko-osan keskinäinen kontakti on aikaansaatavissa haluttaessa. 5

6. Patenttivaatimuksen 4 ja/tai 5 mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että kunkin joustoelementin jäykkyys noudattaa 2:n potensseja.

7. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että 10 joustoelementtien lukumäärä on valinnainen siten, toimintaan on kytkettävissä yksi tai useampi halutun viritystaajuuden mukaan telojen ominaistaajuuksien hallitsemiseksi.

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että viritys voidaan toteuttaa 1 %:n tarkkuudella mille tahansa taajuusalueelle. 15

9. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että yläpuolinen levyjousi (31) on jaettu sektoreihin.

10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että • · ϊ/.ί 20 vaimentuneen jäljestettyyn joustoelementtiin kuuluu ylempään levyjouseen (31) jäljestetty • e Ϊ ·.. ensimmäinen mäntäelin (10), männänvarsi (11), joka ulottuu ensimmäisestä mäntäelimestä !***· ylemmän levyjousen läpi runko-osaan (4) järjestettyyn sylinterikammioon (12) ja jonka toisessa • ·*· päässä on toinen mäntäelin (13). ··· I • · · • · · • M .**·, 25

11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että ··» ylemmässä levyjousessa (31) on asennussyvennys (5) ensimmäistä mäntäelintä (10) varten, ja että ;·. ensimmäisen mäntäelimen pitämiseksi työntyneenä esiin syvennyksestä mäntäelimen alapinnan ja : ·· ,···, syvennyksen pohjapinnan väliin on jäljestetty kuormitusjousi (21). • · ··· ··· • · ···* 30

12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että m ••••e * * toista mäntäelintä (13) voidaan liikuttaa männänvartta (11) ympäröivään sylinterikammioon (12) ·*·'· syötettävän väliaineen avulla edestakaisin sylinterikammiossa (12) ylemmän lautasjousen (31) ja • · ;‘*t| runko-osan (4) keskinäisen kontaktin aikaansaamiseksi • · 118812

13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että kun ylempi lautasjousi (31) ei ole toiminnassa, ylempi lautasjousi on pienten kierrejousien (22) varassa.

14. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen värähtelyn vaimennin, tunnettu siitä, että vaimennin on viritettävissä halutulle taajuudelle käyttämällä yhtä tai useampaa joustoelementtiä, ja vaimentimen ja/tai kunkin joustoelementin jäykkyys voidaan lisäksi valita sopivaksi riippuen halutusta viritystaajuudesta., jonka jäykkyyden jousivakio voidaan laskea yhtälöllä kjousi = 4 * 1* x Π2 * m. ! t · : ·· *·· • · • «** * · « ··· * • • · t • t I ··♦ ··· : : ··· ·· • · * M ·*· • · • ♦ ··· m • 4« • · • · ··· *···· · ·· · : *: • 9 !** · * *ί 118812