DE464295C

DE464295C - Vibration meter

Info

Publication number: DE464295C
Application number: DEM92607D
Authority: DE
Original assignee: H Maihak AG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1925-12-19
Filing date: 1925-12-19
Publication date: 1928-08-15

Description

Schwingungsmesser Die meisten der bekannt gewordenen Schwingungsmesser sind für den Laboratoriumsbedarf bestimmt. Andere sind schwer und kompliziert, weil für jede der Hauptschwingungsrichtungen eine besondere Masse verwendet werden muß. In fast allen Fällen mußte bei der Änderung der Eigenfrequenz und bei anderen Einstellungen die Masse berührt werden, wodurch Veränderungen und Zeitverluste eintraten. Hauptsächlich war es aber die bei ähnlichen Geräten bekannte hohe Eigenfrequenz des Meßsystems, welche bei Schwingungsmessungen mit geringer Frequenz störend wirkte.Vibration meter Most of the vibration meters that have become known are intended for laboratory use. Others are hard and complicated because of a special mass must be used for each of the main directions of oscillation. In almost all cases it was necessary to change the natural frequency and other settings the mass are touched, causing changes and loss of time. Mainly But it was the high natural frequency of the measuring system known from similar devices, which had a disruptive effect on vibration measurements with a low frequency.

Der neue Apparat beseitigt alle bisher bestehenden Mängel und führt zu einer Anzahl Vorteile. Der Grundgedanke ist in der Abb. i an einem Beispiel erläutert.The new apparatus eliminates all previous deficiencies and leads to a number of advantages. The basic idea is explained in Fig. I using an example.

Eine Masse i mit dem Schwerpunkt 2 ist über einen horizontalen Hebelarm 3 in den Achsen .4 und 5 kardanisch aufgehängt. Die Masse wird durch die Feder 6 im Gleichgewicht gehalten. Angenommen, daß eine solche Vorrichtung eine ganz geringe Eigenschwingungszahl besitzt (was noch erläutert wird), so würden Schwingungen höherer Frequenz, welche in den Aufhängepunkten des Meßsystems angreifen, eine Veränderung der Lage des Massenschwerpunktes 2 gegenüber einem Fixpunkte 2d des Gehäuses hervorrufen. Die Schwingungen werden durch die relative Bewegung der Masse zu einem fixierten Punkte des Gehäuses erkannt. Hierbei ist zufolge der kardanischen Aufhängung jede Schwingungsebene zu erfassen. Der Vorteil ist die Anwendung einer :Masse für alle Untersuchungsrichtungen, d. h. geringes Gewicht.A mass i with the center of gravity 2 is via a horizontal lever arm 3 gimbaled in axes .4 and 5. The mass is held by the spring 6 kept in balance. Assume that such a device is a very small one Own vibration number (which will be explained below), then vibrations would be higher Frequency, which act in the suspension points of the measuring system, a change the position of the center of mass 2 with respect to a fixed point 2d of the housing. The vibrations become fixed through the relative movement of the mass Detected points of the housing. According to the cardanic suspension, each To capture vibration level. The benefit is the application of one: mass for all Directions of investigation, d. H. light weight.

Um die Eigenfrequenz der kardanisch aufgehängten Masse i auf eine geringe Zahl zu beschränken und zu regulieren, ferner um dem System eine gewisse Stabilität zu geben, sind die Aufhängepunkte, die Federkräfte, überhaupt alle die Stabilität und die Eigenfrequenz beeinflussenden Teile in ihrer räumlichen Lage zueinander und in der räumlichen Lage zu der Masse i und deren Aufhängepunkte in bestimmter Art geordnet. In der Abb. 2 sind diese Verhältnisse besonders dargestellt. Hier ist die Entlastung der Masse i erneut durch die Feder 6 gezeigt, jedoch bestimmt diese Anordnung auch ein System sowohl geringer als auch veränderlicher Eigenschwingungszahl.To reduce the natural frequency of the gimbaled mass i to a to restrict and regulate a small number, and also to give the system a certain amount To give stability, it is the suspension points, the spring forces, all that Stability and the parts influencing the natural frequency in their spatial position to each other and in the spatial position to the mass i and its suspension points in categorized in a certain way. These relationships are particularly shown in Fig. 2. Here the relief of the mass i is shown again by the spring 6, but is determined this arrangement also provides a system of both low and variable natural frequencies.

Die Versuche und die Berechnung lehren, daß die Eigenschwingungszahl von dem Orte des Punktes 7 abhängt, und zwar muß dieser Punkt 7 oberhalb der Achse und des Drehpunktes 4. auf der gekennzeichneten Strecke 7-8 liegen, wobei der Punkt 7 der geforderten Stabilität halber höchstens in der Verlängerung der Achse 5 liegen darf. Für die Erfindung ist ferner bemerkenswert, daß die Eigenfrequenz sinkt, wenn der Punkt 7 sich dem Punkte 8 nähert, d. h. die Eigenfrequenz fällt und steigt mit der Strecke 7-8. Punkt 8 ist hierbei der Schnittpunkt der Federachse mit der Achse 5. Ferner ist wichtig, daß diese Regelung der Schwingungszahl für alle Richtungen der kugelförmigen Bewegung der Masse maßgebend ist. Man kann auch für die horizontalen Schwingungen eine besondere Feder 9 vorsehen, welche in ähnlicher Weise durch einen veränderlichen Stützpunkt 7a reguliert wird. In beiden Fällen ist jedoch durch die Lage der Punkte 7, 8 zueinander und wegen der Verstellbarkeit der Federstützen die Einstellung der Eigenfrequenz, die niedrige Zahl der Eigenfrequenz und die gewünschte Stabilität erreicht, ohne claß bei der Veränderung der Eigenfrequenz die Masse z in irgendeiner Weise angegriffen bzw. in ihrer Bewegung beeinträchtigt wird.The experiments and the calculation show that the natural frequency depends on the location of point 7, and that point 7 must be above the axis and the pivot point 4. lie on the marked route 7-8, the point 7, for the sake of stability, lie at most in the extension of axis 5 allowed. For the invention it is also noteworthy that the natural frequency decreases when point 7 approaches point 8, d. H. the natural frequency falls and rises with it the route 7-8. Point 8 is the point of intersection of the spring axis with the axis 5. It is also important that this regulation of the number of vibrations for all directions of the spherical movement of the mass is decisive. One can also provide a special spring 9 for the horizontal vibrations, which is similar Way is regulated by a variable support point 7a. In both cases is due to the position of the points 7, 8 to each other and because of the adjustability of the spring supports the setting of the natural frequency, the low number of the natural frequency and the desired stability is achieved without changing the natural frequency the mass z is attacked in any way or its movement is impaired will.

Die Durchführung der vorgezeichneten Anordnung führt auf besondere Konstruktionen, von denen die Abb. 3 ein Beispiel zeigt.The implementation of the outlined arrangement leads to special Constructions, of which Fig. 3 shows an example.

Das Kardangelenk 4,5 ist entgegen den Beispielen laut Abb. i und 2 verkleinert. Der Bock 7 ist eine Stütze für die Verlängerung der Feder 6. Dieser Bock kann auf einer besonderen Bahn in der Richtung der Federachse und der Strecke 7-8 hin und her geschoben oder sonstwie bewegt werden. So oder analog wird die Eigenfrequenz des Schwingungsmessers verändert. Äußerlich zeigt eine Vorrichtung, z. B. eine Skala mit Zeiger, die eingestellte Frequenzzahl an.The universal joint 4.5 is contrary to the examples according to Fig. I and 2 scaled down. The bracket 7 is a support for the extension of the spring 6. This Bock can be on a special path in the direction of the spring axis and the route 7-8 can be pushed back and forth or moved in any other way. The natural frequency is like this or similar of the vibrometer changed. Externally shows a device, e.g. B. a scale with pointer, the set frequency number.

Die zweite Feder 9 mit dem Stützpunkt 7a ist in der Abb. 3 nicht mitgezeichnet. Ihre Funktion wird, wie bereits erklärt, durch die Feder 6 ausreichend übernommen.The second spring 9 with the support point 7a is not shown in FIG. As already explained, their function is sufficiently taken over by the spring 6.

-Neu ist auch die Federspannvorrichtung für derartige Schwingungsmesser. Die Feder 6 ist als ein Stahlband oder besser als ein dünner Draht über die Achse 5 hinaus verlängert. Dieses freie Ende kann so bewegt «-erden, daß die Feder 6 die Masse i tnit Hebel 3 in waagerechter Lage hält. Die Bewegung des Drahtes oder des Bandes kann vermittels eines Schneckentriebes und Trommel, auch auf jede andere gleichwertige Art, herbeigeführt werden. Auch hier ist wesentlich, daß die Einstellung ohne Beeinflussung der Masse i stattfindet und daß diese Einstellung für alle Schwingungsrichtungen maßgebend ist.-The spring tensioning device for such vibration meters is also new. The spring 6 is as a steel band or better than a thin wire over the axis 5 extended beyond. This free end can be moved so that the spring 6 the Holds mass in a horizontal position with lever 3. The movement of the wire or the Belt can by means of a worm drive and drum, also on each other equivalent kind. Here, too, it is essential that the setting takes place without influencing the mass i and that this setting for all directions of oscillation is decisive.

Bereits am Eingang dieser Beschreibung wurde erläutert, daß die Bewegung des fixierten Gehäusepunktes 2a gegenüber der Masse i bzw. deren Schwerpunkt 2 in weitgehendster Weise die zu untersuchenden Schwingungen mit Bezug auf alle Schwingungsrichtungen erkennen läßt.- Ferner wird im Verlaufe der heschreibung erklärt, daß die Bedingungen für die Eigenfrequenz ausreichend erfüllt sind.Already at the beginning of this description it was explained that the movement of the fixed housing point 2a with respect to the mass i or its center of gravity 2 in as far as possible, the vibrations to be examined with reference to all vibration directions reveals.- Furthermore, it is explained in the course of the description that the conditions are sufficiently fulfilled for the natural frequency.

Die Praxis erfordert es, daß Feststellungen über untersuchte Schwingungen eindeutig aufgezeichnet werden, Damit wird. die Schreibvorrichtung dieses neuen Schwingungsmesser s zu einem wichtigen Erfordernis bei der Anwendung. Das Schreibzeug soll alle bemerkenswerten Vorgänge und Bedingungen zeitlich richtig und auswertbar aufnehmen. Insbesondere die zeichnerische Vergrößerung der Schwingungsvorgänge ist bei den stark schwankenden und vielfach geringen Amplitudengr ößen von Bedeutung. Der in dem Beispiel der Abb.3 gezeigte Schwingungsmesser registriert seine Ergebnisse, wenn der Zeichengeber io, der sich in der Masse i befindet, als Spiegel ausgebildet wird. Dieser Spiegel würde sich dann in der Nähe des Massenschwerpunktes 2 befinden und könnte durch einen Lichtstrahl auf eine lichtempfindliche Schicht in üblicher Weise die Bewegung des Zeichengebers fixieren. Der Anordnung gemäß und dem Verlaufe der Bewegungen entsprechend würde sogar der Abstand der photographischen Schicht vom Zeichengeber io eine leicht kontrollierbare Vergrößerung der Bewegungen des Zeichengebers io bringen. Diese Registrierung ist in ähnlicher Weise in der Abb. 4 gezeigt. Allerdings ist das Schreibzeug eine Verlängerung des Hebels 3 über den Kardanpunkt .4, 5 hinaus. Die mechanische Vergrößerung ist nach der Abb, q. aus der Anordnung des Zeigers i i und der Schreibtafel 12 zu erkennen. Diese Aufzeichnung der Bewegungen liefert ein unzerlegtes Bild der untersuchten Schwingung. Dieses Beispiel läßt es unbenommen, die Aufzeichnung lichtempfindlich oder graphisch zu vollziehen.In practice, it is necessary to make statements about the vibrations examined clearly recorded, so that will. the writing device of this new one Vibration meters become an important requirement in the application. The writing utensils all noteworthy processes and conditions should be timely and evaluable take up. In particular, the graphical enlargement of the oscillation processes is important for the strongly fluctuating and often small amplitude variables. The vibration meter shown in the example in Fig. 3 registers its results, if the signal generator io, which is located in the mass i, is designed as a mirror will. This mirror would then be in the vicinity of the center of mass 2 and could be by a beam of light on a photosensitive layer in the usual way Way to fix the movement of the signal generator. According to the arrangement and the course The distance between the photographic layer would even correspond to the movements from the signal generator io an easily controllable enlargement of the movements of the Bring the signal generator ok. This registration is similar in Fig. 4 shown. However, the writing utensils are an extension of the lever 3 over the Cardan point .4, 5 out. The mechanical magnification is according to Fig, q. the end the arrangement of the pointer i i and the writing board 12 can be seen. This record of the movements provides an undivided picture of the oscillation examined. This Example leaves it free to use light-sensitive or graphic recording carry out.

Die Abb. 5 zeigt eine ähnliche Schreibvorrichtung, wobei ebenfalls verschiedene Vergrößerungen eingestellt werden können. -Ob diese Vorrichtung .von dem Zeichengeber io oder von den Anzeigeteilen i i und 12 aus in Tätigkeit gesetzt wird, ist gleichbedeutend. In der Abb. 5 ist wiederum die Masse mit i und der Zeichengeber mit io bezeichnet.Fig. 5 shows a similar writing device, with also different magnifications can be set. -Whether this device .of the signal generator io or from the display parts i i and 12 put into action is synonymous. In Fig. 5 is again the mass with i and the symbol marked with io.

Der Zeichengeber io ist kugelartig ausgebildet. Diese Kugel liegt zwischen zwei parallelen Flächen 13, welche das hintere Ende des Schreibhebels 14 darstellen. Dieser Schreibhebel ist in Punkt 15 drehbar gelagert, und zwar auf einer verschiebbaren Vorrichtung, bestehend aus einer festen Schiene 16 und einem Schlitten 17. Die Abb. 5 gibt zu erkennen, wie durch die seitliche Verschiebung des Schlittens 17 und des Lagers 15 mit dem Schreibhebel 14 der Angriffspunkt der Kugel io in den Flächen 13 verändert wird. Wenn der Abstand zwischen Geber io und Lager 15 verändert wird, ändert sich auch das Hebelverhältnis vom Geber io bis zur Schreibhebelspitze, d. h. das Maß der Vergrößerung. An Stelle der Kugel kann auch ein anderes geeignetes Verbindungsglied die Masse i mit dem Schreibzeug 13, 15 verbinden.The signal generator io is designed like a sphere. This ball lies between two parallel surfaces 13 which form the rear end of the writing lever 14 represent. This writing lever is rotatably mounted in point 15, on a displaceable device consisting of a fixed rail 16 and a slide 17. Fig. 5 shows how the slide moves sideways 17 and the bearing 15 with the writing lever 14, the point of application of the ball io in the Areas 13 is changed. If the distance between encoder OK and bearing 15 changed the lever ratio changes from the encoder io to the writing lever tip, d. H. the degree of magnification. Instead of the ball, another suitable one can also be used Connecting link the Connect ground i to writing utensils 13, 15.

Außerdem zeigt die Abb. 5 einen Ring 18, der beim Verschieben des Schreibgerätes gleichzeitig mit diesem der Masse i genähert wird, und zwar so weit, bis die Masse i zentriert und festgehalten wird. Deshalb ist die Masse 1 konisch ausgebohrt. Den gleichen Zweck würde ein Vollkonus erfüllen, der zwischen Zeichengeber io und Masse i angebracht sein könnte. In diesem Falle würde der Ring 18 als negativer Kegelteil ausgebildet sein müssen. Fernerhin dient der Ring 18 als Maximalbegrenzung bei dem Ausschlag der Masse i, wobei durch die starre Verbindung des Schreibhebellagers 15 mit diesem Ring 18 zwangläufig der Wert der Hubbegrenzung der jeweiligen Vergrößerung angepaßt ist.In addition, Fig. 5 shows a ring 18, which when moving the Writing instrument is approached at the same time with this of the mass i, namely so far, until the mass i is centered and held. Therefore the mass 1 is conical drilled out. A full cone would serve the same purpose, the one between the signal generator io and ground i could be appropriate. In this case the ring 18 would be considered more negative Cone part must be formed. Furthermore, the ring 18 serves as a maximum limit at the deflection of the mass i, whereby due to the rigid connection of the writing lever bearing 15 with this ring 18 necessarily the value of the stroke limitation of the respective magnification is adapted.

Die bisher erläuterten Aufzeichnungsartefi beziehen sich auf die vertikale Schwingungskomponente, die Abb.5 zeigt jedoch schon durch die Planfläche 13 und die Ausbildung des Zeichengebers io als Kugel, daß durch die horizontalen ' Bewegungen die Lage des Schreibgerätes nicht beeinflußt wird. Die Kugel io wird lediglich zwischen den Flächen 13 horizontal hin und her bewegt.The recording types explained so far relate to the vertical Vibration component, which Figure 5 shows through the plane surface 13 and the formation of the signal generator as a ball, that by the horizontal 'movements the position of the writing instrument is not affected. The ball io is only between the surfaces 13 moved horizontally back and forth.

Will man auch die horizontale Komponente aufzeichnen, so müßten an der gleichen Kugel io zwei weitere Planflächen i9 angreifen, die jedoch tun 9o' zu den Flächen 13 versetzt sind. Diese Flächen i9 betätigen alsdann der Abb. 6 entsprechend einen zweiten Schreil:-liebel 2o. Auf diese Art werden von einem Schwingungsvorgang zwei Bilder gleichzeitig entworfen, die zwei getrennten Beobachtungsebenen entsprechen. Die Flächenpaare 13 und i 9 stehen in solchen Winkeln zueinander, wie es die Winkel der Beobachtungsebene erfordern.If you also want to record the horizontal component, you would have to of the same sphere io attack two further planar surfaces i9, which however do 9o ' to the surfaces 13 are offset. These surfaces i9 then operate in accordance with Fig. 6 a second scream: -liebel 2o. In this way there are vibrations designed two images at the same time, corresponding to two separate observation planes. The pairs of surfaces 13 and i 9 are at such angles to one another as the angles require the observation level.

Dieser Schwingungsmesser gestattet es, über diese Vertikal- und Horizontalzerlegung hinaus einen Schwingungsvorgang in sämtlichen Beobachtungsebenen zu betrachten.This vibration meter allows this vertical and horizontal decomposition also to consider an oscillation process in all levels of observation.

ach dem Vorausgehenden wird diese Messung möglich, sobald laut Abb. 5 der Schreibhebel 14 mit seinen Flächen 13 um die Horizontalachse des Apparates gedreht werden kann. Diese Drehung wird einfach dadurch ausgeführt, daß das gesamte Schreibzeug nebst der Schreibplatte um die Horizontalachse des Schwingungsmessers gedreht wird. Der Grad der Verdrehung wird an einer Skala des Apparategehäuses abgelesen.After the foregoing, this measurement will be possible as soon as shown in Fig. 5 the writing lever 14 with its surfaces 13 around the horizontal axis of the apparatus can be rotated. This rotation is simply carried out by the fact that the entire Writing utensils together with the writing surface around the horizontal axis of the vibration meter is rotated. The degree of rotation is read off on a scale on the device housing.

Ferner ist das Schreibzeug mit dem Gleitringe des Gehäuses durch eine Transportvorrichtung 21 verbunden, welche bei der erwähnten Verdrehung des Schreibzeuges einen Schreibhebel 22 betätigt. Auf die Weise wird auch der Grad der Schreibzeugverdrehung, d. h. der Winkel der Beobachtungsebene, gegenüber der Horizontalebene durch eine Linien- oder punktartige Eintragung auf dem Schwingungsdiagramm vermerkt.Furthermore, the writing utensils with the sliding rings of the housing by a Transport device 21 connected, which at the mentioned rotation of the writing utensils a writing lever 22 is operated. In this way, the degree of writing utensil twist is also d. H. the angle of the observation plane, relative to the horizontal plane by a Line or point-like entry noted on the vibration diagram.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Vibration meter for measuring mechanical vibrations, consisting of an inert mass and springs, characterized in that the inert Mass (i) is attached to a horizontal lever arm (3) which is mounted in this way is that the center of mass (2) is inevitably on the surface of a sphere emotional.

2. Vibration meter according to claim 1, characterized in that the lever arm (3) is held in a horizontal and vertical position by the springs (6 and 9), these springs on the one hand on the mass (i) or on a lever of the mass and on the other hand are attached to the housing.

3. Vibration meter according to claim i and 2, characterized in that for the purpose of setting and changing the natural frequency of Installation during operation of a bracket designed as a spring support point (7 respectively. -. 7d) can be moved in the direction of the spring axis. .

4. Vibration meter according to claim i to 3, characterized in that for the purpose of setting the zero position or height of the mass (i) the free end of the spring (6) is designed as a tape or wire, whereby the spring ( 6) by means of an on the housing located Schneckentriel: it can be stretched or relaxed.

5. Vibration meter according to claim 1 to .I, characterized in that the oscillating movement by means of one of the mass (i), their lever (3) or its extension (i i) attached mirror for deflection of a light beam for the purpose of photographic recording and simultaneous Magnification of the oscillating movement to be recorded.

6. Vibration meter according to claim i to 5, characterized in that the oscillating movements by a nearby of the center of mass (2) located signal generator (io) on one or more Writing levers are transmitted, causing one or two components of the rocking motion can be reproduced enlarged.

7. Writing device to the vibration meter after Claims i to 6, characterized in that the character generator (io) is designed like a sphere and between plane-parallel surfaces (13 or i g) a writing lever (1q. Or 20) is performed, whereby only one associated movement component for each pair of surfaces of the signal generator (io) or the mass (i) arrives for recording. B. Storage the writing lever according to claim 7 to the vibration meter according to claim 1 to 6, characterized characterized in that the distance between the writing lever pivot point (15) and the character generator (io) is changed in accordance with the magnification. 9. Vibration meter according to claim i to 6 with a writing device according to claims 7 and 8, characterized in that that for the purpose of determining the mass (i) during transport or to limit the vibration amplitudes Simultaneously with the change in the distance between the writing lever pivot point (15) and character generator (io) a circular stop disc (18) with a counter-fitting in the mass (i) comes into contact. ok Writing device for the vibration meter according to claims i to 6 and 9, characterized in that the writing utensils are opposite the housing can assume an inclined position by placing the writing utensils on one in the housing rotatable bearing ring (23) is attached. i i. Writing device according to claim 7, 8, io to the vibration meter after. Claims i to 6 and 9, characterized in that that to identify the inclination of the same relative to the housing a registration device Lmg is provided, consisting of a writing lever attached to the sliding ring (23) (22), which on the one hand slides in a helical tube (21) of the housing and on the other hand, the corresponding inclination automatically changes to the one for recording the vibrations serving strips of paper graphically. 12. Writing device for the vibration meter according to claims i to 6 and 9, characterized in that for the purpose of Recording of the undivided vibration according to size and direction of the horizontal lever (3) Provided beyond the universal joint with an extension that ends in a ball which cooperates with a vertical tube of a gimbal-mounted writing lever (i i). 13, writing device according to claim 12 for the vibration meter according to claim i to 6 and 9, characterized in that the same for the purpose of changing the recording scale of the vibrations on a slide mounted in the housing (2q.) is attached, which in the direction of the horizontal lever arm (3) opposite the Ball stud is moved. 1.1 .. Writing device according to claim 12 for the vibration meter according to claim i, characterized in that instead of the pen (ii) the Writing lever is provided with a mirror, which in a known manner Deflection of a light beam thrown onto it onto a photographic plate or records a filmstrip moving past.