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Lagerung für Kreisschwingungen ausführende Vorrichtungen, wie Kreisschwingsiebe
u. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung für Kreisschwingungen ausführende
Vorrichtungen, wie Kreisschwingsiebe, Schwingmühlen u. dgl., wobei zwischen einer
durch Exzenterwellenantrieb in Kreisschwingungen versetzten Maße und einem ortsfesten
Halter oder zwischen zwei um i8o° gegeneinanderschwingenden Massen elastische Mittel
zur Aufnahme der Schwingungskräfte dieser Massen vorgesehen sind. Die bekanntesten
Mittel dieser Art sind Gummiringpuffer und Federsterne. Von diesen hat sich der
Gummiringpuffer besonders bewährt, da er trotz geringer Abmessungen und geringer
Eigenmasse zur Aufnahme auch der größten Beanspruchungen geeignet ist.
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Bei einer bekannten Anordnung von Gummiringpuffern als Lagerung für
Vorrichtungen, die durch Exzenterwellenantrieb in Kreisschwingungen versetzt werden,
sind mehrere solcher Ringpuffer in festen Haltern undrehbar angeordnet und durch
die Bohrungen der Ringpuffer Achsen oder Zapfen unter Vorspannung hindurchgesteckt.
Diese Achsen oder Zapfen sind an der schwingenden Masse befestigt und machen infolgedessen
deren planparallele Bewegung auf kreisförmiger Bahn mit. Dabei wird jeder Ringpuffer
entsprechend der vorgenannten Bewegung fortlaufend von einer im Kreise wandernden
Stelle aus von innen nach außen in allen Richtungen zusammengedrückt, um gleich
darauf wieder entlastet zu werden. Diese Beanspruchung der Ringpuffer bewirkt aber
nicht nur ein Zusammendrücken in radialer, sondern infolge der fortschreitenden
Kreisschwingbewegung gleichzeitig auch in tangentialer Richtung. Hieraus ergibt
sich ein sog. Walkmoment, das eine Drehwirkung auf den Ringpuffer ausübt. Da der
Ringpuffer aber an einer Drehung gehindert ist, so wird durch das Walken lediglich
eine Verformungsarbeit geleistet, die unawsgenutxt bleibt und nur zu einer unerwünschten
Zerinürbung
und Erwärmung des Ringpuffers Anlaß gibt.
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Bei der bekannten Verwendung von Federsternen, die aus Schraubenfedern
bestel4-,n;. sind die seitlich auf die Federn wirke@dext` Drücke von untergeordneter
Bedeutuin;@_' durch sie wird keine ein Walken hervor=' rufende Wirkung auf die Federn
ausgeübt.
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Die Erfindung betrifft solche Vorrichtungen, bei denen zur Entlastung
des Lagers zwischen schwingender Masse und Antriebswelle ein nennenswerter Teil
der Fliehkraft von der Federung aufgenommen und entweder über das ortsfeste Lager
und die Exzenterwelle zur Ausgleichmasse (Unbalanz) zurückgeführt oder auf eine
zweite schwingbar gelagerte Gegenmasse übertragen wird.
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In den Abb. i und 2 der Zeichnung ist je eine Vorrichtung der vorstehend
erwähnte bekannten Art zur Erläuterung des Anwendungsgebietes der Lagerung gemäß
der Erfindung schematisch dargestellt.
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Die Vorrichtung nach Abb. i besteht im wesentlichen .aus einem ortsfesten
Rahmen i, in dessen Lägern 2 und 3 eine Exzentenvelle 4. gelagert ist, und einer
schwingbar z. B. auf Federn 5 gelagerten Masse 6. Der exzentrische Teil der Welle
q. liegt in Lagern und 8 der Masse 6. Um iSo° versetzt zu dieser Masse sind an der
Welle 4. Unhalanzen 9 und i o angeordnet, welche die Fliehkräfte der Masse 6 während
deren Kreisschwingbewegung .ausgleichen, so daß infolge des dadurch bewirkten Kraft-
und Massenausgleichs die Vorrichtung erschütterungsfrei .arbeitet. _ Während unter
Fortlassung zwischengeschalteter elastischer Mittel die Lager 2 und 3 infolge der
Wirkung der Ausgleichmassen keine Fliehkräfte aufzunehmen haben, werden die Lager
7 und 8 durch die ganze Fliehkraft der schwingenden Masse 6 beansprucht. Hieraus
ergeben sich große Reibungsverluste, die den mechanischen Wirkungsgrad verschlechtern.
Für diese Beanspruchung ergibt sich ferner auf Grund der Verwendung von Wälzlagern
bekanntlich eine obere Grenze, die auch die Größe solcher Vorrichtungen nach oben
hin begrenzt.
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Um nun die Ausführungsmöglichkeit nach oben hin auszudehnen, also
auch Vorrichtungen größerer schwingender Massen ohne Überbeanspruchung der zur Anwendung
kommenden Lager bei gutem mechanischen Wirkungsgrad bauen zu können, ist bereits
vorgeschlagen worden, zwischen der schwingenden Masse und dem ortsfesten Rahmen
elastische Mittel zur Aufnahme eines nennenswerten Teiles der Fliehkraft dieser
Masse vorzusehen. In Abb. i bestehen diese elastischen Mittel aus. den Gummipuffern
i i, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind. Wird nun beispielsweise die Hälfte
der Fliehkraft Gier Masse 6 durch die Gummipuffer aufge-Ihvmmen, so werden die Lager
7 und 8 statt init der gesamten nur mit der halben Fliehkraft belastet und können
entsprechend kleiner gewählt werden. Andererseits ergibt sich hieraus die Möglichkeit,
die sch:wingende :Masse und damit deren Fliehkraft wesentlich ' zu vergrößern, ehe
die obere Grenze in der Bemessung der Lager erreicht ist. Die von den Gummipuffern
i i aufgenommene Fliehkraft wird über den Rahmen i, die Lager 2, 3, die nunmehr
ebenfalls durch die halbe Fliehkraft beansprucht werden, und die Exzenterwelle 4.
zu den Ausgleichmasseng, io zurückgeführt.
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Bei der Vorrichtung nach Abb. 2 handelt es sich um das, bekannte Zweimassensystem.
Sowohl der Rahmen 12 als auch die Masse 13 sind schwingbar z. B. auf Federn 14.
gelagert. Beide werden durch Schwungmassen 15, 16 und 17, 18 mit einer Phasenverschiebung
von i8o-' gegeneinander zu Kreisschwingungen erregt. In die mehrteilige Antriebswelle
sind in gleichfalls bekannter Weise Mittel ig, 2o und 21 eingeschaltet, die sich
in bezug auf den Schwingungsausschlag nachgiebig und in bezug auf die Übertragung
des Drehmomentes starr verhalten. Für die Aufnahme der beim Arbeiten dieser Vorrichtung
in den gegeneinanderschwingenden Massen auftretenden erheblichen Fliehkräfte sind
Gummipuffer 22 vorgesehen, die ebenfalls gemäß der Erfindung ausgebildet sind. Im
Resonanzfall haben die Schwungmassen i 5 bis 18 nur die zur Aufrechterhaltung des
Schwingungsvorganges notwendige Energie =zu übertragen. Die von den Schwungmassen
erzeugten Fliehkräfte sind im Verhältnis zu den von den Gummipuffern 22 aufzunehmenden
Fliehkräften nur gering, so daß die Lagerreibungsverluste hierbei klein sind, woraus
sich ein guter Wirkungsgrad ergibt.
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Bei Vorrichtungen der vorstehend erläu= terten bekannten Art lvürde
bei Verwendung der bisher benutzten elastischen. Mittel der Wirkungsgrad durch die
unnütze und schädliche Walkarbeit wesentlich herabgesetzt werden. Durch Verwendung
einer Federung, wie sie in den Abb. i und 2 in Gestalt der Gummipuffer dargesteIlt
ist, wird dieser Nachteil vermieden.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die elastischen Mittel
aus einzelnen sternförmig angeordneten Gummipuffern .mit zwei Gelenken bestehen,
die ein Kippen um senkrecht zur Schwingungsebene
verlaufende Achsen
ermöglichen und in radialer Richtung hintereinanderliegen. Diese Puffer können verschiedener
Bauart sein.
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Es ist bereits ein Sieb bekannt, das durch einen Schwungmassenantrieb
zu Kreisschwingungen erregt wird und dessen den Siebkasten tragende Welle an beiden
Enden unter Zwischenschaltung von Gummikugeln in ortsfesten Haltern liegt. Hierbei
haben die Gummikugeln jedoch nur die Aufgabe, das Sieb zu führen und die Schwingungen
zu ermöglichen. Eine Übertragung 9von Fliehkräften des schwingenden Fliehkastens
auf die Erregerschwungmasse (Unbalanz) findet hierbei lediglich über diejenigen
Lager statt, in denen die Welle am Siebkasten gelagert ist, während die ortsfesten
Halter mit den Gummikugeln von Beanspruchungen durch Fliehkräfte praktisch frei
bleiben. Die Gummikugeln müssen auch schon deshalb möglichst weich gehalten werden,
um nicht unnötig große Federrückdrücke auf die ortsfesten Halter und damit auf den
Unterbau zu bekommen.
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Infolge der weichen Ausbildung dieser Gummikugeln können hierbei keine
störenden Walkkräfte auftreten. Werden dagegen die Kreisschwingungen durch eine
Exzenterwelle erzeugt oder schwingen zwei Massen um i 8o' gegeneinander, so sind
von den elastischen Mitteln wesentlich größere Drücke aufzunehmen. Solche Drücke
ergeben erst das geschilderte nachteilige Walkmoment.
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Beider vorstehend geschilderten belmanten Lagerung wälzen sich die
Gummikugeln unmittelbar auf den sie einschließenden Metallteilen ab, was wegen des
sich hierdurch ergebenden größeren Verschleißes nachteilig ist. Erfindungsgemäß
sind die Gummipuffer so.gestaltet, daß ihre Gelenke durch zwei sich aufeinander
abwälzende Gummiteile gebildet werden.
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Auf der Zeichnung sind weitere Ausführungsbeispiele des Erfindtuigsgegenstandes
an Lagerungen dargestellt, und zwar zeigen Abb.3 eine Stirnansicht auf eine Lagerung
und Abb. 4 einen Schnitt nach der Linie A-B in Abb.3, teilweise in Ansicht.
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Abb,. 5 zeigt eine andere Ausführungsform in Stirnansicht.
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Bei der Ausführungsform nach Abb.3 und .4 sind auf einem Grundrahmen
23 zwei Lagerböcke befestigt, zwischen denen eine nicht dargestellte Mahltrommel
oder ein Mahltrog drehbar oder undrehbar gelagert ist und zu Kreisschwingungen erregt
wird. In jedem Lagerbock 2,4 ist ein Schild 25 (Abb. .l) drehbar und feststellbar
,gelagert. In der Nabe 26 des Schildes 25 ist ein Wälzlager 2; für die Aufnahme
der Antriebswelle 28 angeordnet. Zwischen dem parallel zur Antriebswelle gerichteten
iuP.enkranz 29 des Schildes und einem Exzenter 3o der Antriebswelle ist die den
Gegenstand der Erfindung bildende Lagerung vorgesehen.
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Das Exzenter 3o trägt unter Vermittlung eines Wälzlagers
31 einen die Antriehswellc 28 umgebenden "Hohlkörper 3@, der selbst undrehbar
angeordnet und auf dem die Mahltrommel oder der Mahltrog gelagert ist; er geht bis
zur Lagerung am anderen Ende der Vorrichtung durch. Beim Umlauf der Antriebswelle
und der dadurch bewirkten planparallelen Bewegung der schwingenden Masse, die auch
aus einem Sieb oder Muldenbett bestehen kann, treten Fliehkräfte auf. Um diese auszugleichen,
ist auf der Antriebswelle eine Scheibe 33 mit Aus@vuchtmassen 34 befestigt, die
gegenüber dem Exzenter um i 8o' versetzt liegen.
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Der Hohlkörper 32 ist an seinen Enden mit Flanschen 35 versehen, zwischen
denen Gelenkzapfen 36 ,gleichlaufend mit der Antriebswelle gaagert sind. An Stelle
dieser Gelenkzapfen kann auch ein allseitig bewegliches Kugelgelenk treten. Um die
Gelenkzapfen 36 sind Pufferhalter 3; schwenkbar, die sternförmig angeordnet sind.
Ihnen gegenüber sind am Außenkranz 29 des Schildes 25 mittels Schrauben 38 radial
verstellbare Pufferhalter 39 angeordnet. Zwischen den einander zugekehrten Flächen
der Pufferhalter 37 und 39 sind diaboloförmige Puffer 40, zweckmäßig unter Vorspannung,
gelagert. In der aus der Zeichnung ersichtlichen Stellung des Exzenters ist der
obenliegende Puffer am stärksten zusammengedrückt; die Druckbeanspruchung nimmt
auf beiden Seiten nach unten zu ab und geht, je nachdem ob und in welchem Maße die
Puffer unter Vorspannung eingesetzt worden sind, in eine geringere Druckbeanspruchung,
in eine Nichtbeanspruchung oder auch in eine Zugbeanspruchung über.
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Bei einer planparallelen Bewegung, des Hohlkörpers 32 schwenken die
Pufferhalt--r 37 um ihre Gelenkzapfen 36, und gleichzeitig kippen die mit diesen
Haltern verbundenen-Kugelabschnitte der Puffer a, o um ihre Verbindungsstelle mit
den zugehörigen, an den Pufferhaltern 39 angeordneten Kugelabschnitten, vgl. Punkt
4r. Es werden somit bei dem vorliegenden Verhältnis von Lenkerlänge zur Exzentrizität
praktisch keine tangential gerichteten Schubkräfte, sondern lediglich radial gerichtete
Druckkräfte auf die Puffer übertragen. Dadurch fällt die sonst unausgenutzte und
schädliche Walkarbeit fort, die Puffer werden weitestgehend geschont, und der Wirkungsgrad
der Vorrichtung wird erhöht.
Für die Gelenke zwischen dem Hohlkörper
32 und den Pufferhaltern 37 werden zweckmäßig Gummilagerungen verwendet, die keiner
Schmierung bedürfen und fast keinem Verschleiß unterliegen.
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Bei der Ausführung gemäß Abb.5 sind Gummipuffer verwendet, die aus
einem mittleren Wälzkörper 42 und je einem innen und außen mit diesem Wälzkörper
verbundenen Wälzkörperabschnitt 43 und 44 bestehen. Die beiden als Ringe 45 und
46 dargestellten. Massen entsprechen den Teilen i und 6 in Abb. i oder den Teilen
12 und 13 in Abb. 2.
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Für die Gestaltung der Puffer ist es wichtig, ihnen ein ungehindertes
Kippen in der Schwingungsebene unter Vermeidung tangentialer Verschiebungen innerhalb
des Werkstoffes zu ermöglichen. Die Wälzkörperform ist für diese Aufgabe besonders
geeignet, da nur ein Abwälzen der Teile aufeinander, jedoch keine gegenseitige Verschiebung
im Innern der Puffer stattfindet, wobei gleichzeitig die Möglichkeit, große radial
gerichtete Druckkräfte zu übertragen, erhalten bleibt. Die Wälzkörper können dabei
eine beliebige Form haben.