DE966283C

DE966283C - Durch einen abgestimmten elektromagnetischen Schwingungserreger in erzwungene Schwingungen versetztes mechanisches System

Info

Publication number: DE966283C
Application number: DEP13516A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Jordan
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1957-07-18

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.
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.
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.
Ein derartiges Kompensationsglied braucht nicht nur aus trägen Massen plus getrennten Federn zu bestehen, es kann auch aus in sich elastischen Massen aufgebaut sein.
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.

Claims

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.