NO781334L - Vibreringsinnretning. - Google Patents

Description

Vibreringsinnretning.

Den foreliggende opp-finnelse vedrører en vibreringsinnretning bestående av en eller flere masseelementer arrangert på en rotasjonsakse], og svingbart opphengt i forhold til denne aksel, og reguleringsutstyr som samvirker med disse elementer for det formål, å oppnå en kontinuerlig variabel vibrasjonsamplitude under akselens rotasjon.

Det er kjent å anvende regulerbare eksentriske vekter på maskiner for sammenpressing av jo"rd, f.eks. for å 'tilpasse maskinens vibrasjonsamplitude'til arten av den sammenpressede flate. I denne forbindelse er det ønskelig å kunne utføre reguleringen mens maskinen er i bevegelse og ved hjelp av styreorganer som lett kan opereres med maskinoperatøren. Det er også ønskelig å utføre en slik regulering trinnløs og uavhengig av rotasjonsretningen til eksenterakselen.

På hittil kjente konstruksjoner har det vært gjort for-søk på å møte disse krav ved hjelp av kompliserte og følgelig kostbare mekanismer for regulering av vibrasjonsamplituden og opprettholde i den regulerte posisjon. Ettersom de nødvend-ige vibrasjonskrefter i mange tilfelle er store, fremkommer tilsvarende store krefter i reguleringsmekanismen hvilke gir opphav til problemer forbundet med dimensjoneringer av meka-nismen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere disse ulemper og å tilveiebringe et utstyr for kontinuerlig regulering av vibrasjonsamplituden, i hvilket påkjenninger som oppstår i reguleringsmekanismen blir redusert til et minimum .

Et videre formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en vibreringsinnretning ved hvilken planet i rette vinkler på rotasjonsaksen, som inneholder den vibreringsgenererende sentrifugalkraftresultant som virker på masseelementene og roterer med akselen, skal skjære rotasjonsaksen i det samme eller praktisk talt det samme punkt for hvert masseelement og alle vibreringsamplituder innstilt med reguleringsmekanismen. Dette er riktig i forbindelse med den praktiske anvendelse av oppfinnelsen på f.eks. vibreringsvalser. På denne måte er det således mulig for å bibringe en valsetrommel en vibreringsbevegelse, å nytte bare ett eksentrisk element hvis det er plassert med sin regulerings- eller svingeakse i et plan som passerer gjennom valsens tyngdepunkt i rette.vinkler til dens rotasjonsakse. Den sentrifugalkraftresultant som virker på de roterende eksentriske elementer eller masseelementer vil følgelig alltid være i dette plan gjennom valsens tyngdepunkt. Eller med andre 'ord, resultanten vil ikke for-'skyves aksielt ved fornyet regulering av vibrasjonsamplituden hvorved oppnås at valsen ikke b'lir utsatt for noen vugge-krefter under rotasjon av eksenterakselen.

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet nærmere

med henvisning til tegningen hvor

fig. 1 skjematisk viser et vilkårlig formet masseelement hvis rotasjonsakse og svingeakse er satt inn i et perpendikulært system av koordinater x,y,z,

fig. 2 og 3 viser skjematisk to eksempler av masseelement-utformninger ifølge oppfinnelsen,

fig. 4 viser i- perspektivriss en praktisk anvendelse av oppfinnelsen, og

fig. 5 viser et aksielt snitt gjennom vibreringstrommelen til en vibreringsvalse inne i hvilken vibreringsinnretningen som vist i fig. ^, er montert.

I fig. 1 er det vilkårlig formede masseelement satt inn

i et perpendikulært system av koordinater x,z,y med x-aksen i rette vinkler til papirets plan og y-aksen og z-aksen i papirets plan. Elementet er opplagret på en aksel som faller sammen med koordinatsystemets x-akse. z-aksen faller sammen med masseelementets rotasjonsakse, og y-aksen står i rette vinkler til denne aksen. ^-Masseelementets tyngdepunkt er angitt med TP og gjennom dette og systemets nullpunkt er det ført inn en akse z' som danner en vinkel a med' z-aksen.

Videre er det innført en ytterligere koordinatakse y' i rette vinkler til z'-aksen i papirplanet og som passerer gjennom nullpunktet. Sentrifugalkrefter hvis resultant er angitt med F , virker på masseelementet når: det roterer om c-aksen.

I samsvar med oppfinnelsen kan sentrifugalkraftresultanten Fc ved en spesiell utforming av masseelementet, bli plassert i en vilkårlig avstand 1 fra y-aksen uavhengig av vinkelen a. Spesielt kan F bringes til å falle sammen med

■y-aksen eller kan bli plassert så nærme denne som ønsket hvilket betyr at de nødvendige krefter for regulering av masseelementet for å bevirke en forandring i vibrasjonsamplir tuden kan være meget små selv når store sentrifugalkrefter Fc er innblandet. Teoretisk skulle det være mulig å eliminere reguleringskraften helt og følgelig påkjenningene i reguleringsmekanismen hvis Fcbringes til å falle sammen med y-aksen for alle verdier av a.

I samsvar med de kjente mekaniske lover kan sentrifugal-kreftene som virker på masseelementet i fig. 1 når elementet roterer om z-aksen' , erstattes med en resultant F csom virker langsmed y-aksen og i y-z-planet og med en størrelse i samsvar med den følgende formel.

F = m x w x z'mr) x sin a

c TP

m = elementets masse

w = elementets vinkelhastighet rundt z-aksen

z'Tp = avstanden fra elementets tyngdepunkt til rotasjonsaksen,

x-aksen,

a = vinkelen mellom aksene z og z".

Fc er også i en avstand langsmed z-aksen fra rotasjonsaksen hvilken avstand i fig. 1 er betegnet med 1 hvis størrelse kan beregnes ved hjelp av følgende formel:

hvor lyt°S izibetegner treghetsmassemomentet til elementet rundt aksene indikert ved de respektive indekser.

Ved å bringe 1,-1, tilstrekkelig nærme 0, kan 1 også

y 5..

gjøres så liten som ønsket uten å dette påvirker størrelsen til F . En lav verdi av 1 hjelper til å redusere reguleringskraften som utøves på masseelementet i forbindelse med for-

andring av vibras j onsamplituden .'

De beste resultater vil selvsagt oppnås ved å eliminere

1 fullstendig. Imidlertid ved en praktisk anvendelse av oppfinnelsen kan det hende at det oppstår avvik fra de forut-satte teoretiske forhold. Skjønt et slikt avvik riktignok vil resultere i en økning av den nødvendige reguleringskraft og følgelig økt påkjenning på reguleringsmekanismen, er økning-en som resulterer, fra et begrenset avvik, ikke større enn at praktiske utførelsesformer som fremviser kun små avvik fra de teoretiske forhold, kan betraktes å falle innenfor rammen av hovedformålet ved oppfinnelsen, nemlig å redusere til et minimum den kraft som er nødvendig for regulering av amlituden. Praktiske prøver viser at et masseelement som gir en verdi, av uttrykket

i den ovennevnte

formel ved en avstand 1, kan betraktes å ligge innen oppfinnelsens ramme. For avstanden 1 gir dette forhold det ekvivalente forhold 1 < 0.2 x z'Tp x cos a <_ 0 . 2 x z'Tp hvilket viser at når et masseelement som faller innen oppfinnelsens ramme, er avstanden fra sentrifugalkraftresultanten til elementets reguleringsakse 1-5 ganger mindre enn avstanden .fra elementets tyngdepunkt til samme akse.

Andre avvik fra ideelle masseelementforhold som vist i

fig. 1 og som kan gi opphav til bevegelser om elementets svingeakse, omfatter elementets avvikmoment D rz, med hensyn til aksenes y'z' skjæring. Hvis dette moment avviker fra 0, vil det gi opphav til et moment om elementets svingeakse, x-aksen,

i samsvar med den følgende fcJrfnel:

I tilfelle et masseelement med. 1 D . y , ' z , ' <0.1 x m x (z'mTrP>)<2>vil momentet M^være numerisk omtrent så stort som det som tid-

ligere er tillatt for I , - I , i 0 og med 1 < 0.2 z'mP.

y Z Ir

Et ytterligere kriterium som kan gi opphav til et moment om elementets svingeakse er dets avstand fra rotasjonsaksen. En minimumavstand f(ikke vist) mellom rotasjonsaksen og elementets svingeakse gir, med henvisning til fig. 1, et moment

p

Mf = -m x w x f x z'Tp x cosa

Hvis forholdet f < 0.1 x z'rpp settes inn, oppnås et moment som kan sammenlignes numerisk med det som tidligere er godtatt for I y' , - I z . / 0 og 1< 0.2 x z' TP.

De ovennevnte forhold for masseelementets form og dets opplagring i forhold til rotasjonsaksen kan summeres i et forhold, nemlig

For hvert av de to avvik = 0 vil forholdet i samsvar med denne kombinerte formel bli omtrent det samme som tidligere separat etablerte forhold for det gjenværende endelige avvik. Eksempler på masseelementer som oppfyller de teoretisk fore-

slåtte forhold I . - I , = 0 og D , , 0 er vist i fig. 2 og

y' z ' y ' z ' • to

3. Fig. 2 viser en halvsylinder og fig. 3 et element hvis masse er konsentrert i tre deler, to av størrelse m og et av størrelse 2 m, stivt forbundet med hverandre.

Den praktiske anvendelse av oppfinnelsen er vist ved hjelp av utførelseseksemplet angitt i fig. H og som omfatter et rotasjonsaksel 1 i form av et rør inne i hvilket et masseelement 2 er opplagret. på opplagringsaksler 3 som passerer gjennom senterlinjen til rørakselen og i rette vinkler til denne. Rørakselen 1 er aksielt begrenset ved hjelp av endeplater 4 og 5 som hver er utstyrt med en sentralt anordnet og utadragende akseltapp 6 resp. 7-

De to akseltapper 6 og 7 tjener som opplagringsaksler.

for rotasjonsakselen 1 og i det praktiske eksempel, som vist i fig. 5 er rotasjonsakselen opplagret i endeplatene til en

.vibrasjonsvalse 8.

Akseltappen 6 er der opplagret i lager 9 på valsens driv-kraftside. Drivkraft til valsen tilveiebringes ved hjelp av en hydraulisk motor 10 montert i valserammen F som overfører drivkraft til valsen 8 ved hjelp av en kraftoverføringsskive 12 som er fjærende festet til valsens endeplate 11 ved hjelp av gummielement 11'.

Akseltappen 7 er anordnet ved den motsatte ende av rør-akselen, og er'opplagret i lager 9 i valsens endeplate. 13 og strekker seg en viss lengde forbi denne. Akseltappen er rør-formet og bærer et tannhjul 14 ved sin ytre ende. Via dette tannhjul og en tannhjulsoverføring 15 blir rotasjonsakselen 1

drevet av en hydraulisk motor 16 montert,i delen 17 som er

fjærende festet til valsens ramme F ved hjelp av gummielement 17'• Akseltappen 7 er opplagret i lager 18 slik at den kan rotere i delen 17.

Masseelementet 2 opplagret inne i rotasjonsakselen 1

er utformet til under rotasjon av akselen å generere vibreringer som via lagrene 9 overføres til valsen 8. For å muliggjøre regulering av denne vibreringsbevegelse, er masseelementéts eksentermoment variabelt i forhold til rotasjonsakselen ved at elementet er svingb-art opplagret på opplagringsakselen 3. I det viste eksempel er dette oppnådd ved hjelp av reguleringsutstyr bestående av en plate 20 med en langsgående sliss 19

som er aksielt regulerbar inne i akselen 1. En ende av -platen er festet til en styrestang 21 som rager inn i akselen 1 gjennom den rørformede akseltapp 7 og endeplaten 55og den andre ende av platen 20 er utstyrt med en ringformet styreinn-retning 22 som har glidepassing rundt styretappen 23 som rager ut fra endeflatens 4 senter og inn i akselen 1. For å hindre platen 20 fra å rotere i forhold til akselen 1, er det festet styrestykker 24 til akselens innervegg hvilke er utstyrt med slisser i hvilke platen kan gli.

Platen 20 er arrangert sentralt inne i akselen 1 og orien-tert slik at masseelementéts 2 opplagringsaksel 3 passerer gjennom platens sliss 19 i rette vinkler til dennes overflate. Platen 20 kan på denne måte beveges i sin lengderetning av stangen 21 uten å bli forhindret av opplagringsakselen 3.

Masseelementet 2 kan hensiktsmessig deles i to like store halvdeler arrangert på hver side av platen 20 og montert på opplagringsakselen 3. I noe avstand fra opplagringsakselen og parallelt med denne er masseelementet utstyrt med en beveg-elsesoverføringsstang 25 som forbinder de to elementhalvdeler med hverandre og som strekker seg på tvers gjénnom en sliss 26 anordnet i platen 20. Når platen beveges aksielt ved hjelp av styrestangen 21, bringes masseelementet 2 til å utføre en svingebevegelse ved hjelp av bevegelsesstangen 25, hvilken forandrer elementets eksentermoment i forhold til rotasjonsakselen 1 og følgelig, amplituden til vibreringsbevegelsen som genereres under akselens 1-rotasjon.

Styrestangen 21 kan rotere i forhold til platen 20 i det viste eksempel ved 26 på platen. Den motsatte ende av styre stangen 21 er forbundet med et armsystem 27 som ved hjelp av en hydraulisk sylinder 28 overfører den ønskede bevegelse til styrestangen.- Den hydrauliske sylinder tilføres trykkmedium via hydrauliske slanger 29' og innstilling av sylinderventilen 30 styres fra operatørens plattform, ikke vist, på valsen via en wire 31•

På grunn av de små reguleringskrefter som er nødvendig for svingebevegelse av masseelementet, kan størrelsen av det hydrauliske system og det eksentriske reguleringssystem holdes på et minimum hvilket også reduserer faren for lekkasje i det hydrauliske system og følgelig kan den ønskede verdi av masseelementéts eksentermoment innstilles med større pålitelighet.

Claims (9)

1. Vibreringsinnretning bestående av en eller flere masseelementer på en roterende aksel svingbart opplagret i rett vinkel til denne og dreibar ved hjelp av reguleringsutstyr for generering av en kontinuerlig variabel vibrasjonsamplitude under akselens rotasjon, karakterisert ved at massefordelingen og posisjonen til hvert masseelement på dets svingeakse med hensyn til rotasjonsaksen tilfredsstill-er 'de- følgende betingelser:

hvor f = avstanden mellom senterlinjen til opplagrings akselen og rotasjonsakselen, ly, = masseelementéts treghetsmoment med hensyn til en første akse (y <1> ) i et øyeblikkelig innsatt system av koordinater (y'z') fig. 1, hvilke, er i rette vinkler til svingeaksen, I , = masseelementéts treghetsmoment med hensyn til en andre akse (z') i rette vinkler til den første akse (y') og svingeaksen og som passerer gjennom masseelementéts"tyngdepunkt (TP), 0^ ,z = masseelementéts avvikningsmoment med hensyn til, de ovennevnte akser (y',z')3 m = masseelementéts masse, z' TP = avs^ani^en fra masseelementéts tyngdepunkt til svingeaksen (x) langsmed den andre akse (z').

2.. Vibreringsinnretning ifølge krav 1, karakteri-ser, t ved at treghetsmomentet (I ,)-til hvert masseelement om en koordinatakse (z' aksen) som passerer gjennom elementets tyngdepunkt og i rette vinkler til og gjennom svingeaksen (x-aksen,fig.1) er like stort som dets treghetsmoment om en koordinatakse (y'-aksen) i rette vinkler til både (z'-aksen)' og svingeaksen.

3. Vibreringsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at avvikningsmomentet (D ,z,) til masseelementet er null med hensyn til koordinataksene y' og z'.

4. Vibreringsinnretning ifølge krav 1, karakteri- s e. r t ved at avstanden mellom senterlinjene til opplag-rings- og rotasjonsakslene til masseelementet er lik null.

5. Vibreringsinnretning ifølge krav 1 og ^ karakterisert ved at hver og ett av masseeleméntene be-står hovedsakelig av legemer som fremviser rotasjonssymmetri om opplagringsakselen idet de to halvdeler av hvilke er.avgrens-et av plane snitt inneholdende opplagringsakselen.

6. Vibreringsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved reguleringsutstyr (20,21) aksielt for-skyvbart i forhold til rotasjonsakselen (1) og bevegelsesover-føringselementer (253 26)& om samvirker med ovennevnte reguleringsutstyr for å oppnå en forandring i masseelementéts (2) eksentermoment i forhold til rotasjonsakselen (1).

7. Vibreringsinnretning ifølge krav 6, karakterisert ved at rotasjonsakselen (1) er rørformet over en del av sin lengde og at hvert enkelt av ett eller flere masseelementer (2) er opplagret inne i rotasjonsakselens. (3) rør-parti i rette'vinkler til rotasjonsakselen (1).

8. Vibreringsinnretning ifølge krav 6 og 7, omfattende kun ett masseelement (2), karakterisert ved at innretningen er montert i trommelen (8) til en yibreringsvalse og at masseelementet er plassert med sin svingeaksel (3) i et plan som passerer gjennom valsens (8) tyngdepunkt i rette vinkler til dens rotasjonsakse hvorved planet i rette vinkler til rotasjonsakselen (1), som inneholder den vibreringsgenererende sentrifugalkraftresultant' som roterer med akselen (1) og virker på masseelementet, skal skjære rotasjonsakselen (1) i det samme eller praktisk talt det samme punkt for alle vibreringsamplituder innstilt med reguleringsmekanismen,

9. Vibreringsinnretning ifølge krav 6-8, karakterisert ved at rotasjonsakselen (1) er rørformet og er aksielt begrenset av endeplater (4,5) som hver er utstyrt med en akseltapp (6) henholdsvis (7) som rager ut fra og koaksialt med' rotasjonsakselen, og at masseelementet (2) er opplagret inne i rotasjonsakselen på en opplagringsaksel (3) i rette vinkler til den og som passerer gjennom dens senterlinje og ved en plate (20) med en- langsgående sentral sliss (19), aksielt forskyvbar inne i rotasjonsakselen idet en ende av denne er forbundet med en, styrestang (21) som rager gjennom et aksielt hull i enakseltapp (7) inn i dreieakselen (1) og den andre ende av hvilken er anordnet til å gli på en styretapp (23) som rager frem fra en endeplate (4) anordnet ved denne ende og inn i rotasjonsakselen, hvorved platen (20) er slik orien-tert inne i rotasjonsakselen at masseelementéts (2) opplagringsaksel (3) strekker seg gjennom platens sentrale sliss (19) i rette vinkler til rotasjonsakselen (1) og er utstyrt med en sliss (26) anordnet radi.elt i forhold til rotasj onsakselen, i hvilken sliss en bevegelsesoverføringsstang (25) anordnet på masseelementet (2) parallelt med opplagringsakselen (3.),griper inn.