DE302008C

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Publication number: DE302008C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

- JVi 302008 KLASSE 47ä. GRUPPE- JVi 302008 CLASS 47ä. GROUP

MAX TOLLE in KARLSRUHE.MAX TOLLE in KARLSRUHE.

Bei den stets wachsenden Umdrehzahlen unserer modernen Kraftmaschinen hat es sich immer unangenehmer bemerkbar gemacht, daß die gesamte Maschinenanordnung, aus der Kraftmaschine und den auf der gleichen Welle sitzenden, die Arbeit verbrauchenden Widerständen (z. B. Propeller, Dynamomaschinen) bestehend, Torsionsschwingungen aufweist, die im höchsten Grade bedenklich oder direktWith the ever-increasing revolutions of our modern engines, it has become becoming more and more unpleasant noticeable that the entire machine arrangement from which Power machine and the work-consuming resistors sitting on the same shaft (e.g. propellers, dynamo machines), has torsional vibrations that highly questionable or direct

ίο gefährlich werden, wenn die Eigenschwingungszahlen mit den Umdrehzahlen der Welle übereinstimmen oder ein Vielfaches (z. B. 2-, 3-, 4-, 6-, ... -faches) davon sind. Bei diesen kritischen Umdrehzahlen, bei denen also Resonanz zwisehen den Eigenschwingungen der Welle und den erregenden Kräften eintritt, ergeben sich so erhöhte Beanspruchungen der Welle, daß nicht selten Brüche eingetreten sind, es wer-' den bei Mehrkurbelmaschinen so starke, wechselnde Klemmdrücke in den Lagern erzeugt, daß Brüche der Lagerschrauben, selbst Anbrüche der Lager in großer Zahl vorkommen, und daß · die ganze Maschine in gefährliche Schwingungen gerät. Bis jetzt hat man denίο become dangerous if the natural frequencies correspond to the rotational speeds of the shaft or a multiple (e.g. 2, 3, 4, 6, ... times) thereof. With these critical ones Revolutions at which so resonance between the natural vibrations of the shaft and the exciting forces occur, so increased stresses on the shaft that not infrequently fractures have occurred, with multi-crank machines they become so strong, changing Clamping pressures in the bearings cause the bearing bolts to break, even cracks the bearings occur in great numbers, and that · the whole machine in dangerous Vibration device. So far you have

kritischen Torsionsschwingungen durch Änderung der umlaufenden Massen und der Abmessungen der Welle, d. h. durch Erhöhung oder Verminderung der Drehungssteifigkeit der Welle, auf die Weise vorgebeugt, daß man die Betriebsumdrehzahlen unter den gefährlichen kritischen Umdrehzahlen hielt, ä. h. die Eigenschwingungszahl über die Maschinenumdrehzahl heraufsetzte. Durch Anwendung dieser Mittel läßt es sich allerdings herbeiführen, daß man die höheren Eigenschwingungszahlen als unwirksam ausschaltet, aber es kann dabei nicht vermieden werden, daß die Eigenschwingungszahlen niederer Ordnung sich bei den entsprechenden kleineren Umdrehzahlen der Maschinenwelle als kritische schädlich bemerkbar machen; mindestens 'muß man bei allmählich bis zur normalen anwachsender Umdrehzahl durch die niederen kritischen Umdrehzahlen hindurchgehen, was nicht nur besondere Aufmerksamkeit erfordert, sondern selbst bei schnellem Hindurchgehen durch die kritischen Stellen im Laufe der Zeit doch Überanstrengungen der Maschinenteile, besonders der Welle, der Lager und deren Fundamente, hervorruft.critical torsional vibrations by changing the rotating masses and dimensions the wave, d. H. by increasing or decreasing the torsional stiffness of the Shaft, in such a way that the operating speeds are kept below the dangerous ones critical revolutions held, e. h. the natural frequency over the machine speed raised. By using these means, however, it can be brought about that you switch off the higher natural frequencies as ineffective, but it can not be avoided that the natural frequencies of the lower order are in the corresponding lower revolutions of the machine shaft as critical noticeable harmful do; at least 'one must with gradually increasing speed up to the normal go through the low critical revolutions, which is not only special Requires attention, but even when walking quickly through the critical points in the course of time but overexertion of the machine parts, especially the shaft, the bearings and their foundations.

Um nun grundsätzlich die kritischen Umdrehzahlen auszuschalten, wird folgende Einrichtung getroffen. An einer hierzu besonders geeigneten Stelle der Welle (in der Regel wird diese dort zu suchen sein, wo die Schwingungsausschlage am größten sind), wird ein Schwungring, dessen Trägheitsmoment nach bekannten Methoden der Mechanik leicht ermittelt werden kann, _m frei drehbar auf der Welle angeordnet. Wäre dieser Schwungring auf der Welle fest aufgekeilt, so würde diese Massen Vermehrung des Maschinensystems dessen Torsionseigenschwingungszahlen gegenüber der Anordnung ohne diese Zusatzmasse herabsetzen, z. B. eine kritische Umdrehzahl von 260 in der Minute auf 220 herunterbringen. Ist der Schwungring, dagegen frei drehbar, so nimmt er an den Torsionsschwingungen nicht teil, die Eigenschwingungszahl würde 260 bleiben. Nun wird der Schwungring mit der Welle zeitweilig gekuppelt, z. B. durch eine elektromagnetische Kupplung, oder durch eine rein mecha-In order to switch off the critical revolutions in principle, the following device is made. At a purpose particularly suitable location of the shaft (usually this will be sought where the vibration deflections are greatest), a rotating ring whose moment of inertia can be readily determined by known methods of mechanics, _m freely rotatably mounted on the shaft . If this flywheel were firmly keyed on the shaft, these masses would increase the machine system's natural torsional vibrations compared to the arrangement without this additional mass, z. B. bring down a critical speed of 260 per minute to 220. If, on the other hand, the flywheel is freely rotatable, it does not take part in the torsional vibrations; the natural frequency would remain 260. Now the flywheel is temporarily coupled to the shaft, e.g. B. by an electromagnetic clutch, or by a purely mechanical

nisch wirkende Zentrifugalkraftreibungskupplung, die etwa bei 240 Umdrehungen, d. h. in genügender Entfernung oberhalb der Eigenschwingungszahl mit Zusatzmasse und in genügender Entfernung unterhalb der Eigenschwingungszahl ohne Zusatzmasse, eingeschaltet und etwa bei 280 Umdrehungen wieder ausgeschaltet wird. Dieser Vorgang kann für andere kritische Umdrehzahlen sinngemäß wiederholt werden; besonders bei elektromagnetischen Kupplungen ist es leicht, in verschiedenen Umlaufgebieten etwa abhängig von irgend einem Tachometer die Kupplung des ' Zusatzschwungringes mit der Welle selbsttätig vorzunehmen. Hierdurch wird erreicht, daß jedesmal, wenn die Welle mit einer Umdrehzahl läuft, die ohne die Zusatzmasse einer Eigenschwingungszahl der Welle entspräche, d. h. Resonanz herbeiführen würde, daß dannnically acting centrifugal force friction clutch, which rotates at approximately 240 revolutions, i. H. at a sufficient distance above the natural frequency with additional mass and at a sufficient distance Distance below the natural frequency without additional mass, switched on and is switched off again at about 280 revolutions. This process can be carried out analogously for other critical revolutions be repeated; especially with electromagnetic clutches it is easy to use different The coupling of the 'additional flywheel to the shaft is automatically dependent on any speedometer to undertake. This ensures that every time the shaft rotates at a speed runs, which without the additional mass would correspond to a natural frequency of the shaft, d. H. That would resonate then

ao durch die mit der Welle jetzt gekuppelte Zusatzmasse die Eigenschwingungszahl der Welle herabgesetzt wird, die nun jetzt gültige Eigenschwingungszahl beträchtlich unter der tatsächlichen Wellenumdrehzahl liegt, von Resonanz also überhaupt keine Rede mehr sein kann. Da bekanntlich oberhalb einer kritischen Umdrehzahl die durch Zwangskräfte erzeugten Schwingungen besonders klein ausfallen, so läuft die Welle mit allen Umlaufzahlen hervorragend ruhig, alle schädlichen Wirkungen der sogenannten kritischen Umdrehzahlen sind vollkommen ausgeschaltet. Natürlich kann man auch statt einer Zusatzmasse deren mehrere anbringen, die z. B. bei verschiedenen Umdrehzahlen mit der Welle gekuppelt bzw. davon gelö'st werden.ao through the additional mass now coupled to the shaft, the natural frequency of the Wave is reduced, the now valid natural frequency is considerably below the actual shaft speed, so there is no longer any question of resonance can. Since, as is well known, above a critical speed the forces generated by constraining forces If vibrations turn out to be particularly small, the shaft runs with all the number of revolutions excellent quiet, all the harmful effects of the so-called critical revolutions are completely turned off. Of course, you can also attach several instead of an additional mass, the z. B. at different Revolutions are coupled to the shaft or released from it.

Claims

Patent claim:

Device to prevent critical torsional vibrations on machine systems, characterized in that freely rotatable centrifugal masses are mounted on the shaft are that are only temporarily connected to the shaft by clutches, in such a way that the auxiliary flywheels at such speeds or their multiples, those with the natural frequencies for the shaft and the rigid with it connected masses including the auxiliary flywheel masses would almost match, not coupled to the shaft may be.