DE1007419B

DE1007419B - UEber ein Getriebe mit einer Kraft- oder Arbeitsmaschine von ungleichfoermigem Drehmomentenverlauf gekuppelte elektrische Maschine

Info

Publication number: DE1007419B
Application number: DEM22932A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Zuellighoven
Original assignee: Mak Maschinenbau Kiel GmbH
Current assignee: Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Priority date: 1954-05-03
Filing date: 1954-05-03
Publication date: 1957-05-02

Description

Uber ein Getriebe mit einer Kraft- oder Arbeitsmaschine von ungleichförmigem Drehmomentenverlauf gekuppelte elektrische Maschine Bei direktem Antrieb von Generatoren großer Leistung durch Kolbenmaschinen wird der Generator wegen der notwendig vorhandenen geringen Umdrehungszahl sehr schwer und raumsperrend. Eine leichtere Bauart von Generatoren ist dann möglich, wenn zwischen der Antriebswelle und dem Generator ein Getriebe eingeschaltet wird, so daß der Generator mit einer höheren Umdrehungszahl läuft. Aus drehschwingungstechnischen Gründen muß außerdem zwischen Antriebsmaschine und Getriebe eine drehelastische Kupplung vorgesehen werden. Die gleichen Verhältnisse liegen beim Antrieb von Kolbenkompressoren durch Elektromotoren vor.
Ein drehschwingungsfähiges System entsteht durch die Schwungmasse der Antriebsmaschine einerseits und durch die Masse des Generators andererseits mit der Generatorwelle als federndes Zwischenglied. Hierbei ist es gleich, ob zwischen Antriebsmaschine und Generator noch irgendeine Kupplung vorgesehen ist. Eine an sich bekannte schwenkbare Lagerung des Stators bei derartigen Antrieben mit direkter Kupplung hat auf das drehschwingungsfähige System nur im Rahmen der Ankopplung des Stators durch das magnetische Feld einen Einfluß.
Damit bei Drehschwingungen die Schwingungsstöße nicht von den Zahnrädern, sondern von den Federn aufgefangen werden, ist erfindungsgemäß der Stator der elektrischen Maschine exzentrisch in einer zu seiner Rotorwelle parallelen Achse z. B. auf Zapfen in festen Lagerböcken od. dgl. schwenkbar gelagert und über Hebel durch Federelemente dem Drehmoment und der Drehschwingungslage entsprechend elastisch abgestützt. Die elektrische Maschine ist dabei so angeordnet, daß die Lagerzapfen-Mittellinie in der Verlängerung der Mittellinie der Welle der Kraft- oder Arbeitsmaschine liegt. Die exzentrisch zur Antriebswelle liegende Welle der elektrischen Maschine ist an einem Ende mit einem Ritzel od. dgl. versehen, welches in eine Innenverzahnung od. dgl. des Schwungrades der Antriebs- bzw. Abtriebswelle planetenradähnlich eingreift.
Die elastische Abstützung des Gehäuses erfolgt in an sich bekannter Weise an einem oder mehreren am Gehäuse angeordneten etwa radialen Armen, die zu beiden Seiten mittels Federn gegen Festpunkte anliegen. Die Federn können einstellbar, d. h. mit jeder gewünschten Charakteristik mit und ohne äußerer oder innerer Dämpfung ausgebildet sein.
Die Lagerböcke sind entweder in ebenfalls bekannter Weise an der Außenseite des Gehäuses angeordnet bzw. greifen durch Ausschnitte des Gehäuses in das Innere des Gehäuses. Die Zapfenlager können in jeder Richtung einstellbar ausgebildet sein.
Anstatt des Kolbenmotors kann ein Kolbenkompressor und anstatt des Generators ein Elektromotor vorhanden sein.
Das drehelastische System wird bei der Anordnung nach der Erfindung gebildet einerseits durch das Schwungrad der Antriebsmaschine und andererseits durch das polare Massenträgheitsmoment des Rotors (natürlich unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses) vermehrt um das polare Massenträgheitsmoment des ganzen Generators, bezogen auf Motordrehzahl und den Drehzapfen 3. Das elastische Glied ist die exzentrisch angebrachte Federung. Wird vom Antrieb ein Drehmoment M ausgeübt, wird die Ankerwelle 2 in sich elastisch verdreht um den Winkel 991. Bei dieser Verdrehung der Ankerwelle dreht sich aber auch der Mittelpunkt des Zahnrades in der Innenverzahnung des Schwungrades um die Zapfen 3 entgegen der Kraft der Federn 10 zusammen mit dem Stator um den Winkel 992, so daß die Gesamtdrehung der Welle 2 sich geometrisch zusammensetzt aus 921 und Die Anordnung läßt eine sehr tiefe Lage der kritischen Drehzahlen zu. Dieses wird dadurch erreicht, daß erstens das Gesamtschwungmoment wesentlich vergrößert wird, dadurch daß das Trägheitsmoment der ganzen Maschine um Welle 3 als Sekundärmasse hinzukommt, zweitens, daß in die Abstützfeder jede beliebige Elastizität hineingelegt werden kann.
Diese Konstruktion ist zu vergleichen mit einer Anlage, bei der zwischen Schwungrad und Generator eine drehelastische Verdrehkupplung und bei der zugleich eine sehr große Zusatzmasse zum Rotor des Generators vorgesehen wird. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel für einen Generator dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt und Abb. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Abb. 1. Das Generatorgehäuse 1 besitzt exzentrisch zu seiner Rotorwelle 2 Lagerzapfen 3, die parallel zur Rotorwelle angeordnet sind, so daß das Gehäuse 1 um diese Lagerzapfen 3 schwenkbar ist. Die Lagerzapfen 3 ruhen in äußeren Lagerböcken 4 bzw. in durch Ausschnitte in das Generatorgehäuse 1 eingeführten Lagerböcken 5. Die Lagerzapfen-Mittellinie 6 liegt in der Verlängerung der Mittellinie 7 der Antriebswelle 8, also koaxial mit Antriebswelle B.
Das Generatorgehäuse 1 besitzt etwa radial angeordnete Arme 9, mit denen es elastisch gegen Federn 10 abgestützt ist, so daß das Gehäuse wohl an einer großen Drehbewegung verhindert ist, aber entsprechend einer harmonischen Erregung Schwingungen ausführen kann. Die elastische Abstützung kann durch Federelemente oder ähnliche Mittel erfolgen.
Auf der Rotorwelle 2 befindet sich das Ritzel 11, welches in eine Innenverzahnung 12 des Schwungrades 13 planetenradähnlich eingreift.
Die Resonanzlage des ganzen Gebildes bei gegebenen Massen kann weiterhin durch zusätzlichen Einbau einer drehelastischen Federung in das Ritzel 11 beeinflußt werden.
Durch die Anordnung nach der Erfindung ist es möglich, bei Verwendung eines leichten durch die Übersetzung mit großer Umdrehungszahl laufenden Generators und eines klein zu haltenden Getriebes durch die elastische Abstützung und die exzentrische Lagerung des Generatorgehäuses 1 eine drehelastische Kupplung zu verwirklichen, die nicht in besonderer Weise raumsperrend in die Wellenleitung eingebaut zu werden braucht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Über ein Getriebe mit einer Kraft- oder Arbeitsmaschine von ungleichförmigem Drehmomentenverlauf gekuppelte elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) der elektrischen Maschine exzentrisch in einer zur Rotorwelle (2) parallelen Achse schwenkbar gelagert und über Hebel (9) durch Federelemente (10) dem Drehmoment und der Drehschwingungslage entsprechend elastisch abgestützt ist, wobei die Schwenkachsen-Mittellinie (6) in der Verlängerung der Mittellinie (7) der Welle der Kraft-oder Arbeitsmaschine liegt und die Rotorwelle (2) an ihrem einen Ende mit einem Ritzel (11) od. dgl. in eine Innenverzahnung (12) od. dgl. des Schwungrades (13) der Antriebswelle (8) planetenradähnlich eingreift.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Abstützung des Generatorgehäuses an einem oder mehreren am Gehäuse (1) angeordneten etwa radialen Armen (9) erfolgt und die Federn (10) zu beiden Seiten der Arme (9) gegen Festpunkte anliegen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10) oder ähnliche Mittel einstellbar ausgebildet sind.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (5) durch Ausschnitte des Generatorgehäuses (1) greifen. .
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerböcke (4) außerhalb des Generatorgehäuses angeordnet sind.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenlager (3) einstellbar ausgebildet sind.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (11) gegenüber der Welle der elektrischen Maschine abgefedert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 300 073, 598 194, 895 018; schweizerische Patentschrift Nr. 114 570; französische Patentschriften Nr. 454 253, 1021775; britische Patentschrift Nr. 529 727.