DE1030594B - Mechanical oscillation system - Google Patents

Description

Mechanisches Schwingsystem Zur Schwingungserregung einer Arbeitsmasse ist es bekannt, einen Unwucht-Schwingungserreger, also einen mittels einer umlaufenden exzentrischen Masse wirkenden Schwingungserreger, mit der Arbeitsmasse schwingbar zu verbinden, und zwar in der Weise, daß die Arbeitsmasse den Schwingungserreger mittels einer Koppelfedfer trägt. Der Schwingungserreger wirkt also hierbei als schwingende Gegenmasse zur Arbeitsmasse. Ferner sind hierbei die Koppelfederung, die Arbeitsmasse und die Masse des Schwingungserregers so bemessen, daß die Eigenfrequenz der Schwingung, mit der die Gegenmasse und die Arbeitsmasse gegeneinanderschwingen, gleich oder annähernd gleich der Betriel)sfrequenz des Schwingungserregers ist.Mechanical oscillation system For the oscillation excitation of a working mass it is known to use an unbalance vibration exciter, that is to say one by means of a rotating one Eccentric mass acting vibration exciter, can be oscillated with the working mass to connect, in such a way that the working mass is the vibration exciter carries by means of a coupling spring. The vibration exciter thus acts as a oscillating counter mass to the working mass. Furthermore, the coupling suspension, dimension the working mass and the mass of the vibration exciter so that the natural frequency the oscillation with which the counter mass and the working mass oscillate against each other, is equal to or approximately equal to the operating frequency of the vibration exciter.

Bei Schwingsystemen mit elektromagnetischem Schwingungserreger, der aus einem Elektromagnet und einem ihm gegenüber schwingbar angeordneten Anker besteht, wird meistens die zu erregende Arbeitsmasse starr mit dem Schwingungserreger verbunden. In vibration systems with electromagnetic vibration exciter, the consists of an electromagnet and an armature arranged opposite it so that it can oscillate, the working mass to be excited is usually rigidly connected to the vibration exciter.

Die Erfindung geht von einem weiterentwickelten älteren Vorschlag aus, nämlich von einem mechanischen Schwingsystem, dessen Arbeitsmasse wenigstens einen elektromagnetischen Schwingungserreger mittels einer Roppelfedter trägt, welcher Schwingungserreger aus dem Elektromagnet und einem ihm gegenüber schwingbar angeordneten Anker besteht. Erfindungsgemäß sind die Arbeitsmasse bzw. - bei einer Mehrzahl von Erregern der dem einzelnen Erreger zugewiesene Anteil der Arbeitsmasse, die Koppelfederung und die Gesamtmasse des Erregers derart bemessen, daß die Eigenfrequenz des aus diesen Teilen gebildeten Schwingungssystetns gleich oder nahezu gleich der Betriebsfrequenz ist. The invention is based on a further developed older proposal from, namely from a mechanical oscillating system, whose working mass at least carries an electromagnetic vibration exciter by means of a Roppelfedter, which Vibration exciter from the electromagnet and one arranged opposite to it so that it can oscillate Anchor exists. According to the invention, the working mass or - with a plurality of Exciters the proportion of the working mass assigned to the individual exciter, the coupling suspension and the total mass of the exciter dimensioned such that the natural frequency of the Schwingungssystetns formed these parts equal to or almost equal to the operating frequency is.

Bei dem Erfindungsgegenstand ist demnach die Betriebsfrequenz übereinstimmend mit dem eingangs erwähnten Stand der Technik festgelegt. Abweichend hiervon wird jedoch statt eines Unwucht-Schwingungserregers ein elektromagnetischer Schwingungserreger der bezeichneten Bauart verwendet. Dadurch entsteht sowohl gegenüber dem bekannten Schwingsystem mit starr an der Arbeitsmasse befestigtem elektromagnetischem Erreger wie gegenüber der Anordnung nach dem genannten älteren Vorschlag der erhel>liche Vorteil. daß sich auch bei großen Schwingungsamplituden der Arbeitsmasse die Größe des l.uftspaltes zwischen Magnet und Anker des elektromagnetischen Schwingungserregers nur sehr wenig wandert. Dies ist namentlich bei der Schwingungserr& gung größerer Arbeitsinassen von Vorteil, wie z. B. bei der Schwingungserregung großer und schwerer Tragplatten und Tragbalken, ebenso aber auch bei lelielig anders geformten großen Arbeitsmassen. In the subject matter of the invention, the operating frequency is therefore the same with the prior art mentioned at the beginning. Deviating from this is however, instead of an unbalance vibration exciter, an electromagnetic vibration exciter of the designated type is used. This creates both opposite to the known Oscillating system with an electromagnetic exciter rigidly attached to the working mass as compared to the arrangement according to the older suggestion mentioned, the one which is evident Advantage. that even with large oscillation amplitudes of the working mass, the size the air gap between the magnet and armature of the electromagnetic vibration exciter very little wanders. This is particularly greater for the generation of vibrations Working inmates beneficial, such as B. in the vibration excitation larger and heavier Support plates and support beams, but also in the case of any other large ones Working masses.

Dem Schwingsystem nach der Erfindung gleicht äußerlich noch ein anderes bekanntes Schwingsystem, und zwar ein derart aufgebautes Schwingsystem aus zwei Massen und zwei Arbeitsfedern, daß die eine Arbeitsfeder die Arbeitsmasse schwingblar mit dem Fundament verbindet, während die zweite Arbeitsfeder die Arbeitsmasse mit einer schwingbaren Hilfsmasse verbindet. und wol)ei ein elektromagnetischer, aus Magnet und Anker bestehender Schwingungserreger mit seinem einen Teil (Magnet oder Anker) starr mit der Hilfsmasse und mit seinem anderen Teil starr mit dem Fundament verbunden ist. Die Gesamtmasse des Erregers ist also bei dieser Anordnung unendlich groß, so daß die für diese Anordnung bekannten Bemessungsangaben für die Bemessung des Schwingsystems nach der Erfindung keine Anregung geben können. The oscillating system according to the invention is externally similar to another one known oscillation system, namely an oscillation system constructed in this way from two Masses and two working springs, so that one working spring oscillates the working mass connects to the foundation, while the second working spring connects the working mass with an oscillating auxiliary mass connects. and wol) ei an electromagnetic one Magnet and armature existing vibration exciter with its one part (magnet or Anchor) rigid with the auxiliary mass and with its other part rigid with the foundation connected is. The total mass of the exciter is infinite with this arrangement large, so that the ratings known for this arrangement for the dimensioning of the oscillation system according to the invention can not give any stimulus.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigt die Fig. 1 zunächst ein bekanntes Schwingsystem, bei dem die Arbeitsmasse, im vorliegenden Falle ein Balken 1, mit einem elelotromagnetischen Scbwingungserreger 2 starr verbunden ist, und zwar derart, daß das Gehäuse des Schwingungserregers an dem Balken 1 angeflanscht und der Elektromagnet 3 des Schwingungserregers starr mit dem Gehäuse verbunden ist, während der den Magnetpolen vorgelagerte Anker 4 gegenüber dem Magnet scbwingbar angeordnet ist, beispielsweise mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Feder zur Verbindung zwischen Magnet und Anker. To explain the invention, FIG. 1 initially shows a known one Oscillating system in which the working mass, in the present case a beam 1, with an electromagnetic vibration exciter 2 is rigidly connected in such a way that that the housing of the vibration exciter flanged to the beam 1 and the electromagnet 3 of the vibration exciter is rigidly connected to the housing, while the magnetic poles upstream armature 4 is arranged scbwingbar with respect to the magnet, for example by means of a spring not shown in the drawing for connecting between Magnet and anchor.

Da der Schwingungserreger 2 an dem Balken 1 starr befestigt ist, so wird die Masse des zu Schwingungen zu erregenden Balkens, also die Arbeitsmasse, durch die Masse des Gehäuses und des Elektroinagnets noch vergrößert, und es dient gegenüber dieser vergrößeren Arbeitsmassse als Gegenmasse lediglich die kleine Masse des Ankers 4. Da sich nun bekanntlich die Schwingungsweiten zweier gegeneinanderschwingender Massen eines Schwingsystems in ihrer Größe umgekehrt verhalten wie die Größe der beiden Massen, so führt der Anker 4 zwar sehr große Schwingungsweiten aus, der Balken 1 mit dem Schwingungserreger jedoch nur sehr kleine Schwingungsweiten. Since the vibration exciter 2 is rigidly attached to the beam 1, so the mass of the bar to be excited to vibrate, i.e. the working mass, enlarged by the mass of the housing and the electromagnet, and it serves compared to this larger working mass, only the small mass acts as a counter mass of the anchor 4. As is now known the oscillation amplitudes of two mutually oscillating masses of an oscillating system behave inversely in terms of their size like the size of the two masses, the armature 4 indeed has very large oscillation amplitudes off, the beam 1 with the vibration exciter, however, only very small oscillation amplitudes.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schwingsystems nach der Erfindung. Der zu Schwingungen zu erregende Balken 1 und der Schwingungserreger 2 mit dem Magnetkern 3 und dein Anker 4 sind die gleichen wie in Fig. 1. Unterschiedlich ist jedoch, daß der Schwingungserreger 2 mit dem Balken 1 nicht fest verbunden ist, sondern an ihm mittels der Koppelfeder 5 angehängt ist. Die Arbeitsmasse trägt also mittels der Koppelfeder den elektromagnetischen Schwingungserreger. Außerdem sind die Masse des zu erregenden Balkens 1 die Koppelfeder 5 und die Gesaintmasse des aus den Teilen 3 und 4 bestehenden Erregers 2 so bemessen, daß die oben angegebene Abstimmung des Schwingsysteins auf die Betriebsfrequenz erfüllt ist. Die Schwingbewegungen des Schwingungserregers 2 übertragen sich also über die Koppelfeder auf den Balken 1. Die besondere Anordnung und Abstimmung nach der Erfindung hat aber gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 die Wirkung, daß die Schwingungsweiten des Balkens nicht mehr durch das Gewicht des Schwingungserregers verriiigert, sondern im Gegenteil zu erheblicher Größe gebracht werden. Denn die Gegenmasse zu dem Balken 1 ist jetzt nicht mehr nur die kleine Ankermasse 4, sondern die Gesamtmasse des Schwingungserregers 2 mit allen seinen Einbauteilen. Insbesondere aber ergibt sich bei diesen Schwingsystem nach der Erfindung der wesentliche Vorteil, daß sich beim Schwingen des Ankers 4 gegenüber dem Magnetkern 3 die Größe des Luftspaltes zwischen diesen beiden Teilen nur so wenig verändert, daß diese Veränderung praktisch kaum oder überhaupt nicht wahrgenommen werden kann. Die erregende Magnetkraft hat also weiter nichts zu tun, als der Massenkraft des Ankers, die durch die Bewegung des gesamten Schwingungserregers entsteht, das Gleichgewicht zu halten. Fig. 2 shows an embodiment of the oscillating system according to the invention. The bar 1 to be excited to vibrate and the vibration exciter 2 with the magnetic core 3 and your armature 4 are the same as in Fig. 1. Different is, however, that the vibration exciter 2 is not firmly connected to the beam 1, but is attached to it by means of the coupling spring 5. So the working mass carries the electromagnetic vibration exciter by means of the coupling spring. Also are the mass of the beam to be excited 1, the coupling spring 5 and the total mass of the from parts 3 and 4 existing exciter 2 dimensioned so that the above Matching of the oscillating system to the operating frequency is fulfilled. The swinging movements of the vibration exciter 2 are transmitted to the bar via the coupling spring 1. The special arrangement and coordination according to the invention has however opposite the arrangement according to FIG. 1 has the effect that the amplitudes of the beam do not oscillate more reduced by the weight of the vibration exciter, but on the contrary be brought to a considerable size. Because the counter mass to the beam 1 is now no longer just the small anchor mass 4, but the total mass of the vibration exciter 2 with all its built-in parts. In particular, however, results from this oscillation system According to the invention, the essential advantage that when the armature 4 compared to the magnetic core 3, the size of the air gap between these two parts only changed so little that this change is practically hardly or not at all can be perceived. The exciting magnetic force has nothing more to do, than the inertia force of the armature caused by the movement of the entire vibration exciter arises to keep the balance.

Bei den bisherigen Betrachtungen war angenommen worden, daß die zu Schwingungen zu erregende große Masse, die Arbeitsmasse, in sich vollkommen steif ist; theoretisch ist dies zwar niemals der Fall, doch kann es in sehr vielen Fällen praktisch als gegeben angenommen werden. Ist aber die Betriebsmasse, beispielsweise ein langer Tragbalken für zu rüttelnde Betonformen, nicht biegungssteif, so wird er je nach seiner Länge die verschiedensten. Schwingungsformen annehmen. Um auch in solchen Fällen das Schwingungssystem nach der Erfindung verwenden zu können, ist es lediglich erforderlich, die in Fig. 2 gezeigte Anordnung zu vervielfachell, also längs der Arbeits masse eine Mehrzahl von Schwingungserregern mittels je einer Koppelfeder anzubringen, und jeden Schwingungserreger mit dem ihm zugewiesenen Anteil der Arbeitsinasse und der zugehörigen Koppelfeder als ein eigenes Schwingsystem anzusehezl und abzustimmen. Bei der Abstimmung wird man anstreben, daß die Schwingfrequenz aller Arbeitsmassenanteile wenigstens annähernd die gleiche ist. In the previous considerations it was assumed that the to Large mass to be excited, the working mass, in itself completely rigid is; theoretically this is never the case, but it can in very many cases practically be taken for granted. But is the operating mass, for example a long support beam for concrete forms to be vibrated, not rigid, so becomes it varies according to its length. Assume waveforms. To also to be able to use the vibration system according to the invention in such cases, it is only necessary to use the one shown in FIG Arrangement too multiple, so along the working mass a plurality of vibration exciters by means of one each To attach coupling spring, and each vibration exciter with the proportion assigned to it the work inasse and the associated coupling spring as a separate oscillation system to be viewed and voted on. When tuning, one will strive for the oscillation frequency of all working mass proportions is at least approximately the same.

In welcher Weise bei der Anordnung nach der Erfindung die Betnebsmasse selbst gegenüber dem Fundamen abgestützt ist, ist an sich gleichgültig, sofern nur die Federmittel, mit welchen die Betriebsmasse schwingfähig gelagert ist, weich genug gegenüber der als Arbeitsfeder wirkenden Koppel feder 5 sind, so daß sie also in die Schwingung der Anordnung praktisch nicht eingehen. In what way the Betnebsmasse in the arrangement according to the invention is itself supported against the foundation is in itself indifferent, provided that only the spring means with which the operating mass is mounted so that it can oscillate, soft enough to act as a working spring coupling spring 5 are so that they practically do not go into the oscillation of the arrangement.

Eine wesentliche Voraussetzuiig des Schwingsystems nach der Erfindung ist, daß die Arbeitsmasse den elektromagnetischen Schwingungserreger mittels einer Koppelfeder trägt. Bei dem Beispiel der Fig. 2 ist dies dadurch erreicht, daß der Erreger mittels der Koppelfeder an der Arbeitsinasse schwingbar aufgehängt ist; das gleiche würde natürlich auch dann erreicht sein, wenn der Erreger mittels der Koppelfeder auf der Arbeitsmasse sdlwingbar aufgestützt wäre. Ferner kann bei der praktischen Anwendung des Schwiiigsystems nach der Erfindung als Koppelfeder 5 auch eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Federelemente vorgesehen werden; die Federkonstante der Koppelfeder ist dann entsprechend der Gesamtheit der Federelemente festzulegen. An essential requirement of the oscillation system according to the invention is that the working mass the electromagnetic vibration exciter by means of a Coupling spring carries. In the example of FIG. 2, this is achieved in that the Exciter is suspended swingably by means of the coupling spring on the work body; The same would of course also be achieved if the pathogen was by means of the Coupling spring would be supported sdlwingbar on the working mass. Furthermore, the practical application of the Schwiiig system according to the invention as a coupling spring 5 also a plurality of spring elements arranged parallel to one another are provided; the spring constant of the coupling spring is then corresponding to the entirety of the spring elements to be determined.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Mechanisches Sdlwingungssystem, dessen Arbeitsmasse wenigstens einen elektromagnetischen Schwingungserreger mittels einer Koppelfeder trägt, welcher Schwingungserreger aus dem Elektromagnet und einem ihm gegenüber schwingbar angeordneten Anker besteht. dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmasse bzw. - bei einer Mehrzahl von Erregern - der dem einzelnen Erreger zugewiesene Anteil der Arbeitsmasse, die Koppelfederung und die Gesamtmasse des Erregers derart bemessen sind, daß die Eigenfrequenz des aus diesen Teilen gebildeten Schwingungssystems gleich oder nahezu gleich der Betriebsfrequenz ist. PATENT CLAIM Mechanical vibration system, its working mass at least one electromagnetic vibration exciter by means of a coupling spring carries which vibration exciter from the electromagnet and one opposite it oscillating armature consists. characterized in that the working mass or - in the case of a plurality of pathogens - the proportion assigned to the individual pathogen the working mass, the coupling suspension and the total mass of the exciter are dimensioned in this way are that the natural frequency of the vibration system formed from these parts is equal to or nearly equal to the operating frequency. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 677 509, schweizerische Patentschrift Nr. 251 491; USA.-Patentschrift Nr. 2 353 492; deutsche Patentanmeldungen p 56058 IX/42s, 5 462 IXi42s, L 6220 XI/81 e. Documents considered: German Patent No. 677 509, Swiss Patent No. 251 491; U.S. Patent No. 2,353,492; German patent applications p 56058 IX / 42s, 5 462 IXi42s, L 6220 XI / 81 e.