DE2031152A1 - Schwingungstilger - Google Patents

Schwingungstilger

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DE2031152A1 DE19702031152 DE2031152A DE2031152A1 DE 2031152 A1 DE2031152 A1 DE 2031152A1 DE 19702031152 DE19702031152 DE 19702031152 DE 2031152 A DE2031152 A DE 2031152A DE 2031152 A1 DE2031152 A1 DE 2031152A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/53Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically
    • F16F9/535Magnetorheological [MR] fluid dampers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
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Description

  • Schwingungstilger Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger für Schwingungen, wie sie an mechanischen schwingfähigen Gebilden, z.B. Beder-Masse-Systemen in stb'render Weise auftreten. Es sind Schwingungstilger bekannt, die im wesentlichen aus kraftschlüssig, insbesondere mittels Federn mit dem schwingenden System verbundenen Massen bestehen, wobei Masse und Federkraft so gewählt sind, daß eine Phasenverschiebung der Schwingungen des schwingungstilgenden Feder-Masse-Systems gegenüber den zu tilgenden Schwingungen des Bezugssystems auftritt, die im optimalen Fall zur weitgehenden Dämpfung bzw. Tilgung der Störschwingung führt.
  • Ein anderes Prinzip der Schwingungstilgung beruht auf der Verdrängung von Flüssigkeit von einem in ein anderen Raum durch Drosselstellen. Derartige bekannte Schwingungstilger sind Jedoch relativ aufwendig im Aufbau, in ihrer Wirksamkeit von Umgebungseinflüssen, insbesondere der Temperatur abhängig, und nicht ohne Rückwirkung auf das schwingende System. Insbesondere zur Schwingungstilgung bei den relativ kleinen Baueleme:aten der pneumatischen Technik, wie Feindruckgebern, Verstärkern, ltompensationsmeßwerken, die selbsterregte schwingfähige Gebilde darstellen, tritt die Forderung auf, einen Schwingungstilger möglichst kleiner Abmessung und möglichst einfachen Aufbaus zu schaffen, dessen Rückwirkungen auf das schwingende System vernachlAssigbar und der in seiner Wirkung von den Umwelteinfltlssen weitgehend anabhkagig ist.
  • Ein Schwingungstilger, der die obengenannten Forderungen erfüllt, wird gemäß der Erfindung dargestellt durch einen magnetisch an das schwingende System gefesselten Körper als Masse, deren Relativbewegung mit Hilfe der YerdrSaç gung eines Fluids im Luftspalt dämpfbaristQ Durch die Verwendung der magnetischenfesselung werden die bisher üblichen Federn mit ihren nichtlinearen Kennlinienund Aufhängungsproblemenvermieden. Wird zur magnetischen Fesselung ein mit dem schwingenden System fest verbunde ner Permanentmagnet und als magnetisch gefesselter Korper vorzugsweise eine Kugel aus ferromagnetischem Naterial verwendet, so stellt dies eine besonders einfache Anordnung eines Schwingungstilgers dar, der in allen Lagen verwendbar ist. Anstelle der Kugel kann im 3edarfsfallbei spielsweise bei größerer linearer Erstreckung des schwin- -genden Systems auch ein Zylinder oder ein anderes, rotationssymmetrisches Gebilde treten0 Zur Erläuterung der Erfindungsind ein den Figuren 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt und im folgenden beschriebenO Figur 1: An einem Teil 1 des schwingenden Systems dessen Störschwingung, deren Richtung der rechts gezeichnete Doppelpfeil andeutet, beseitigt werdensoll, ist der Schwingungstilger 2 mit Hilfe der Verbindungsstücke 3 befestigt.
  • Der Schwingungstilger 2 besteht aus einem permanentmagnetischen Ring 4, dessen magnetische Achse in Schwingungsrichtung ausgerichtet ist. Innerhalb des permanentmagnetischen Rings 4 befindet sich eine Kugel 5 aus Stahl, die dort magnetisch in der Schwebe gehalten wird-. Der Durchmesser der Kugel 5 ist wenig kleiner als der Innendurchmesser des permanentmagnetischen Rings 4, es bildet sich so ein Luftspalt 6 zwischen den beiden Teilen 4 und 5. Die Masse der Kugel 5 und die Stärke der magnetischen Fesselung mittels des permanentmagnetischen Rings 4 ist so gewählt, daB~bei der Erregung des Schwingungstilgersystems über Teil 1 des schwingenden Systems, dessen Störschwingung zu tilgen ist, infolge der Massenträgheit der Kugel 5 eine Schwingung entsteht, die etwa von gleicher Frequenz wie die Störschwingung; Jedoch im optimalen Fall um 1800 phasenverschoben ist. Die Störschwingung wird stark gedämpft oder gänzlich getilgt. Zur besseren knpassungsmöglichkeit der Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 2 an die der Störschwingung ist darüberhinaus vorgesehen, daß durch die Relativbewegung der Kugel 5 im Magnetfeld des permanentinagnetischenRings 4 bei Anregung durch Teil 1 des schwingenden Systems ein im Luftspalt 6 befindliches Fluid verdrängt wird. Das im Luftspalt 6 befindliche Fluid kann gasförmig, im einfachsten Falle Luft, sein, oder eine Flüssigkeit entsprechend zu wählender Viskosität, beispielsweise Öl. Das Fluid bewirkt gleichzeitig eine Dämpfung der Relativbewegung der Kugel 5. Das Fluid ist in dem aus zwei kugelkalottenförmigen Teilen bestehenden Kugel 5 und permanentmagnetischen Ring 4 umschließenden Behälter 7 eingeschlossen.
  • Figur 2: Hier ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. An dem Teil 1 des schwingenden Systems ist der Schwingungstilger 2 befestigt. Die Störschwingung ist, wie auch in Figur 1, in Richtung des Doppelpfeils angenommen. Der mit dem Teil 1 fest verbundene Permanentmagnet ist als eine Art Topfmagnet 8 ausgeführt und besteht aus dem linear magnetisierten Magnetkern 9 und einem topfförmigen Polschuh 10, der bewirkt, daß die Pole des Magneten 8 sich in einer Ebene 11 befinden. Diese Ebene 11 ist vorzugsweise senkrecht zur Schwingungsebene des Teils 1 angeordnet. Um eine plane Fläche in der Ebene 11 zu erhalten, sind die Zwischenräume zwischen Magnetkern 9 und Polschuh 10 mit paramagnetischem Material 12 ausgefüllt. Als die magnetisch gefesselte Masse des Schwingungstilgers 2 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Kugel 5 aus Stahl vorgesehen, die der Polebene 11 in der Gegend der höchsten Feldliniendichte anliegt. Der zwischen der Polebene 11 und einem Teil der Oberfläche der Kugel 5 gebildete keilringförmige Luftspalt 6' kann, um eine oben beschriebeneDämpfung der Relativbewegung der Kugel 5 und eine Anpassung an die Frequenzforderungen zu erreichen, mit einer Dämpfungaflüssigkeit 13 als Fluid gefüllt sein. Bei dieser Ausführungsart ist eine Dämpfungsflüssigkeit 13 mit höherer Viskosität und hoher Adhäsion zu wählen, um ein Ablaufen des Fluids zu vermeiden. Es können auch thixotrope Fluide verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich hier eine Dämpfungsflüssigkeit 13 erwiesen, die in feinster Form dispergiertes Eisen enthält und die sich im Magnetfeld nicht entmischt. Diese Eisendispersion ist auch bei der Anordnung nach Figur 1 mit Vorteil verwendbar, weil sie im Luftspalt 6 magnetisch gehalten wird, so daß ein dichtes Gehäuse 7 überflüssig ist und der Buftspalt 6 größer gewählt werden kann. Um bei dem Beispiel nach Figur 2 ein Abstreifen der Kugel 5 zu verhindern, ist der Schwingungstilger 2 mit einem leichten Gehäuse 14, beispielsweise aus Drahtgeflecht versehen.
  • Bei der Wahl eines Fluids für die Dämpfung bei allen Ausführungsarten ist zu beachten, daß seine Viskosität möglichst von Umgebungseinflüssen, insbesondere Temperatur, unabhängig ist, da sonst Änderungen der Tilgungswirkung des Schwingungstilgers auftreten können.
  • 6 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. chwingungstilger gekennzeichnet durch ein magnetisch an das schwingende System gefesselter Körper als Masse, den Relativbewegung mit Hilfe der Verdrängung eines Fluids im Luftspalt dämpfbar ist.
  2. 2. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein rotationssymmetrisches Gebilde ist.
  3. 3. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem schwingenden System (1) ein Permanentmagnet (4, 8) fest verbunden ist.
  4. 4. Schwingungstilger nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet als Ring (4) ausgebildet und mit seiner magnetischen Achse in Schwingungsrichtung ausgerichtet ist und daß eine Kugel (5) innerhalb des Rings (4) einen Luftspalt (6) bildend magnetisch gehalten ist; und daß Ring (4) und Kugel (5) von einem das Fluid enthaltenden Gehäuse (7) umgeben sind.
  5. 5. Schwingungstilger nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet als Topfmagnet (8) ausgebildet ist, dessen Pole mit Hilfe von Polschuhen (10) in einer vorzugsweise zur Schwingungsebene senkrechten Polebene (11) angeordnet sind und daß die Kugel (5) der Polebene (11) in der Gegend größter Feldliniendichte anliegt und der dadurch gebildete keilringförmige Luftspalt (6') mit dem dämpfenden Fluid erfüllt ist.
  6. 6. Schwingungstilger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dämpfende Fluid im Luftspalt (6, 6t) eine Eisen in dispergierter Form enthaltende Flüssigkeit mit von Umgebungseinflüssen unabhängiger Viskosität ist.
    L e e r s e i t e
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DE2031152B2 DE2031152B2 (de) 1974-05-02
DE2031152C3 DE2031152C3 (de) 1974-12-05

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