DE68902406T2 - Vorrichtung zur laerm- und schwingungsdaempfung. - Google Patents

Description

• Für den Antrieb und die Steuerung von Arbeitsmaschinen der Gattung, welche Lader, Bagger und dgl. umfaßt, werden heutzutage in zunehmendem Maße verschiedene Arten der hydraulischen Kraftübertragung benutzt. Daraus ergeben sich beträchtliche Vorteile bezüglich Abnutzung, Steuerbarkeit usw . . Da die Maschinen jedoch immer größer werden, werden sogar die für den hydraulischen Antrieb erforderlichen Pumpen größer. Zahntriebpumpen werden z. B. benutzt, da sie im Vergleich mit ihrer Kapazität relativ niedrige Herstellungskosten aufweisen. Diese als auch andere Pumpen weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie kein absolut gleichmäßiges Fließen bewirken, sondern daß auch Pulsieren, Vibrationen und sogar Stöße auf treten, wobei die letzteren insbesondere bei Verwendung hoher Drücke auftreten. Diese Phänomene verursachen sowohl Vibrationen als auch Lärm, welche nicht nur für den Fahrer und die Umgebung eine Belästigung darstellen, sondern auch die Beanspruchung der Maschine vergrößern. Eine mögliche Art und Weise, dieses Problem zu lösen, besteht natürlich darin, Pulsierungsausgleichseinrichtungen vorzusehen. Diese sind jedoch sehr teuer, insbesondere dann, wenn der Arbeitsdruck hoch ist, d. h. einige 100 kp/cm². In diesem Zusammenhang muß auch berücksichtigt werden, daß für jede Maschine häufig nicht nur eine, sondern zwei oder drei Pumpen in Frage kämen auf diese Art und Weise einer Vibrationsdämpfung unterzogen zu werden.
• In der Vergangenheit wurden natürlich Versuche unternommen, Vibrationen in hydraulischen System zu dämpfen. So wird z. B. in MACHINE DESIGN, 14. Juni 1973, Seiten 138-143; J.E. Miller: "Silencing the noisy hydraulic system" auf Seite 141 "Wall thickness" festgestellt, daß die Rohrwandstärke von Bedeutung ist, da die Wärmintensität proportional zur Amplitude der vibrierenden Rohroberfläche ist. Eine vergrößerte Wanddicke gibt dem Kraftübertragungsweg einen beträchtlichen zusätzlichen Widerstand, wodurch Lärm verringert wird. Diese Lösung ist jedoch sehr kostspielig.
• In MACHINE DESIGN, 17. September 1970, Seiten 141-145; J.S. Noss: "Can you hear the hydraulics system?" wird darauf verwiesen, daß Resonanzen in der Rohranordnung ausgeschlossen werden können, indem Masse zur resonanten Länge hinzugefügt wird. Auf diese Art und Weise ist es insbesonders möglich, eine Dämpfung in einigen Frequenzbereichen zu erzielen, die Stöße in den heute geläufigen Systemen jedoch weisen ein sehr breites Frequenzspektrum auf, wodurch es sehr schwierig ist, diese zu dämpfen.
• In AUTOMATION, Vol. 22, Nr. 7, Juli 1975, Seiten 46-49; S.J. Skaistis et al.: "Nine ways to hush your hydraulic system" werden ebenfalls verschiedene Möglichkeiten der Dämpfung von Schall in und insbesondere aus hydraulischen Systemen beschrieben.
• Es ist auch bekannt, Luft- oder Gaskissen in einem hydraulischen System zum Auffangen von stoßartigen Schwankungen und dadurch natürlich auch des Lärms zu benutzen. Dies ist jedoch eine außerordentlich teuere Lösung und wird deshalb nicht in dem Maße benutzt, wie es der Fall sein sollte.
• Im Hinblick auf dieses Problem besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen zum Dämpfen vom in hydraulischen Kraftübertragungssystemen auftretenden Vibrationen, Stößen und Lärm in einer einfachen Art und Weise.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine oder mehrere der hydraulischen Leitungen des Systems mit einem Durchgangskanal oder einer Blindbohrung verbunden sind, welche in einem schweren und massiven Block mit einigen zehn Kilogramm, z. B. einem Block aus Gußeisen oder dgl. vorgesehen sind, so daß der schwere Block dämpfend wirkt.
• In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Kanal durch den Block einen größeren Durchmesser auf, als die Verbindungsleitungen. Statt dessen oder zusätzlich kann der Kanal abgewinkelt sein und können mehrere Kanäle in dem gleichen Block angeordnet sein. Da die Erfindung für schwere Arbeitsmaschinen geeignet ist, kann der Block direkt an dem Rahmen einer Maschine angebracht sein, welche das hydraulische Kraftübertragungssystem aufweist.
• Bevorzugterweise wird der Block aus einem unnachgiebigen Material oder einem Material mit einer hohen Dichte hergestellt. Der Block kann auch massiv sein.
• Es ist offensichtlich, daß dies eine Lösung mit vergleichsweise geringen Kosten ist, selbst wenn der Block einige 10 Kilogramm wiegen sollte. Die Kosten betragen nur einen Bruchteil derjenigen, die bei herkömmlichen Druck- und Vibrationsausgleichseinrichtungen auftreten. Die physikalische Erklärung für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Dämpfung ist im Augenblick der Abfassung dieser Schrift nicht bekannt - praktische Experimente jedoch haben das Funktionieren bestätigt.
• Die Erfindung ist natürlich nicht in allen Fällen anwendbar, in denen hydraulische Pumpen und Maschinen benutzt werden. Für die großen und schweren Arbeitsmaschinen als auch für stationäre hydraulische Maschinen spielen 100 Kilogramm mehr oder weniger jedoch keine Rolle, wobei es in einigen Fällen sogar wünschenswert ist, das Gewicht der Maschine zu erhöhen.
• Der für die Schalldämpfung verwendete Block kann gleichzeitig ein Gegengewicht bilden.
• Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt und werden durch die folgende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung offensichtlich werden.
• In der Zeichnung ist ein Gußeisenblock mit einem Gewicht von ca. 130 kg gezeigt. Von zwei Längsseiten aus, welche relativ zueinander einen Winkel einschließen, wurden Löcher mit einem Durchmesser von 24 mm derart gebohrt, daß sie sich treffen und insgesamt vier rechtwinklige Kanäle bilden. An diese wurden 3/4 Inch Anschlußelemente befestigt, so daß die Ölleitungen zu und von den Antriebs- und Steuermitteln jeweils durch diese Kanäle oder Leitungen verlaufen.
• Der gezeigte Block wurde direkt am Rahmen des Grab- Laders angebracht, welcher vorher in der Fahrerkabine einen Schallpegel von 90 dB aufwies. Der Schallpegel wurde danach gemessen und belief sich auf 71,6 dB - eine beträchtliche Dämpfung. In diesem Zusammenhang sollte auch erwähnt werden, daß die Fahrerkabine selbst direkt am Rahmen der Maschine befestigt war. Selbst bei einem lose auf dem Boden liegenden, aber mit der Maschinerie verbundenen Block wurde Dämpfung erzielt. Die verschiedenen Kanäle waren mit verschiedenen Steuer- und Antriebsmitteln in der Maschine verbunden, wobei die Dämpfung für entsprechende Teile des Lärms oder Teile der Vibrationen in entsprechenden Leitungen ebenso gut schien, unabhängig davon, ob die Leitungen miteinander zusammenfielen oder nicht. Der Block konnte mit anderen Worten gleichzeitig mehrere verschiedene Vibrationen dämpfen, welche auch verschiedene Druckpegel aufweisen konnten. Der Block kann, mit anderen Worten, eine Anzahl teurer Druckausgleichseinrichtungen ersetzen, wobei es möglicherweise nicht erwähnt werden müßte, daß die Verschleißwiderstandsfähigkeit des Blocks beinahe um einen Faktor "Unendlich" besser ist, als die der Druckausgleichseinrichtungen. Im untersuchten Fall wurde der Block am vorderen Ende der Maschine angebracht. Es ist möglicherweise denkbar, daß der Block in einigen Fällen eine schwingende Einheit darstellt, welche Vibrationen erzeugt, die wiederum derart an den Rahmen übermittelt werden, daß sie dazu benutzt werden können, die durch die Maschinerie hervorgerufenen Schwingungen auszulöschen.
• Der Block ist bevorzugterweise schwer, so daß seine Trägheitskräfte im Vergleich mit den zu dämpfenden hydraulischen Kräften und Vibrationen groß sind.
• Darüber hinaus ist das Material des Blocks groß, von hoher Dichte und bevorzugterweise selbst jeweils schall- und vibrationsdämpfend. Wie im vorhergehenden bereits erwähnt, wurde mit abgewinkelten Kanälen eine gute Wirkung erzielt. Es kann aber auch denkbar sein, daß die Wirkung durch weitere Abwinkelungen, welche einem längeren Weg des Kanals im Block entsprechen, verbessert wird. Bei Benutzung eines Materials mit einer geringeren Dichte, kann eine gute Wirkung vielleicht durch einen größeren Block erreicht werden.
• In der gezeigten Ausführungsform wurde nur ein Block für alle Leitungen oder Verbindungen benutzt, welche vibrationsgedämpft werden sollen. Es ist natürlich auch denkbar, falls es praktikabel ist, verschiedene Blöcke an verschiedenen Stellen der Maschine anzubringen. Vermutlich ist man dann dazu gezwungen, für die Dämpfung an allen Stellen vergleichsweise schwere Massen vorzusehen.
• Die abgewinkelten Kanäle in dieser Ausführungsform sind möglicherweise nicht notwendig. Vielleicht wird die Wirkung aber verbessert, wenn sozusagen der Vibrationstransfer von der hydraulischen Leitung auf das Material des Blocks durch Störungen in der hydraulischen Leitung in der einen oder der anderen Art und Weise erleichtert wird, entweder durch Abwinkelungen oder durch Drosselungen. Eine gute Dämpfung kann z. B. auch erzielt werden, wenn eine hydraulische verzweigte Leitung mit einem Blindloch im Material verbunden ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen, schlagenden Geräuschen und Lärm, welche bei einem hydraulischen Übertragungssystem erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere hydraulische Leitungen des Systems mit einem Durchgangskanal oder einer Blindbohrung verbunden sind, welche in einem schweren und massiven Block mit einigen zehn Kilogramm, beispielsweise einem Block aus Gußeisen o. dgl., vorgesehen ist, so daß der schwere Block dämpfend wirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch den Block einen größeren Durchmesser als die Verbindungsleitungen hat.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal abgewinkelt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kanäle in ein und dem gleichen Block angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Block direkt an einem Gestell einer Maschine angebracht ist, deren hydraulisches Übertragungssystem schallgedämpft werden soll.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Block aus einem unnachgiebigen Material oder einem mit einer hohen Dichte hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Block massiv ist.