DE1232381B - Schwingarbeitsmaschine mit erschuetterungsfreier Lagerung - Google Patents

Description

• Schwingarbeitsmaschine mit erschütterungsfreier Lagerung Es ist bekannt, Schwingarbeitsmaschinen zum Fördern und Sieben eines körnigen Schüttgutes derart zu betreiben, daß der zum Fördern oder Sieben vorgesehene Trog, die Nutzschwingmasse, zu linearen Schwingungen angeregt wird, deren Schwingrichtung mit dem Förderboden einen Winkel einschließt, so daß das Fördergut unter diesem Winkel geworfen wird und als Summe dieser sogenannten Mikrowurfbewegungen eine stetige Förderung erfolgt. Der Wurfwinkel liegt üblicherweise für Förderrinnen zwischen 20 und 300, für Siebmaschinen zwischen 35 und 450.
• Es ist weiter bekannt, derartige Maschinen mit einer Gegenmasse zu versehen und den Schwingantrieb so zwischen Nutz- und Gegenmasse anzuordnen, daß die Erregerkräfte in gleicher Größe, jedoch gegenphasig auf beide Massen wirken. Dies kann erfolgen, indem das Hauptlager eines Schubkurbelantriebes an der Gegenmasse, das freie Ende der Kurbelschwinge an der Nutzmasse befestigt werden.
• Zur Einsparung von Erregerkraft ist es üblich, zwischen den beiden Massen Arbeits- oder Speicherfedern anzuordnen, die so bemessen sind, daß die Eigenfrequenz des Zwei-Massen-Schwingsystems, bestehend aus Nutzmasse, Gegenmasse und Arbeitsfedern, gleich oder annähernd gleich der Erregerfrequenz ist, so daß Massen- und Federkräfte annähernd gleich sind, der Antrieb also nur die zur Überwindung der Dämpfung erforderlichen Kräfte aufzubringen hat.
• Ein solches System ist, da alle auftretenden Kräfte als innere Kräfte zu betrachten sind, ohne Kraftwirkung nach außen. Praktisch ist es nun allerdings notwendig, die Schwingarbeitsmaschine auf einer Unterstützungskonstruktion zu lagern, wozu zweckmäßig Druckfedern zwischen Maschine und Auflager vorgesehen werden. Diese Federn werden durch die schwingende Maschine ausgelenkt und übertragen auf die Stützkonstruktion Schwingungskräfte, die gleich dem Produkt aus ihrer Steifigkeit in Schwingrichtung und der Größe der Auslenkung sind.
• F i g. 1 zeigt die Prinzipskizze einer solchen Schwingarbeitsmaschine, bestehend aus Nutzmasse 1, Gegenmasse 2, Arbeitsfedern 3, Schubkurbelantrieb 4 und Abstützfedern 5. Zur Führung der Schwingrichtung von Nutz- und Gegenmasse sind zusätzlich Lenker 6 angedeutet.
• F i g. 2 zeigt eine übliche Ausführung der Arbeits-und Abstützfedern. Als Arbeitsfedern sind Schubgummiplatten 7 vorgesehen, wobei zweckmäßig zwei solcher Elemente zwischen einer an der Gegenmasse angebrachten Halterung 8 und einem mit der Nutz- masse verschraubten Schubprofil 9 unter Druckvorspannung eingeschoben sind. Die kraftlose Mittellage der Schubfedern ist voll ausgezogen gezeichnet, eine Endstellung der Schwingung (größte Annäherung beider Massen) unterbrochen.
• Die Zeichnung zeigt weiter in Mittellage und größter Auslenkung eine als Gummidruckpuffer ausgebildete Abstützfeder 10, die über Führungszapfen 11, 12 mit der Gegenmasse und der Auflagerfläche befestigt ist.
• Grundsätzlich könnten die Abstützfedern auch an der Nutzmasse befestigt werden. Da die zur Erzielung der Fördergeschwindigkeit bei Schubkurbelförderern möglichen Schwingweiten zwischen 10 und 25 mm liegen, die Schwingungskräfte der Federn aber den Schwingamplituden verhältnisgleich sind, verbietet sich eine solche Anordnung mit Rücksicht auf die Erschütterung der Umgebung.
• Werden die Stützfedern aber an der Gegenmasse angebracht, so wird eine wesentliche Verringerung der übertragenen Schwingungskräfte nur erzielt, wenn das Gewicht der Gegenmasse als ein Vielfaches des Gewichtes der Nutzmasse gewählt wird, da nämlich die Schwingamplituden von Nutz- und Gegenmasse im umgekehrten Verhältnis ihrer Gewichte stehen.
• Üblich sind Massenverhältnisse von 3:1 und darüber.
• Bei der Bemessung der Stützfedern treten die folgenden Schwierigkeiten auf: Einerseits erfordert ein guter Isolierwirkungsgrad eine weiche Feder (geringe Federsteifigkeit). Andererseits ist die Belastung der Feder durch die zulässigen Spannungen begrenzt. Bei großem Gesamtgewicht infolge eines hohen Massenverhältnisses (Gegenmasse zu Nutzmasse) wird der Vorteil der geringeren Auslenkungsamplitude durch den Nachteil der erforderlichen größeren Belastungsfläche und damit größeren Steifigkeit der Stützfeder wieder aufgewogen, falls der Aufwand für die Stützfedern in tragbaren Grenzen bleiben soll. Man ist daher gezwungen, mit Rücksicht auf die zu erwartenden Restkräfte die Schwingamplitude der Gegenmasse dadurch in Grenzen zu halten, daß auch die Nutzschwingweite begrenzt wird.
• Praktisch arbeiten Schwingförderer der beschriebenen Bauart mit Schwingweiten nicht über 12 bis 15 mm bei Massenverhältnissen nicht unter 3 1.
• Nun ist es bekannt, daß bei gleichen Schwingungskräften, d. h. gleicher Schwingbeschleunigung, die Maschine mit größerer Amplitude (bei höherer Frequenz) größere Fördergeschwindigkeiten und damit größere Leistungen erzielt. Der Verzicht auf hohe Nutzschwingweiten mit Rücksicht auf die Kleinhaltung der Restkräfte ist also gleichbedeutend mit einem schlechteren Gesamtwirkungsgrad der Maschine.
• Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, eine Schwingarbeitsmaschine mit möglichst hoher Nutzschwingweite bei geringem Gesamtgewicht und damit Anwendbarkeit auch bei schwacher Unterstützungskonstruktion mit geringem Aufwand herzustellen, wenn man die aus Nutzmasse, Gegenmasse und zwischengeschalteten Schubgummifedern aufgebaute Schwingarbeitsmaschine derart lagert, daß das Gesamtgewicht der Maschine über eine Tragkonstruktion, die in der auslenkungsfreien Ebene eines Teils der Schubgummifedern angebracht ist, auf die Stützfedern absetzt.
• F i g. 3 zeigt als Beispiel einen Schubgummianschluß, dessen obere Gummiplatte 13, dessen Schubprofil zum Anschluß an die Nutzmasse 14 und dessen Halterung an der Gegenmasse 15 im wesentlichen mit dem üblichen Anschluß nach F i g. 2 übereinstimmen. Gezeichnet sind die Lagen in den jeweiligen Umkehrpunkten der Schwingbewegung, und zwar ist die obere Endlage ausgezogen, die untere unterbrochen gezeichnet. Die auslenkungsfreie Ebene der oberen Gummiplatte ist strichpunktiert gezeichnet. Die Lage dieser Ebene läßt sich errechnen aus dem Verhältnis der Schwingamplituden.
• Ist A,... die Amplitude der Gegenmasse, AN... . . zu die Amplitude der Nutzmasse, MG . . die Gegenmasse, .... . die Nutzmasse und sind weiter HN und HG die Teilhöhen der Gummiplatte zwischen der auslenkungsfreien Ebene und den Anschlußflächen an das Schubprofil zur Nutzmasse bzw. die Halterung an der Gegenmasse, so folgt: HN = AN = MG HG AG - MN Die untere Schubgummiplatte der Fig.2 ist in Fig.3 aufgeteilt in zwei Teilfedern 16, 17 durch eine in Höhe der auslenkungsfreien Ebene eingeschobene Zwischenplatte 18, die ihrerseits wieder auf den Stützfedern 19 (z. B. Gummidruckfedern) gelagert ist.
• Entsprechend der theoretisch gleich Null zu setzenden Auslenkung der Zwischenplatte verschwinden auch die über die Druckfeder übertragenen Schwingungskräfte.
• Es muß nun allerdings berücksichtigt werden, daß durch die Dämpfung des Fördergutes auf dem Rinnentrog auch periodische Kräfte auftreten, die nicht in Schubrichtung der Schubgummifedern fallen.
• Diese haben infolge der durch sie bewirkten zusätzlichen Schwingbewegungen geringe Restkräfte in den Fußpunkten der Druckfedern zur Folge. Obgleich diese Kräfte gegenüber den kompensierten Massenkräften der Maschine verschwindend klein sind, empfiehlt es sich, die Zwischenplatte über Druckfedern zu lagern, da anderenfalls diese Dämpfungskräfte bei starrem Anschluß der Zwischenplatte an den Unterbau voll übertragen würden. Es sind aber auch Fälle möglich, in denen der starre Anschluß vorzuziehen ist, etwa bei Vorhandensein eines stabilen und schwingungssteifen Unterbaues und bei sehr langen Maschinen, bei denen die Gefahr von Biegeeigenschwingungen besteht, die durch den Anschluß an den Unterbau beseitigt wird.
• Weiter ist zu berücksichtigen, daß durch das Eigengewicht der Maschine die Schubgummifedern oberhalb der Zwischenplatte eine Druckvorspannung erhalten. Diese ist zur Erhöhung der Schubbelastbarkeit erwünscht und wird auch bei allen üblichen Schubgummiarbeitsfedern durch entsprechende statische Pressung vorgesehen.
• Die durch die Unterteilung erhaltenen Teilfedern weisen die Federsteifigkeit in Schubrichtung CG = Cges. MG + M.V/MG und MG + MN CN = Qes MG + MN auf, wobei CG der der Gegenmasse zugewandten, CN der der Nutzmasse zugewandten Teilfeder zuzuordnen ist.
• Da das Verhältnis der Federsteifigkeiten aber das eigentliche Kriterium der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, kann man auch die Schubfläche der oberen Teilfeder vergrößern, wenn gleichzeitig die dadurch bewirkte Vergrößerung der Steifigkeit durch eine größere Gummihöhe wieder kompensiert wird, die errechnete Teilfederkennzahl also erhalten bleibt.
• Eine solche Anordnung ist in F i g. 4 gezeigt und wird dann verwendet, wenn bei gleichen Schubflächen die Gummihöhe der flacheren Teilfeder zu gering wird.
• Es ist selbstverständlich möglich, die bei der erfindungsgemäßen Schwingmaschine verwendete Gegenschwingmasse auch als Nutzgerät auszubilden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schwingarbeitsmaschine zum Födern oder Sieben mit einer Nutzschwingmasse und einer Gegenschwingmasse, welche durch Schubgummiarbeitsfedern miteinander verbunden sind und durch einen zwischen den beiden Massen angeordneten Schwingantrieb erregt werden, wobei die linearen Erregerkräfte für beide Massen gleich groß, jedoch gegenphasig gerichtet sind, d a -durch gekennzeichnet, daß ein Teil der Schubgummiarbeitsfedern durch die Tragkonstruktion (18) in einer zur Schwingebene parallelen Ebene so in je zwei Teilfedern (16, 17) unterteilt ist, daß die Schubfedersteifigkeit der zwischen Gegenmasse und Tragkonstruktion angeordneten Teilfeder (17) zu der Schubfedersteifigkeit der zwischen Nutzmasse und Tragkonstruktion angeordneten Teilfeder (16) sich verhält wie die Gegenmasse (2) zur Nutzmasse (1).
2. 2. Schwingarbeitsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (18) starr mit dem Untergrund verbunden ist.
3. 3. Schwingarbeitsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruk- tion (18) über weiche Stützfedern (19) mit dem Untergrund verbunden ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1043 940.