Regelung der Kraftmaschinen

I. Teil. Schwungräder. (Gleichförmigkeit des Ganges.).- Erstes Kapitel. Das Schubkurbelgetriebe.- A. Weg- und Kraftverhältnisse.- 1. Ermittelung der Kolbenwege.- 2. Kraftverhältnisse beim Kurbeltrieb.- 3. Reibungsverluste im Kurbeltrieb.- B. Geschwindigkeits- und Bcschleunigungsverhältnisse des Kurbeltriebes.- 1. Geschwindigkeiten beim Kurbeltrieb.- 2. Beschleunigung beim Kurbeltrieb.- 3. Massendrücke, die durch die Beschleunigungen im Kurbelgetriebe bedingt sind.- Zweites Kapitel. Schwungradmasse und Ungleichförmigkeit.- A. Grundgleichnng zur Berechnung der erforderlichen Schwungradmasse.- B. Ermittelung des Arbeitsüberschusses mit Hilfe der Drehkraftkurven.- a) Drehkraftkurven für Einzylinder-Dampfmaschinen.- 1. Drehkraftkurven bei unendlicher Stangenlänge.- 2. Drehkraftkurven bei endlicher Stangenlänge.- b) Drehkraftkurven für Mehrzylinder-Dampfmaschinen.- 1. Drehkraftkurven der Massendrücke bei mehrkurbeligen Maschinen.- 2. Drehkraftkurven für Zwillingsmaschinen.- 3. Drehkraftkurven für Verbundmaschinen.- C. Schwungradberechnung ohne Zeichnung von Diagrammen.- 1. Für Dampfmaschinen.- 2. Für Verbrennungsmotoren.- 3. Änderung des Ungleichförmigkeitsgrades mit der Leistung und der Umdrehzahl.- D. Schwungradberechnung mit Hilfe des Massenwuchtdiagramms.- a) Das allgemeine Verfahren.- b) Die reduzierten Massen beim Kurbeltrieb.- 1. Auf den Kurbelzapfen reduzierte Masse von Kolben, Kreuzkopf und Kurbel.- 2. Auf den Kurbelzapfen reduzierte Masse der Schubstange.- c) Massenwuchtdiagramm und Geschwindigkeitskurven.- d) Benutzung des Massenwuchtdiagramms zur Schwungradberechnung.- e) Beispiele von Massenwuchtdiagrammen.- 1. Einzylindermaschine.- 2. Einfach- und doppeltwirkende Pumpe.- 3. Zwillingsmaschine.- E. Geschwindigkeits- und Winkelabweichungen, Arbeitsüberschüsse; Widerstände, die von der Geschwindigkeit oder dem Pendelweg abhängen.- a) Geschwindigkeitsschwankungen und Arbeitsüberschüsse.- Beispiele von erweiterten Arbeitskurven.- 1. Einzylindermaschine.- 2. Zwillingsmaschine.- b) Winkelabweichungen (Pendelwege).- Beispiel.- Torsiograph und Torsiogramme.- c) Berücksichtigung von Widerständen, die von der Geschwindigkeit abhängen.- d) Berücksichtigung von Widerständen, die den Winkelabweichungen proportional sind.- F. Torsionsschwingungen.- a) Schwingungen ohne Dämpfung.- 1. Allgemeines.- 2. Beschreibung des Massensystems und Bezeichnungen.- 3. Aufstellung der Grundgleichungen.- 4. Fundamentalsatz.- 5. Ermittelung sämtlicher Amplituden und elastischen Momente bei gegebenen erregenden harmonischen Momenten.- 6. Entwicklung des Hauptverfahrens (Vorwärts-Rückwärts-Methode).- 7. Hauptkonstante C.- 8. Reständerungsformeln.- 9. Anwendung der Reständerungsformeln.- 10. Berechnung der Winkelamplituden und elastischen Momente bei gegebenen erregenden Momenten nach dem Hauptverfahren.- 11. Ermittelung der Eigenfrequenzen ?e.- 12. Beispiel.- 13. Weitere Änderungsformeln.- b) Erzwungene Schwingungen mit Dämpfung.- 1. Aufstellung der Grundgleichungen.- 2. Fundamentalsatz.- 3. Vorwärts-Rückwärts-Methode und Hauptkonstante.- Drittes Kapitel. Konstruktion und Festigkeitsberechnung der Schwungräder.- A. Übliche Ausführungsformen von Schwungrädern.- B. Festigkeitsuntersuchung der Schwungräder.- a) Näherungsrechnung ohne Berücksichtigung der Arme.- b) Festigkeitsrechnung unter Berücksichtigung des Ein flusses der Arme.- 1. Grundformeln zur Berechnung krummer Stäbe.- 2. Spannungsverhältnisse und Formänderungen des Kranzes.- 3. Berechnung der durch die Fliehkräfte erzeugten Spannungen in den Armen.- 4. Beanspruchungen infolge der auf die Welle übertragenen Dreh momente.- 5. Zusammenstellung der Festigkeitsformeln; Zahlenbeispiele.- 6. Einfluß der Armzahl.- II. Teil. Ruhe des Ganges.- Viertes Kapitel. Druckwechsel im Gestänge.- A. Unvermeidliche Richtungswechsel der Kräfte bei doppeltwirkenden Maschinen mit hin und her gehendem Kolben.- 1. Stöße am Kreuzkopfbolzen.- 2. Stöße am Kurbelzapfen.- 3. In welcher Weise beeinflussen die Massenwiderstände die Stöße am Kreuzkopfbolzen und Kurbelzapfen?.- 4. Stöße am Kurbelwellenlager.- 5. Stöße an den Gleitschuhen.- 6. Experimentelle Untersuchung der Druckwechsel und Stöße.- B. Vermeidbare Richtungswechsel im Gestänge.- Fünftes Kapitel. Ausgleich der bewegten Massen.- A. Kippmomente infolge der veränderlichen Drehkraft.- B. Ausgleich der Wirkungen der bewegten Massen.- a) Ausgleich der Massendrücke im Kurbelgetriebe selbst.- 1. Schwerpunkt und Hauptpunkte.- 2. Anwendung dieses Verfahrens auf das Kurbelgetriebe.- 3. Wann macht der Schwerpunkt trotz der sich drehenden Kurbelund der hin und her schwingenden Schubstange nur geradlinige Schwingungen?.- b) Ausgleich der Massendrücke, die von den geradlinig be wegten Teilen herrühren.- 1. Allgemeine Bedingungen für den Ausgleich mehrkurbeliger Maschinen.- 2. Mittelpunkt der Drehstrecken.- 3. Massenausgleich bei Dreikurbelmaschinen.- 4. Massenausgleich bei Vierkurbelmaschinen.- 5. Aufgaben über Massenausgleich I. Ordnung von Vierkurbelmaschinen.- 6. Kritik des Massenausgleichs nach Schlick.- 7. Massenausgleich II. Ordnung.- c) Ausgleich von sich drehenden Massen oder mit Hilfe solcher.- 1. Ausgleich einer sich drehenden Masse.- 2. Ausgleich von mehreren sich drehenden Massen, deren Mittellinien.- einen Winkel miteinander bilden.- 3. Vollkommener Ausgleich geradlinig bewegter Massen durch sich drehende Massen.- 4. Richtungsänderung der Massendrücke geradlinig bewegter Massen durch sich drehende Massen.- 5. Der ruhige Gang der Lokomotiven.- III. Teil. Regler.- Sechstes Kapitel. Muffenregler.- I. Fliehkraftregler.- A. Bedeutung und Konstruktion der C-Kurren.- a) Erklärung der C-Kurven und Ungleichf örmigkeitsgrad.- C-Kurven.- Zeichnerische Ermittelung des Ungleichförmigkeitsgrades aus der C-Kurve.- Zeichnerische Ermittelung der Umdrehzahlen aus der C-Kurve.- Stabilitätsgefälle.- b) Konstruktion der C-Kurven.- 1. Watts Kegler mit Gewichtsbelastung der Muffe.- 2. Proells Regler (mit Grewichtsbelastung der Muffe und umgekehrter Aufhängung).- 3. Welchen Charakter sollten vorteilhaft die C-Kurven haben?.- 4. Wie sehen die C-Kurven bei den Reglern mit Kurbelgetriebe aus?.- 5. C-Kurven bei Reglern mit Kreuzschleife..- B. Unempfindlichkeit, Muffendruck und Arbeitsvermögen.- a) Unempfindlichkeitsgrad.- b) Muffendruck.- c) Arbeitsvermögen.- d) Eigenreibung der Regler.- 1. Reibungswiderstände bei gleichförmiger Drehung.- 2. Die C-Kurven mit Rücksicht auf den Unempfindlichkeitsgrad.- 3. Reibungswiderstände bei Änderung der Winkelgeschwindigkeit.- C. Verhalten des Reglers bei Belastungsänderungen der Kraftmaschine (Einführung in die dynamische Theorie der Regler).- a) Allgemeine Betrachtung über die Vorgänge bei der Rege lung.- b) Aufstellung der Grundgleichungen für die Reglerbewegung.- c) Zeichnerische Darstellung der Regelungskurven.- D. Berechnung des erforderlichen Ungleichförmigkeits- und Unempf indlichkeitsgrades.- a) Günstigster Ungleichförmigkeitsgrad ?.- b) Kleinster zulässiger Ungleichf örmigkeitsgrad ?min.- c) Anlaufzeit Ta der Kraftmaschine und reduzierter Muffen hub Sr des Reglers.- d) Einfluß von Widerständen, die mit der Geschwindigkeit der Stellbewegung zunehmen.- E. Untersuchung ausgeführter Regler mit Gewichtsbelastung.- 1. Regler nach Kley.- 2. Regler mit gekreuzten Pendelstangen, aber nicht gekreuzten Lenk stangen.- 3. Regler mit unmittelbarer Aufhängung und geknickten Pendelarmen nach Tolle.- 4. Regler nach Proell.- F. Federregler.- a) Allgemeines.- b) Berechnung der Federabmessungen.- 1. Vergleich der verschiedenen Federarten.- 2. Berechnung der zylindrischen Schraubenfedern mit Kreisquerschnitt.- 3. Einfluß der eigenen Fliehkraft von Federn.- c) Federregler mit einer Längsfeder.- ?) Regler mit festem Pendeldrehpunkt.- 1. Regler mit Kreuzschleife. (Frühere Konstruktion von H. Härtung).- 2. Regler mit Kurbelgetriebe. (Neuer Federregler von F. Beyer).- ?) Regler mit beweglichem Pendeldrehpunkt.- 1. Regler mit Kreuzschleife.- Regler von F. Beyer in Erfurt, ältere Konstruktion.- Kienast-Begler von C. W. Jul. Blancke Co. in Merseburg.- 2. Regler mit Schubkurbelgetriebe.- Regler von B. Trenck in Erfurt.- Regler von Zabel & Co. in Quedlinburg a. H.- ?) Walzenregler.- Walzenregler von Strnad.- Walzenregler von Neidig.- d) Federregler mit Querfedern.- 1. Federregler von H. Härtung in Düsseldorf.- 2. Federregler von Steinle & Härtung in Quedlinburg a. H.- 3. Neuer Federregler von Steinle & Härtung.- 4. Federregler der Jahns-Begulatoren G. m. H.- c) Federreg ler mit Quer- und Längsfedern. (Federregler von Tolle)...- 1. Normale Federregler nach Tolle.- 2. Federregler nach Tolle, mit denen die Umdrehzahl um 100% und mehr erhöht werden kann.- G. Einfluß der Gestalt der Sehwungkörper aui die C-Kurven.- H. Änderung der Umdrehzahl während des Ganges.- a) Änderung der Umdrehzahl bei Gewichtsreglern.- b) Änderung der Umdrehzahl bei Federreglern mit (fast) astatischer Cq-Kurve.- 1. Konstruktionen.- 2. Eigenreibung.- 3. Ungleichförmigkeitsgrad und C-Kurven; Entlastung der Muffe.- c) Änderung der Umdrehzahl bei Federreglern mit stark la biler Cq-Kurve.- 1. Durch Gewichtsbelastung.- 2. Durch Federwage.- 3. Nach Lang in Budapest.- 4. Beyers Tourenregler.- d) Leistungsregler von Strnad.- e) Änderung der Umdrehzahl durch Änderung des Über setzungsverhältnisses.- J. Leistungsregler.- 1. Allgemeines.- 2. Leistungsregler von Weiß..- 3. Leistungsregler von Tolle..- 4. Auslösevorrichtung und selbsttätige Einstellung der Umdrehzahl..- 5. Leistungsregler von Stumpf.- 6. Begier mit potenzierter Begulierfähigkeit von Wiki.- K. Fliehkraftregler mit Flüssigkeitsgesiänge.- II Beharrungsregler.- a) Einfluß von Beharrungsmassen auf den Ungleichförmig keitsgrad..- b) Einfluß von Beharrungsmassen auf den Unempf indlichkeitsgrad.- Beseitigung des Überregelns durch Vergrößerung des Unempfindlichkeitsgrades.- Siebentes Kapitel. Achsenregler.- A. Allgemeine Theorie.- 1. $$\mathfrak{M}$$-Kurven und Ungleichförmigkeitsgrad.- 2. Verstellkraft und Rückwirkung der Steuerung; das Reglertanzen.- Widerstands vermögen eines Achsenreglers (nach P. Proeil).- B. Besprechung ausgeführter Achsenregler.- 1. Achsenregler mit drehbar gelagerten Schwungkörpern.- 2. Achsenregler mit gerade geführten Schwungkörpern.- 3. Änderung der Umdrehzahl während des Cranges..- Achtes Kapitel Mittelbare Regelung.- I. Bestandteile und Wirkungsweise der mittelbar wirkenden Regler.- a) Rückführungen.- 1. Regler mit Nachführung des Hilfsmotorkolbens.- 2. Regler mit starrer Rückführung.- 3. Regler mit Muffenrückdrängung.- 4. Regler mit Tourenrückführung.- b) Vorrichtungen zur Veränderung der Umlaufzahl und Abstel lvorrichtungen.- c) Regler mit nachgiebiger Rückführung.- 1. Isodromregler.- 2. Regler mit einstellbarem Ungleichförmigkeitsgrad.- II. Theoretische Untersuchung der Regelungsvorgänge..- A. Grundbegriffe und Grundgleichungen.- a) Annahmen..- b) Grundbezeichnungen.- c) Verhältnismäßige Abweichungen.- 1. Gesdiwindigkeitsabweichung ?.- 2. Reglerabweichung ?.- 3. Motorabweichung ?.- 4. Steuerungsverstellung ?.- 5. Rückführungsabweichung ?.- d) Zeitkonstanten.- 1. Anlaufzeit Ta des Motors.- 2. Schlußzeit Ts des Hilfsmotors..- 3. Halbe Fallzeit Tr des Reglers und Eigenschwingungsdauer Te.- 4. Halbe Kataraktzeit Tk.- 5. Isodromzeit Ti.- e) Grundgleichungen...- 1. Die Motorgleichung Mtgl.- 2. Die Hilfsmotorgleichung HMgl.- 3. Die Eeglergleichung Eggl.- 4. Die Steuerungsgleichung Stgl.- 5. Die Rückführungsgleichung Efgl.- 6. Zusammenfassung.- B. Allgemeiner Rechnungsgang für die Entwicklung der Regelungsgleichungen.- a) Eegler mit veränderlicher Geschwindigkeit des Hilfs motorkolbens.- 1. Herleitung der Gleichungen für den Eegelungsvorgang.- 2. Stabilitätskriterien.- 3. Bestimmung der Konstanten.- b) Eegler mit unveränderlicher Geschwindigkeit des Hilfs motorkolbens.- 1. Die Hilfsmotorgleichung (Motorgerade).- 2. Die Motorgleichung (Geschwindigkeitsparabel)...- 3. Die Eückführungsgleichung (Eückführungskurve).- 4. Die Eeglergleichung.- C. Einfluß der Grundgrößen auf die Regelungsvorgänge...- a) Direkte Eegelung.- b) Massenloser Eegler mit starrer Eückführung...- 1. Für den Fall veränderlicher Eückführungsgeschwindigkeit.- 2. Für den Fall konstanter Eückführungsgeschwindigkeit.- c) Einfluß der Eeglermasse, von zeitlicher Verzögerung und des Unempfindlichkeitsgrades..- 1. Einfluß der Eeglermasse.- ?) Masseneinfluß bei Eeglern mit konstanter Eückführungsgeschwindigkeit.- ?) Masseneinfluß bei Eeglern mit veränderlicher Eückführungs-geschwindigkeit.- Stabilitätskriterien.- Massenloser Eegler mit Ölbremse..- Aufzeichnen der Eegelungskurven.- Abänderung der Zeitkonstanten.- 2. Einfluß von zeitlicher Verzögerung und der Unempfindlichkeit..- ?) Einfluß einer Verzögerung der Verstellbewegung.- ?) Einfluß der Unempfindlichkeit des Eeglers.- ?) Einfluß der Unempfindlichkeit in Verbindung mit zeitlicher Verzögerung..- d) Isodromregler.- 1. Massenloser Isodromregler mit veränderlicher Eegelungsgeschwindigkeit.- 2. Massenloser Isodromregler mit konstanter Eegelungsgeschwindigkeit.- 3. Massenloser Eegler mit einstellbarem Ungleichförmigkeitsgrad der Eegelung.- 4. Einfluß der Massen bei Isodromreglern.- e) Einfluß der Wassermasse bei Röhrleitungsturbinen.- 1. Beispiel: Isodromregler mit veränderlicher Kegelungsgeschwin digkeit..- 2. Beispiel: Regler mit unveränderlicher Regelungsgeschwindigkeit und starrer Rückführung...- III. Neuzeitliche Entwicklung der mittelbaren Regler in Deutschland.- a) Allgemeines.- b) Die Windkesselfrage.- c) Windkesselregler.- 1. Windkesselregler von J. M. Voith, Heidenheim.- 2. Windkesselregler von Briegleb, Hansen & Co., Gotha 1.- Überströmventil von Neidig, Mannheim.- Reibradgetriebe für Rohrleitungsturbinen.- d) Windkessellose Regler..- 1. Durchflußregler von Jahns.- 2. Yerbundregler von Briegleb, Hansen & Co. (Regler mit Doppelpumpen).- e) Isodromvorrichtungen mit gesteuerter Ölbremse und end clicher Federkraft in der Mittelstellung.- 1. Zweck dieser Anordnung.- 2. Isodromregler mit endlicher Anfangskraft....- 3. Steuerung der Ölbremse.- 4. Einfluß der endlichen Rückführungskraft in der Mittelstellung auf den Regelungsverlauf.- f) Doppelregelung.- Schema einer Doppelregelung.- Beispiel: Peltonradanlage der Stadt Nordhausen nach Pfarr.- Strahlablenker als Sicherheitsregler.- Regelvorrichtung von Seewer durch Änderung der Strahlform.- Geschwindigkeits- und Drucksteuerurig für Zweidruckdampfturbinen von H. Kröner.- g) Mechanische Parallelschaltung, Öffnungsbegrenzung, Druckregler, Schwimmer.