Methoden zum Massenausgleich in Mechanismen

Der Massenausgleich in Mechanismen dient der Aufhebung oder Abschwächung der Auswirkungen von Massenkräften auf das Gestell. In der Praxis ist es aus wirtschaftlichen Gründen jedoch nicht immer möglich oder wünschenswert, einen vollständigen Massenausgleich der Anlage zu erreichen. Es kann daher zwischen zwei Arten des Ausgleichs unterschieden werden:

• Vollständiger Ausgleich: Die vollständige Eliminierung der durch Trägheit auf das Gestell wirkenden Kräfte und Momente.
• Teilweiser Ausgleich: Eine Verringerung (aber keine vollständige Löschung) der auf den Rahmen wirkenden Anteile aufgrund der Trägheit der bewegten Glieder.

Vollständiger Ausgleich

Zur Erreichung eines vollständigen Ausgleichs gibt es drei Methoden:

1. Platzierung zusätzlicher Massen: Anbringen von Zusatzgewichten an den einzelnen Gliedern (unter Änderung des Schwerpunkts und des Trägheitsmoments), sodass die resultierende Kraft und das Moment auf das Gestell Null ergeben.
2. Umverteilung der Glieder: Eine geschickte Anordnung der bewegten Glieder des Mechanismus (Neugestaltung), sodass sich die Trägheitskräfte der einzelnen Glieder gegenseitig kompensieren und in der Summe auf das Gestell Null ergeben.
3. Hinzufügen weiterer Glieder: Ergänzung des Mechanismus um zusätzliche Glieder, sodass alle Trägheitskräfte (einschließlich derer der neuen Glieder) eine resultierende Kraft und ein Moment von Null auf das Gestell ausüben.

Vergleich der Methoden

Die erste Methode versucht, einen Mechanismus durch Modifikation der einzelnen Glieder (Formänderung) ins Gleichgewicht zu bringen, ohne die kinematische Gestaltung zu verändern. Die zweite und dritte Methode hingegen erfordern eine Änderung des ursprünglichen Designs des Mechanismus.

Zwischen der zweiten und dritten Methode gibt es zudem Unterschiede: Die dritte Methode kann auf jeden Mechanismus angewendet werden, während die zweite nicht immer anwendbar ist, da sonst die ursprüngliche Funktion des Mechanismus verloren gehen könnte.

Teilweiser Ausgleich

Es gibt zwei Methoden, um einen teilweisen Ausgleich zu erreichen:

1. Materialwahl: Verwendung von Materialien mit geringer Dichte (z. B. Aluminium, Kunststoff), um die Massenkräfte der Glieder zu reduzieren.
2. Kinematische Optimierung: Durchführung eines geeigneten kinematischen Designs, das die Beschleunigungen der Glieder minimiert, welche für hohe Massenträgheitskräfte verantwortlich sind.