Aufschaukelung und Dampfung von Schwingungen

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1 Aufschaukelung und Dampfung von Schwingungen Von Dr.-lng. Otto Foppl a. o. Professor an der Technischen Hochschule und Vorstand des Wohler.Institute, Braunschweig Zweiter Band zu Grundziige der Technischen Schwingungslehre Mit 72 Abbildungen im Text Berlin V er lag von J uli us Springer 1936

3 Vorwort. Die technische Schwingungslehre hat in den letzten Jahren eine grobe Entwicklung erfahren. Vor allem haben technische Schwingungsfragen fur rasch laufende Maschinen, Flugzeuge, Schiffe usw. aubergewohnlich grobe Bedeutung bekommen. Diese Entwicklung hat es notwendig gemacht, dab den "Grundziigen der technischen Schwingungslehre" ein Band 2 zugefiigt werden mubte, der die in der Technik besonders interessierenden Fragen der Aufschaukelung und Dampfung von Schwingungen behandelt. Es wird gezeigt, dab man in einer ganzen Reihe von Fallen, bei denen man bisher auf gut Gluck konstruiert hat, vorausberechnen kann, ob die auftretenden Eigenschwingungszahlen zu gefahrlich groben Ausschlagen fiihren konnen oder nicht. Dariiber hinausgehend zeigt der Verfasser, wie man an einer fertigen Maschine unliebsame Schwingungserregungen durch Einbau von geeigneten Dampfungsvorrichtungen vermeiden oder wesentlich mildern kann. In den einzelnen Kapiteln werden folgende Fragen behandelt: Zuerst werden die verschiedenen Arten angegeben, wie man das DampfungsmaB fiir Schwingungen ausdriicken kann. Das DampfungsmaB bei schwach gedampften Schwingungen ist gleichbedeutend mit der verhaltnismabigen Aufschaukelung. Das nachste Kapitel befabt sich mit der Aufschaukelung von Kurbelwellenschwingungen. Es wird hier gezeigt, wann es gefahrlich ist, eine Verbrennungskraftmaschine in einem kritischen Gebiet laufen zu lassen und unter welchen Umstanden die Aufschaukelung so gering ist, dab die Resonanzerregung zu keinen groben Ausschlagen fiihrt. An einem der Praxis entnommenen Beispiel einer 400 PS Dieselmaschine wird gezeigt, wie man durch verschiedene Bemessung des Durchmessers der Dynamowelle einmal die Schwingung 1. Grades und das andere Mal die Schwingung 2. Grades als die gefahrliche erhalt, wahrend bei einem Zwischenwert beide Schwingungen gleich gefahrlich sind. Ganz besonders grob kann in diesem Fall der EinfluB der Dampfungsfahigkeit der Dynamowelle sein, die man unter besonderen Umstanden aus einem sehr dampfungsfahigen Stahl von ganz geringer Festigkeit herstellen sollte.

4 IV Vorwort. Die Aufschaukelung einer Schwingungsanordnung, bei der die Masse langs der Achse gleichmabig verteilt ist, hat besondere Bedeutung fur die Aufschaukelung von Seilschwingungen, die z. B. im Fernleitungsbau oft unliebsame Storungen verursachen. Wenn Schwingungen an fertigen Anlagen auftreten, kann man die Bruchgefahr oft durch nachtraglichen Einbau von Dampfungsvorrichtungen sehr verringern. Es wird ferner die Aufhangung von umlaufenden Maschinen im Gummi behandelt, durch die Schwerpunktsverlagerungen im Betrieb ausgeglichen werden sollen. Es wird gezeigt, wie eine solche Gummiaufhangung berechnet werden kann. In einem besonderen Kapitel werden Versuchsergebnisse mitgeteilt, die in der Praxis mit Resonanzschwingungsdampfern der verschiedenen Arten erzielt worden sind. Endlich werden Schiffsschwingungen behandelt, die mit dem Frahmschen Schlingertan:k oder mit dem Schlickschen Schiffskreisel aufgeschaukelt oder gedampft werden konnen. Man kann die Wirkung einer solchen Vorrichtung durch ein einfaches MaB ausdrucken. Der Frahmsche Schlingertank wird zweckmabig durch eine im Tempo der Eigenschwingungszahl des Schiffs in geeigneter Weise betatigte Drosselklappe in Resonanz mit der Schiffsschwingung gebracht, wahrend der Schlick'sche Schiffskreisel besonders wirkungsvoll als Rotationskreisel ausgebildet wird, dessen Umlaufzahl von der Schiffsschwingung her gesteuert werden mub. Mit Hilfe des Rotationskreisels kann man auch andere im Erdschwerefeld erfolgende Drehschwingungen aufschaukeln. Es werden Versuchsergebnisse mit einer solchen Antriebsvorrichtung fiir die Aufpendelung einer Schaukelschwingung und einer Glockenschwingung behandelt. Das Buch wendet sich nicht nur an den heranwachsenden Ingenieur, der mit dem neuesten Stand der Schwingungstechnik vertraut gemacht werden soli, sondern auch an die ausfuhrende Praxis, die an vielen Stellen wertvolle Hinweise einerseits fiir die Bekampfung, anderseits fur die Ausniitzung von mechanischen Schwingungen erhalt. Die Herren Dipl.-Ing. Kurt Jaekel und Dr.-Ing. Wilhelm Wagen blast haben mich freundlicherweise bei der Durchsicht der Korrekturbogen unterstiitzt. Braunschweig, Ende Mai o. Foppl.

5 Inhaltsverzeichnis. Selte I. Das DampfungsmaB der Schwingungen I I. Einfiihrung Schwingungen mit geringer Eigendampfung 1 3. Schwingung mit grober Erregung Messung der Eigendampfung durch den Ausschwingversuch Messung der Eigendampfung durch den Dauerversuch bei Resonanz im Beharrungszustand Die Dampfungskraft verhaltnisgleich der Geschwindigkeit Das Kraftumsetzungsverhaltnis y und das Aufpendelungsverhaltnis A der mit 90 Phasenverschiebung erregten Schwingung Die experimentellen Unterlagen fiir die Anwendung der. vorstehenden Betrachtungen Ubertragung auf mehrgliedrige Schwingungsanordnungen. 13 II. Aufpendelung von Schwingungen, insbesondere von Kurbel wellenschwingungen Stellung der Aufgabe und ihre Bedeutung II. Zusammenhang zwischen Grad der Schwingungserregung und GroBe des Schwingungsau13schlags Betrachtung an einer Schwingungsanordnung mit 2 Massen und zwischenliegender Feder Kraftaufpendelung. und Wegaufpendelung bei Resonanzerregung Erregung von Kurbelwellenschwingungen. Einzylinder-Maschine mit Schwungrad Einzylindermaschine mit symmetrisch auf beiden Seiten angeordneten Schwungradern Die Mehrzylindermaschine ,17. Sechszylindrige Viertakt-Dieselmaschine von 400 PS Leistung, 400 mm Zylinder-Durchmesser, 440 mm Hub und 310 l/min-umdrehungszahl als Beispiel Versteifung des rechten Teils der Schwingungsanordnung Folgerungen fiir die Auswahl des Wellenstahls Verringerung der Steifigkeit des linken Wellenstiicks III. Erregung von Schwingungsanordnungen, deren MaBe gleichformig bngs einer Achse verteilt ist Seilschwingungen und longitudinale Stabschwingungen Die Aufschaukelung der Seilschwingungen durch einen gleichmabig wehenden Wind Resonanzerregung der Schwingungen von verschiedenen Graden bei konstantem Erregerweg IV. Die kiinstliche Dampfung von Schwingungen Vorbemerkungen Der Schwingungsdampfer ohne Reibung (scheinbare Dampfung)... ~ 45

6 VI Inhal tsverzeichnis. Seite 26. Der Dampfer mit Reibung Der Reibungsdampfer ohne Resonanz Reibungsdampfer unter Ausnutzung der Resonanz Die Abstimmung des Dampfers ohne Rucksicht auf die Reibung a. Zahlenbeispiel Das Vektordiagramm fur den Resonanzschwingungsdampfer unter Berucksichtigung der Reibung Die im Dampfer umgesetzte Schwingungsenergie Berechnung der Dampferwirkung Folgerungen aus der Ahnlichkeitsbetrachtung Berechnung der in Warme umgesetzten Arbeit Zahlenbeispiele Gummidampfer fur 2 Eigenschwingungszahlen 72 36a.Bestimmung der Tragheitsmomente einer Schwungmasse mit Hilfe der Eigenschwingungszahl Dampfung von Seilschwingungen und ausgefuhrte Seilschwingungsdampfer Wirkungsweise der Seilschwingungsdampfer Dampfung von Energie forttragenden Schwingungen Lagerung des Antriebsmotors in Gummi Gummilagerung eines Vierzylinder-Viertaktmotors EinfluB der Dampfungsfahigkeit des Gummis auf die Abfederung V. Versuchsergebnisse mit Schwingungsdampfern Dieselgenerator von 500 PS Dampfer fur einen Fahrzeugdieselmotor der MAN (Augsburg) Dampfer fur einen BMW-IV-Reihenflugzeugmotor von 250 PS Leistung a.Scheibenschwingungsdampfer Drehschwingungsdampfer fur hohere Schwingungsgrade Biegeschwingungsdampfer VI. Dampfung von Schiffsschlingerschwingungen u. ahnl Dampfung von Schiffsschwingungen allgemein Das Aufschaukeln von Schiffs-Schlingerschwingungen Statische Aufschaukelung Dynamische Aufschaukelung Die Anfachung der Schiffsschwingung mittels Kreisels Verwendung des Rotationskreisels zum Antrieb von anderen Schwingungsanordnungen der Praxis... III 54. Die nicht genau in Resonanz angetriebene Aufschaukelungsvorrichtung Eigenheiten der bisherigen Schwingungsdampfung von Schiffen. - Der Schlicksche Schiffskreisel Der Frahmsche Schlingertank Vergleich der Wirkung eines Schlickschen Schiffskreisels und eines Frahmschen Schlingertanks Die praktische Bedeutung der Aufschaukelung von Schiffsschwingungen

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