Schwingungen mechanischer Antriebssysteme

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1 Hans Dresig Schwingungen mechanischer Antriebssysteme Modellbildung, Berechnung, Analyse, Synthese Zweite, aktualisierte und ergänzte Auflage Mit 192 Abbildungen und 46 Tabellen 4y Springer

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Modellbildung mechanischer Antriebssysteme Einführung in die Modellbildung Ziele der Modellbildung Typen der Berechnungsmodelle Allgemeines Einteilung der Berechnungsmodelle Zur Vermeidung steifer" Systeme Beispiel: Antrieb eines Mechanismus Bewertung von Modellgleichungen Regeln zur Verifikation von Modellgleichungen Normierung der Parameter und der Variablen Berechnungsmodelle von Schubkurbelgetrieben Modellgleichungen Elastisches Abtriebsglied mit Spiel Spiel im Kurbelgelenk Zur Kolbensekundärbewegung Beispiele für mehrere Modellstufen Modellgleichungen von Rotoren mit Unwucht Schadensfall an einer Pumpenwelle Versuchsstand mit Unwuchterreger Induktive Modellbildung Allgemeines Parametererregte Schwingungen einer Buchschneidemaschine Selbsterregte Schwingungen eines Wicklers Instationäre Bewegungen bei Kranen Anheben der Last vom Boden Heben und Senken (Modell mit n = 2) Heben und Senken (Modell mit n = 4) Antriebsmoment bei Wippkranen Diskrete Schwinger statt Kontinua (Balken- und Stabmodelle) Deduktive Modellbildung Allgemeines Grundfrequenz von Schleifspindeln Von 23 zu 5 Parametern (Fahrbewegung eines Brückenkrans) Von räumlichen zu eindimensionalen Balken-und Stabmodellen Allgemeine Zusammenhänge 105

3 X Inhaltsverzeichnis Biegeschwingungen Längs- und Torsionsschwingungen Modellierung einer Getriebewelle Schwenkbewegung eines Auslegerarms Modellreduktion mit der Mittelungsmethode Reibungseinflüsse Zur Modellierung der Reibung Einflußder Schwingungen auf die Reibungszahl Ermittlung von Parametern des Gesamtsystems Sensitivitätsanalyse Allgemeine Zusammenhänge Beispiel: Torsionsschwingerkette Parameterermittlung aus gemessenen Eigenfrequenzen und Eigenformen Identifikation eines Systems mit zwei Freiheitsgraden Freiheitsgradreduktion und Modellanpassung Grundlagen der Freiheitsgradreduktion Statische und dynamische Kondensation (GUYAN, RÖHRLE) Reduktion nach RlVIN und Dl Modale Reduktion und Eigenformapproximation Vergleich der Reduktionsmethoden an einem Beispiel Modale Synthese Kopplung von zwei Schwingerketten Parameterwerte von Maschinenelementen und Baugruppen Erreger-und Übertragungselemente von Torsionsschwingern Parameterwerte einzelner Elemente Zylinder- und Kegelelemente Zusatzlängen und Nachgiebigkeitsfaktoren Drehsteifigkeiten von Kurbelwellen Dämpfungswerte von Torsionsschwingern Wälzlager und Fugen Allgemeine Zusammenhänge Kugel- und Rollenlager Fugen, Kontaktstellen, Gleit-und Wälzführungen Getriebe, Kupplungen, Motoren Zahnradgetriebe Berechnungsmodelle für nachgiebige Kupplungen Allgemeine Zusammenhänge Berechnungsmodell für Elastomerkupplungen Nichtlineare Effekte bei biharmonischer Erregung Asynchronmotor Dämpfungskennwerte Beispiele zur dynamischen Analyse von Antriebssystemen Anlaufvorgang eines Antriebs mit Asynchronmotor Fahrzeug-Antriebsstrang 221

4 Inhaltsverzeichnis XI 4.3 Kupplungen im Antriebsstrang Allgemeine Problemstellung Lüfterantrieb Druckmaschine Ungleichmäßig übersetzende Mechanismen Schwingungsursachen Schwingungen am Abtriebsglied Schwingungen infolge elastischer Antriebsglieder Selbsthemmende Getriebe Schwingungsursachen Keilschubgetriebe Schneckengetriebe Schwingungen von Zugmittelgetrieben Schwingungsursachen Eigenfrequenzen des Zweischeiben-Riemengetriebes Erzwungene und parametererregte Schwingungen Kettengetriebe Zahnriemengetriebe Planetengetriebe Allgemeine Problemstellung Bewegungsgleichungen eines einfachen Berechnungsmodells Beispiel: Getriebe mit drei Planeten Vergleich von drei Fällen unterschiedlicher Zahneingriffe Fahrbewegung eines Regalbediengerätes Modellbildung Herleitung der Bewegungsgleichungen Lösung der Bewegungsgleichungen Zahlenbeispiel Irreguläre Belastungen Querstoßan Führungsbahn Nachlauf nach dem Abschalten (Überlastsicherung) Zur Synthese von Antriebssystemen Regeln zur dynamischen Synthese Zur Struktursynthese Modellstufe Starrkörpersystem" Bewegung eines einzelnen Starrkörpers Bewegung von Starrkörpersystemen Modellstufe Lineares Schwingungssystem" Modellstufe Nichtlineares Schwingungssystem" Modale Anregbarkeit Allgemeine Zusammenhänge Beispiel: Torsionsschwingerkette Optimale Auslegung von Baugruppen Konturen von Unwuchtmassen Kompensatoren für ungleichmäßig übersetzende Getriebe

5 XII Inhaltsverzeichnis Übersetzungsverhältnisse bei minimalem Trägheitsmoment Stabprofile für extreme Eigenfrequenzen Optimale Bewegungsabläufe Instationäre Starrkörperbewegung Eigenbewegung von Mechanismen Anlaufen und Bremsen eines linearen Schwingers Vergleich von Anlauffunktionen Optimaler Antriebskraftverlauf Rechtecksprünge und Restschwingungen Stöße und deren Kompensation Einzelstoß Mehrere Stöße Endlose Stoßfolge Beispiel Resonanzdurchlauf Zum Entwurf schwingungsarmer Mechanismen Gestellschwingungen und Massenausgleich Torsionsschwingungen und Leistungsausgleich HS-Profile bei Kurvengetrieben Theoretische Grundlagen Rastgetriebe Schrittgetriebe Beeinflussung des Erregerspektrums mehrgliedriger Koppelgetriebe Optimale Stützenabstände angetriebener Balken Aufgabenstellung Gekoppelte Biege-und Torsionsschwinger Balken auf mehreren Stützen Antriebe von Vibrationsmaschinen Aufgabenstellung Schubkurbelgetriebe als Schwingungserreger Unwuchterreger und Selbstsynchronisation Zur historischen Entwicklung dieser Antriebsart Bedingungen für stabile Betriebszustände von Unwuchtrotoren Beispiele für Vibrationsantriebe mit Selbstsynchronisation Vibrationshammer Minimale konstante Handkraft Dynamisch ausgeglichener pneumatischer Schlaghammer 423 Häufig benutzte Formelzeichen 427 Literaturverzeichnis 431 Sachverzeichnis 449