Lehrbuch der Maschinendynamik

Inhaltsverzeichnis

• 0. Aufgaben und Gliederung der Maschinendynamik.
• 1. Ermittlung der Kennwerte dynamischer Parameter.
• 1.1. Einleitung.
• 1.2. Experimentelle Bestimmung von Massenkennwerten.
• 1.2.1. Zusammenstellung der Verfahren.
• 1.2.2. Statische Verfahren.
• 1.2.3. Pendelverfahren.
• 1.2.4. Torsionsschwingungsverfahren.
• 1.2.5. Bestimmung der Trägheitshauptachsen.
• 1.2.6. Hinweise zur Versuchsdurchführung.
• 1.3. Berechnung von Federkenn werten.
• 1.3.1. Torsionsfederkennwerte und reduzierte Längen.
• 1.3.2. Translationsfederkennwerte.
• 1.3.3. Gummifedern.
• 1.4. Dämpfungsansätze und -kennwerte.
• 1.4.1. Einleitung.
• 1.4.2. Ansätze für äußere Dämpfungen.
• 1.4.3. Werkstück- und Werkstoffdämpf ung.
• 1.4.4. Dämpfungskennwerte.
• 1.5. Erfassung von Erregerparametern.
• 1.5.1. Periodische Erregungen.
• 1.5.2. Nichtperiodische Erregungen.
• 1.6. Experimentelle Bestimmung von Feder- und Dämpferkennwerten.
• 1.6.1. Übersicht.
• 1.6.2. Ausschwingversuch.
• 1.6.3. Erregte Schwingungen.
• 1.6.4. Auswertung mit Hilfe von Ortskurven.
• 1.7. Aufgaben A 1/1 bis A 1/5.
• 1.8. Lösungen L1/1 bis L1/5.
• 2. Dynamik der starren Maschine.
• 2.1. Einleitung.
• 2.2. Bewegungsgleichung der starren Maschine.
• 2.2.1. Grundlegende Zusammenhänge.
• 2.2.2. Beispiele.
• 2.2.2.1. Hubwerksgetriebe (gleichmäßig übersetzendes Getriebe).
• 2.2.2.2. Rapierantrieb einer Webmaschine (ungleichmäßig übersetzendes Getriebe).
• 2.2.2.3. Bewegungsgleichung einer Großpresse.
• 2.2.3. Aufgaben A 2/1 bis A 2/3.
• 2.2.4. Lösungen L 2/1 bis L 2/3.
• 2.3. Bewegungszustände der starren Maschine.
• 2.3.1. Allgemeines.
• 2.3.2. Bewegung bei konservativem Kraftfeld.
• 2.3.3. Anlauf- und Bremsvorgänge.
• 2.3.4. Stationärer Betriebszustand, Ungleichförmigkeitsgrad und Schwungrad.
• 2.3.5. Beispiele.
• 2.3.5.1. Winkelabhängiges Antriebsmoment einer Rückholfeder.
• 2.3.5.2. Ungleichförmigkeitsgrad einer Presse.
• 2.3.6. Aufgabe A 2/4.
• 2.3.7. Lösung L 2/4.
• 2.4. Bestimmung der Gelenkkräfte und der Fundamentbelastung.
• 2.4.1. Technische Aufgabenstellung.
• 2.4.2. Berechnung der Lager- und Gelenkkräfte.
• 2.4.3. Berechnung der auf das Gestell wirkenden resultierenden Kräfte und Momente.
• 2.4.3.1. Allgemeines.
• 2.4.3.2. Berechnung der resultierenden Massenkräfte und Massenmomente.
• 2.4.4. Beispiele.
• 2.4.4.1. Dynamische Gelenkkräfte injeinem Nähmaschinengetriebe.
• 2.4.4.2. Webladenantrieb.
• 2.4.5. Aufgaben A 2/5 und A 2/6.
• 2.4.6. Lösungen L 2/5 und L 2/6.
• 2.5. Methoden des Massenausgleichs.
• 2.5.1. Aufgabenstellung.
• 2.5.2. Auswuchten starrer Rotoren.
• 2.5.2.1. Begriffe des Auswuchtens.
• 2.5.2.2. Statisches und dynamisches Auswuchten.
• 2.5.3. Massenausgleich von Koppelgetrieben.
• 2.5.3.1. Vollständiger Ausgleich.
• 2.5.3.2. Massenausgleich beim Schubkurbelgetriebe.
• 2.5.3.3. Bedingungen für den Ausgleich verschiedener Harmonischer bei Mehr-zylindermaschinen.
• 2.5.3.4. Optimaler Massenausgleich.
• 2.5.4: Aufgaben A 2/7 und A 2/8.
• 2.5.5. Lösungen L 2/7 und L 2/8.
• 3. Auistellung der starren Maschine.
• 3.1. Aufgabenstellung.
• 3.2. Dynamische Grundlagen der Fundamentierung bei periodischer Erregung.
• 3.2.1. Minimalmodelle mit periodischer Erregung.
• 3.2.1.1. Modellbeschreibung.
• 3.2.1.2. Modellberechnung für harmonische Erregung.
• 3.2.2. Eigenfrequenzen und Kopplungsfragen des Blockfundamentes mit 6 Freiheitsgraden.
• 3.3. Ausführung periodisch erregter Fundamente.
• 3.3.1. Blockfundamente.
• 3.3.1.1. Ausführungsformen.
• 3.3.1.2. Ausführung des Fundamentblockes.
• 3.3.1.3. Steifigkeit von Fundamentfederungen.
• 3.3.2. Tragkonstruktionen.
• 3.3.2.1. Ausführungsformen.
• 3.3.2.2. Eigenfrequenzen von Stäben.
• 3.4. Fundamente mit Stoßbelastung.
• 3.4.1. Modellbeschreibung.
• 3.4.2. Dynamische Berechnung.
• 3.5. Beurteilungsmaßstäbe.
• 3.5.1. Allgemeines.
• 3.5.2. Beurteilung der Schwingungseinwirkung auf den Menschen.
• 3.5.3. Beurteilung der Schwingungseinwirkung auf Gebäude und Baugrund.
• 3.5.4. Beurteilung der Schwingungseinwirkung auf Maschinen.
• 3.6. Aufgaben A 3/1 bis A 3/3.
• 3.7. Lösungen L 3/1 bis L 3/3.
• 4. Torsionsschwingungen in Antriebssystemen.
• 4.1. Einleitung.
• 4.1.1. Aufgaben und Modelle.
• 4.1.2. Das auf eine Welle reduzierte Berechnungsmodell, Bildwelle.
• 4.1.3. Reduktion des Kurbeltriebes.
• 4.2. Freie Schwingungen diskreter linearer Torsionssysteme.
• 4.2.1. Einleitung.
• 4.2.1.1. Aufgabenstellung.
• 4.2.1.2. Betrachtungen am Minimalmodell.
• 4.2.2. Matrizengleichungen für n Freiheitsgrade.
• 4.2.3. Prinzipielles zur Lösung der Matrizengleichung.
• 4.2.4. Übertragungsmatrizen für freie Schwingungen.
• 4.2.5. Abschätzung der niedrigsten Eigenfrequenz.
• 4.2.6. Aussagen der freien Schwingungen.
• 4.2.7. Aufgaben A 4/1 bis A 4/3.
• 4.2.8. Lösungen L 4/1 bis L 4/3.
• 4.3. Erzwungene Schwingungen diskreter linearer Torsionssysteme.
• 4.3.1. Periodische Erregung.
• 4.3.1.1. Aufgabenstellung.
• 4.3.1.2. Resonanzschaubild.
• 4.3.1.3. Energieverfahren für harmonische Erregung.
• 4.3.1.4. Allgemeine Matrizengleichung für harmonische Erregung.
• 4.3.1.5. Übertragungsmatrizen für harmonische Erregung.
• 4.3.1.6. Gegenüberstellung der Verfahren und Berücksichtigung periodischer Erregung.
• 4.3.2. Transiente Erregung.
• 4.3.2.1. Aufgabenstellung.
• 4.3.2.2. Konstantes und von der Winkelgeschwindigkeit abhängendes Erregermoment.
• 4.3.2.3. Zeitabhängiges Erregermoment.
• 4.3.3. Aufgaben A 4/4 bis A 4/6.
• 4.3.4. Lösungen L 4/4 bis L 4/6.
• 4.4. Tilger und Dämpfer in Antriebssystemen.
• 4.4.1. Aufgabenstellung.
• 4.4.2. Reduktion auf ein Modell mit zwei Freiheitsgraden.
• 4.4.3. Auslegung eines linearen Tilgers.
• 4.4.4. Auslegung eines federgefesselten Dämpfers.
• 4.4.5. Auslegung eines federlosen Dämpfers.
• 5. Biegeschwingungen.
• 5.1. Zur Entwicklung der Problemstellung.
• 5.2. Grundlegende Zusammenhänge.
• 5.2.1. Rotierende symmetrische Welle mit Unwuchterregung.
• 5.2.2. Kritische Drehzahlen einer mit einer Scheibe besetzten Welle unter Berücksichtigung der Kreiselwirkung.
• 5.2.3. Biegeschwingungen mit endlich vielen Freiheitsgraden.
• 5.2.4. Beispiel: Müchzentrifuge.
• 5.2.5. Aufgaben A 5/1 bis A 5/5.
• 5.2.6. Lösungen L 5/1 bis L 5/5.
• 5.3. Biegeschwingungen des massebelegten Balkens (Kontinuum).
• 5.3.1. Allgemeine Zusammenhänge.
• 5.3.2. Prismatischer Balken auf zwei Stützen.
• 5.3.3. Eingrenzung der niedrigsten Eigenfrequenzen mit dem Verfahren von Dunkerley.
• 5.3.4. Rayleigh-Quotient (Energiemethode).
• 5.3.5. Beispiele: Abgesetzter Balken, konische Welle.
• 5.3.6. Aufgaben A 5/6 bis A 5/8.
• 5.3.7. Lösungen L 5/6 bis L 5/8.
• 5.4. Das Verfahren der Übertragungsmatrizen.
• 5.4.1. Grundgedanke des Verfahrens.
• 5.4.2. Berechnungsbeispiel: Maschinenwelle.
• 5.5. Probleme der Modellfindung.
• 5.5.1. Zur Erfassung der wesentlichsten Parameter.
• 5.5.2. Reduktion des Kontinuums auf ein diskretes Berechnungsmodell.
• 5.5.3. Einfluß der Gleitlagerung.
• 5.5.4. Beispiele: Auslegereines Tagebau-Großgerätes, Ventilator, Schleifspindel.
• 5.5.5. Aufgabe A 5/9.
• 5.5.6. Lösung L 5/9.
• 6. Schwingungssysteme mit endlich vielen Freiheitsgraden.
• 6.1. Einleitung.
• 6.2. Bewegungsgleichungen für die freien ungedämpften Schwingungen in Matrizenschreibweise.
• 6.2.1. Allgemeine Beziehungen, Ermittlung der Matrizen C, D, M.
• 6.2.2. Beispiele zur Aufstellung der Matrizen.
• 6.2.3. Aufgaben A 6/1 bis A 6/4.
• 6.2.4. Lösungen L 6/1 bis L 6/4.
• 6.3. Freie Schwingungen ungedämpfter Systeme.
• 6.3.1. Allgemeines.
• 6.3.2. Beispiel: Stoß auf ein Gestell.
• 6.3.3. Orthogonalität.
• 6.3.4. Hauptkoordinaten.
• 6.3.5. Aufgaben A 6/5 bis A 6/9.
• 6.3.6. Lösungen L 6/5 bis L 6/9.
• 6.4. Berechnung der Eigenfrequenzen und Eigenschwingformen.
• 6.4.1. Allgemeines.
• 6.4.2. Abschätzungen von Dunkerley und Neuher.
• 6.4.3. Iterationsverfahren, Rayleigh-Quotient, und Grammel-Quotient.
• 6.4.4. Beispiel: Werkzeugmaschinengestelle.
• 6.4.5. Aufgaben A 6/10 bis A 6/13.
• 6.4.6. Lösungen L 6/10 bis L 6A3.
• 6.5. Einfluß von Masse- und Steifigkeitsveränderungen auf die Eigenfrequenzen.
• 6.6. Erzwungene Schwingungen ungedämpfter Systeme.
• 6.6.1. Einleitung.
• 6.6.2. Allgemeine Lösung.
• 6.6.3. Harmonische Erregung.
• 6.6.4. Belastung durch eine Kraft endlicher Dauer.
• 6.6.5. Beispiele: Maschinengestell, Schwingförderer.
• 6.6.6. Aufgaben A 6/14 bis A 6/17.
• 6.6.7. Lösungen L 6/14 bis L 6/17.
• 6.7. Gedämpfte Schwingungen.
• 6.7.1. Zur Erfassung der Dämpfung.
• 6.7.2. Freie gedämpfte Schwingungen.
• 6.7.3. Erzwungene gedämpfte Schwingungen.
• 6.7.4. Beispiel: Textilspindel.
• 6.7.5. Aufgaben A 6/18 bis A 6/20.
• 6.7.6. Lösungen L 6/18 bis L 6/20.
• 7. Probleme der Maschinendynamik mit speziellen BewegungsgIeichungen.
• 7.1. Charakterisierung durch die Bewegungsgleichung.
• 7.2. Probleme, die durch autonome Bewegungsgleichungen beschrieben werden.
• 7.3. Probleme, die durch heteronome Bewegungsgleichungen beschrieben werden.
• 7.3.1. Erzwungene nichtlineare Schwingungen.
• 7.3.2. Parametererregte Schwingungen.
• Sachwortverzeichnis.