Vibrácie systémov mechanického pohonu Modelovanie, výpočet, analýza, syntéza - PDF

Dokumenty

Prepis vibrácií v mechanických pohonných systémoch: modelovanie, výpočet, analýza, syntéza

Vibrácie a systémy mechanického pohonu

vibrácie

Vibračné a mechanické systémy pohonu Modelovanie, výpočet, analýza, syntéza

So 192 ilustráciami a 46 tabuľkami

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hans Dresig Institute for Mechanics Professorship for Machine Dynamics/Vibration Theory Street of Nations 6209107 Chemnitz E-Mail: [email protected]

Bibliografické informácie z Nemeckej knižnice

Nemecká knižnica uvádza túto publikáciu v Nemeckej národnej bibliografii; podrobné bibliografické údaje sú k dispozícii na internete na adrese http://dnb.ddb.de.

ISBN-10 3-540-26024-2 2. vydanie Springer Berlin Heidelberg New York ISBN-13 978-3-540-26024-0 2. vydanie Springer Berlin Heidelberg New York ISBN 3-540-41674-9 1. vydanie Springer-Verlag Berlín Heidelberg New York

Toto dielo je chránené autorskými právami. Takto ustanovené práva, najmä práva na preklad, opätovnú tlač, prezentáciu, odstránenie číslic a tabuliek, rozhlasové vysielanie, mikrofilmovanie alebo kopírovanie inými spôsobmi a ukladanie v systémoch na spracovanie údajov, zostávajú, aj keď sa používajú iba výňatky, Vyhradené. Reprodukcia tohto diela alebo jeho častí je povolená iba v jednotlivých prípadoch v medziach zákonných ustanovení Zákona o autorských právach Spolkovej republiky Nemecko z 9. septembra 1965 v platnom znení. V zásade podlieha odmene. Porušenia podliehajú trestným ustanoveniam autorského zákona.

Springer je spoločnosť Springer Science + Business Mediaspringer.de Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2001, 2006 Vytlačené v EÚ.

Reprodukcia bežných mien, obchodných mien, obchodných mien atď. V tejto práci neodôvodňuje tento predpoklad, a to ani bez osobitnej identifikácie, pretože tieto názvy je potrebné považovať za bezplatné v zmysle ochranných známok a právnych predpisov na ochranu ochranných známok, a preto ich môže používať každý.

Ak sa táto práca priamo alebo nepriamo odvoláva na zákony, nariadenia alebo smernice (napr. DIN, VDI, VDE) alebo ak sú z nich citované, vydavateľ nemôže zaručiť ich správnosť, úplnosť alebo aktuálnosť. Pre vlastnú prácu je vhodné si prečítať úplné nariadenia alebo smernice v aktuálne platnom znení.

Sadzba: Sadzba Dr. Naake, Chemnitz Výroba: LE-TEX Jelonek, Schmidt & Vckler GbR, Lipsko Dizajn obálky: Medionet AG, Berlín

Vytlačené na bezpečnom papieri 7/3100/YL - 5 4 3 2 1 0

Úlohou pohonných systémov je uviesť telo do pohybu a fungovať spoľahlivo a bezpečne. Skúsenosti však ukazujú, že v zostavách medzi motorom a výstupom existujú rôzne druhy javov dynamického rušenia, najmä počas rozbehu a brzdenia alebo pri určitých kritických rýchlostiach. Pri navrhovaní a konštruovaní mechanických pohonných systémov strojov a dopravných zariadení, najmä systémov obrábacích strojov a obrábacích strojov, sa kladú vysoké nároky na konštruktéra, ktorý musí riešiť úlohy dynamiky strojov. Začína sa to príslušnou koncepciou systému pohonu a prechádza sa návrhom a dimenzovaním jednotlivých komponentov. Takéto úlohy je možné vyriešiť, iba ak sú objasnené zásady, ktoré určujú dynamické správanie pohonných systémov.

Vývoj počítačovej simulácie, ktorá umožňuje analýzu mechanických javov v pevnom stave v interakcii s inými vplyvmi a ich integráciu do prostredia CAD, je v súčasnosti predmetom mnohých výskumných projektov. Za posledné desaťročie došlo k obrovskému pokroku vo vývoji numerických a experimentálnych metód. Dynamické správanie prvkov stroja a niektorých zostáv dynamicky veľmi namáhaných pohonných systémov bolo intenzívne analyzované mnohými výskumníkmi, o čom sa píše v mnohých článkoch. Autor sa snaží nahliadnuť do súčasného stavu. Berú sa do úvahy najnovšie publikácie, ale keďže nie je možné ísť do hĺbky s komplexnou prezentáciou všetkých podoblastí, zobrazuje sa iba ako príklad, do akej miery už bolo pre niektoré zostavy vykonané modelovanie a výpočet modelu.

Kniha je zameraná na profesionálov, ktorí musia pri navrhovaní najrôznejších produktov brať do úvahy dynamické efekty. Zaoberá sa mechanickými pohonnými systémami s pevným spojením, t. J. Žiadnymi elektrickými, magnetickými, hydraulickými alebo pneumatickými pohonmi. Niekedy sa berie do úvahy interakcia s elektrickými pohonmi, ale hlavný obsah sa týka mechanického správania pohonov v klasickom strojárstve. Prepojenie medzi základnými metódami mechaniky a modernými výpočtovými metódami sa ukazuje s cieľom integrovať také základné oblasti zastúpené na technických univerzitách a technických vysokých školách, ako sú aplikovaná mechanika, konštrukčná technológia, prvky strojov, prevodová a pohonná technika, dynamika strojov, vibračná technológia, simulačná technika a mechatronika nik na jednej strane a oblasti použitia napr. B. všeobecné strojárstvo, dopravná technika, stroje na spracovanie a obrábacie stroje na druhej strane prispievajú.

Kniha by mala čitateľovi pomôcť spoznať, analyzovať, vyhodnotiť, vypočítať a konštruktívne ovplyvniť konkrétne dynamické javy v pohonných systémoch. Preto sú vysvetlené a riešené typické dynamické efekty, ktoré je potrebné zohľadniť pri vývoji produktu, ak napr. B. zvýšením rýchlosti na vyššiu

dynamická úroveň problému on-

je dostatočne. Niektoré zistenia sú zhrnuté vo forme všeobecných pravidiel.

Všetci zamestnanci mojej stoličky, najmä Dipl.-Ing. GaoXingliang, Dr.-Ing. Ludwig Rockhausen, Dr.-Ing. Paul Rodionow, Dr.-Ing. Holger Wei a Dipl.-Ing. Chcel by som sa poďakovať Jorgovi Weimu a študentovi Arndovi Gollemu, ktorí pomohli pri ich diskusiách a pri výpočte príkladov, za spoluprácu, najmä pani Gisele Richterovej, ktorá splnila všetky moje požiadavky na kreslenie obrázkov a tabuliek Pani Eugenia Tereschenko, ktorá mi veľmi pomohla pri získavaní literatúry.

Ďakujem za návrhy a diskusie, ktoré adresujem aj Dr.-Ing. A. Laschet (ARLA Maschinentechnik/Wipperfurth), Dipl.-Ing. U. Schreiber (ITI Drážďany), Dipl.-Ing. E. Schroder (Mannesmann Dema-tic/Wetter), Dr.-Ing. C. Spensberger (spojka pracuje v Drážďanoch) a Dr.-Ing. H. Wie-se (MAN Roland Druckmaschinen/Offenbach), ktorý mi poskytol hodnoty parametrov, praktické príklady a obrázky. Tiež by som sa chcel poďakovať profesorovi Dr. sv. nat. I. I. Blekhman (Ruská akadémia vied/Sankt Petersburg), Dr.-Ing. A. Fidlin (LuK Antriebssysteme/Buhl), Dr. sc. techn. P. Hup-fer (Fraunhoferov inštitút pre obrábacie stroje a tvárniace technológie Chemnitz), Prof. DR. rer. nat. E. Kramer (Technická univerzita Darmstadt), prof. Dr. sc. techn. H. Loose (Brandenburská univerzita aplikovaných vied), prof. Dr.-Ing. H. H. Muller-Slany (Uni-versitat Duisburg) a Dipl.-Ing. Friedmar Dresig (Robert Bosch GmbH Stuttgart), ktorý prečítal časti rukopisu a so svojimi kritickými otázkami a komentármi ma podnietil k jasnejším formuláciám a doplnkom.

Osobitne by som chcel poďakovať Dr.-Ing. Steffen Naake, ktorý s veľkou trpezlivosťou, odbornosťou a porozumením priniesol rukopis knihy do súčasnej podoby z mojej rukopisnej šablóny, ktorá bola vyvinutá v priebehu dvoch rokov.

DR. Chcem poďakovať spoločnosti Merkle zo spoločnosti Springer Verlag za spoluprácu pri porozumení.

Som vďačný aj Barbare, mojej drahej manželke, bez ktorej povzbudzujúcej podpory by táto kniha nebola napísaná.

Auerswalde, december 2000 Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Hans Dresig

Inštitút mechaniky na Chemnitzskej univerzite, profesor mechaniky výučby dynamiky strojov/vibrácií Email: [email protected]: //www.mb1.tu-chemnitz.de

Pre druhé vydanie boli odstránené tlačové chyby a boli urobené opravy a niektoré doplnky. Existujú nové oddiely pre modelovanie, ktoré sa zaoberajú vyhýbaním sa tuhým systémom (oddiel 2.1.2.3), uzavretými frekvenčnými rovnicami spojitých ohybových oscilátorov (oddiel 2.4.4.2) a trením (oddiel 2.4.7). a modálna excitabilita (oddiel 5.2.1). Predchádzajúca časť. 4.7 bol klasifikovaný ako oddiel 2.4.5. Úseky planetových prevodov (oddiel 4.7), sekvencií materiálov (oddiel 5.4.5) a vibračných kladív (oddiel 5.7.4) boli úplne prepísané. Odporúča konkrétne opatrenia na zníženie vibrácií. V bibliografii boli odstránené ťažko dostupné a/alebo neaktuálne odkazy, ale najnovšia literatúra bola pridaná na 35 miestach.

Auerswalde, jún 2005 Prof. em. Dr.-Ing.-habil. Hans Dresig

1. Úvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 Modelovanie systémov mechanického pohonu. . . . . . . . . . . . . . . 52.1 Úvod do modelovania. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1.1 Ciele modelovania. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1.2 Typy výpočtových modelov. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.1.2.1 Všeobecne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.2.2 Jednotka