Lehrbuch der Maschinendynamik

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.