Torsionschwingungen

Drehschwingungen in Antriebs­systemen

 

Grundlagen

Die von uns angebotenen Engineering-Arbeiten um­fas­sen vor­rangig die Be­rech­nungen und Simu­la­tionen von Torsions­schwin­gungen (Dreh­schwin­gungen) von gera­den, ver­zweig­ten und ver­masch­ten An­triebs­syste­men (An­triebs­strän­gen). Hier­bei wer­den auch nicht­lineare Eigen­schaf­ten (z.B. in elas­ti­schen Kupp­lungen, in Ge­trie­be­stufen mit Spiel, bei Schalt­vor­gän­gen) be­rück­sich­tigt. Es kön­nen so­wohl statio­näre als auch in­stationäre und tran­siente (zeit­ab­hängige) Vor­gänge in der Simu­lations­um­ge­bung ab­ge­bildet wer­den. Der Ein­fluss von rege­lungs­techni­schen Eigen­schaf­ten kann in ein er­wei­ter­tes Dreh­schwin­gungs­modell eben­falls ein­bezo­gen werden.

Die CAE-­Unter­suchungs­ergeb­nisse beinhalten die Eigen­frequenzen (kritischen Dreh­zahlen) auch dar­ge­stellt in sog. Wasser­fall­diagram­men (Campbell-Diagrammen) so­wie die gra­fische Prä­sen­ta­tion und Inter­pre­tation der Eigen­for­men (Schwin­gungs­for­men). An­hand der Si­mu­la­tion er­folgt die Beur­tei­lung der tat­säch­lich zu erwar­ten­den Ampli­tuden (meist in Form von Dreh­momen­ten, Dreh­ge­schwin­dig­keiten, Beschleu­nigungen usw.) je nach Vor­gabe der An­regungen (d.h. Erreger­momente durch den Motor, den Arbeits­prozess bzw. durch die Arbeits­bedingungen).

 

Vorgehensweise

Eine typische Dreh­schwingungs­analyse wird in fol­gen­den Schritten durch­ge­führt:

• MODELLIERUNG
  Erstellung des Berechnungs­modells ge­mäß der Auf­gaben­stellung
• ANREGBARKEITS­ANALYSE
  Berech­nung und Inter­pretation des Eigen­verhal­tens inklu­sive der Dar­stellung von Reso­nan­zen in Campbell-Dia­gram­men in Ab­hängig­keit der An­re­gung, erste Modell­vali­die­rung
• SIMULATION
  Er­mitt­lung der System­ant­wor­ten wie z.B. Dreh­mo­men­te in Wel­len, Kupp­lun­gen, Getriebe­stufen usw. ent­we­der zeit- oder dreh­zahl­abhängig
• AUFBEREITUNG UND ANALYSE DER ERGEBNISSE
  Inter­preta­tion der Berech­nungs­ergebnisse im Ver­gleich zu Mes­sungen und Erfah­rungen, finale Modell­vali­die­rung und ggf. Modell­verfei­nerung
• OPTION: VARIANTENUNTERSUCHUNGEN, SYSTEMOPTIMIERUNGEN
  Festlegung einer technisch und wirtschaftlich sinnvollen “besten” Antriebskonfiguration

 

Simulationsverfahren

Man unterscheidet zwischen zwei unter­schied­lichen Simu­lations­ver­fah­ren:

a) die sog. STATIONÄRE SIMU­LA­TION (d.h. die Simu­la­tion des statio­nären Betriebs­verhaltens bei kon­stan­ter Betriebs­dreh­zahl auch als “Simu­la­tion im Fre­quenz­bereich” be­zeich­net)

b) die sog. SIMU­LA­TION IM ZEIT­BEREICH (d.h. Simu­lation des in­statio­nären, zeit­ab­hängigen Be­triebs­verhaltens bei variabler Betriebs­dreh­zahl ggf. auch unter Be­rück­sich­ti­gung nicht­linearer Ein­flüsse auf­grund Ge­trie­be­spiel oder Gummi­kupp­lungen bzw. Schalt­kupp­lungen; Anwen­dungen: Anlauf- und Start­vorgänge, elek­tri­sche Stör­vorgänge)

 

Mögliche Reso­nanz­lagen so­wie auch die tatsäch­lichen Bean­spru­chungen (Dreh­momente) in den ein­zel­nen Wel­len­ab­schnit­ten, Kupp­lungen und Ge­trie­ben lassen sich im Voraus er­mitteln (“simu­lieren”) und beur­teilen – eine Art “Wetter­vorher­sage” für das dyna­mi­sche Ver­hal­ten von kom­pletten An­triebs­strängen. Hier: Beispiel für einen Kolben­kom­pressor-Antrieb.

 

Bildquelle: RBTS, Inc. / USA (Software: ARMD)

 

 

Spezialanalysen, NVH-Untersuchungen

Auch dynamisch-akustische Eigen­schaften sind im Rah­men von sog. NVH-­Studien (NVH = “Noise, Vibration, Harshness”) modell­technisch abbild­bar, was ins­beson­dere bei der Opti­mie­rung der Dyna­mik in Fahr­zeug­an­triebs­strän­gen von zen­tra­ler Be­deu­tung ist. Spe­zielle Refe­renzen bzw. auch wei­ter­ge­hen­de In­for­ma­tionen wer­den auf An­fra­ge ger­ne zur Ver­fü­gung ge­stellt.

Bildquelle: ESI-ITI, Dresden (Software: SimulationX)

 

Wir möchten Ihnen gerne unsere kundenspezifischen Ingenieurdienstleistungen anbieten – konkret bezogen auf Ihr aktuelles Projekt. Bitte senden Sie uns Ihre Anfrage.

Weitergehende Informationen zu allen genannten Themen sind auf Wunsch verfügbar.

Kontaktieren Sie uns.

 

Weitere Informationen auf unseren Spezialseiten

Sie können sich auf unse­ren Spezial­seiten de­taillier­ter infor­mieren:

Rotordynamik (Biegeschwingungen, Wälzlager, Gleitlager)

Berechnung von Biegeschwingungen in Rotor-Lagersystemen inkl. Stabilitäts­analyse und Ermitt­lung kriti­scher Dreh­zahlen mit Hilfe der Soft­ware ARMD. Erfahren Sie mehr …

---

Virtuelle Entwicklung + Simulation

Virtual Engineering (virtueller Entwicklungsprozess) setzt leistungs­fähige CAx-Software­tools, Simu­la­tions­umge­bungen, Mes­sungen und Erfah­rungen voraus. Erfahren Sie mehr …

---

Publikationen, Tagungen, Bücher, Buchbeiträge

Zusammenstellung der Veröffent­lichungen von Dr. Andreas Laschet: Bei­träge in Fach­zei­tungen, Kon­ferenz- und Tagungs­bei­träge, Bücher, Buch­bei­träge. Erfahren Sie mehr …

---

Internationale Engineering-Seminare

Internationale Engineering-Seminare in enger Zusammenarbeit mit RBTS, Inc. (USA). Weitere Infos: Ausführliches Programm für das Seminar 2021 & Online-Anmeldung …

 

Weitere Informationen als Downloads

Weitere Infos sind auch in den fol­gen­den Doku­men­ten (PDF) zu­sam­men­ge­fasst:

• Engineering-Service: ANTRIEBSTECHNIK (Komplett­übersicht)
• Engineering-Service: MASCHINEN- und ANLAGENBAU
• Engineering-Service: KOLBEN- und SCHRAUBENKOMPRESSOREN
• Engineering-Service: SCHIFFBAU und MARITIME ANWENDUNGEN
• Engineering-Service: FAHRZEUGTECHNIK
• Vorstellung: VIRTUAL ENGINEERING und TECHNISCHES CONSULTING