Theorie Schock- und Schwingungstechnik
Schwingungs- und Stoßdämpfung
Theorie
Im Folgenden finden Sie einige Informationen über Schwingungsisolierung, aktiver und passiver Schwingungsdämpfung und -isolierung, Bedeutung der Reaktion auf eine Schwingung und was es mit dem Schockantwortspektrum (Shock Response Spectrum = SRS) auf sich hat. Wenn Sie detailliertere Informationen über die Theorie in Bezug auf Stöße, Vibrationen oder Schall wünschen, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf und wir helfen Ihnen weiter.
Schwingungsisolierung
Vibrationen treten immer auf, z. B. beim Transport eines (verpackten) Produkts, aufgrund von Umgebungsbedingungen (Ausrüstung an Bord eines Flugzeugs, Schiffs oder Zugs, Wind usw.) oder Vibrationen werden durch die Ausrüstung selbst, z. B. einen Motor, erzeugt.
Der tatsächliche Schwingungspegel kann manchmal gering sein, kann aber aufgrund von Resonanz oder Unwucht im Gerät stark ansteigen. Der Pegel kann bis zum 10-20-fachen des ursprünglichen Schwingungspegels ansteigen.
Vibrationen können Schäden an benachbarten Maschinen verursachen, den Verschleiß erhöhen und Messgeräte stören. Darüber hinaus können sie in einer Umgebung unannehmbar hohe Lärm- und Vibrationspegel erzeugen.
Die Schwingungsisolierung durch den Einsatz von Federn soll verhindern, dass die Schwingungen auf die Umgebung übertragen werden; dies wird als passive Isolierung bezeichnet. Die Federn werden auch verwendet, um empfindliche Geräte vor Schwingungen aus der Umgebung zu schützen, dies wird als aktive Isolierung bezeichnet. Um Schwingungen zu minimieren, ist es notwendig, die Masse-Feder-Systeme optimal auszurichten.
Die Reaktion eines Produkts auf eine Schwingung
Ein Masse-Feder-System hat die Eigenschaft, dass die Schwingungsgeschwindigkeit (Frequenz) immer die gleiche ist. Wenn sich an der Masse oder der Feder nichts geändert hat, bleibt diese Kombination bei der gleichen Eigenfrequenz. Wird ein Masse-Feder-System in Bewegung gesetzt, können drei extreme Zustände auftreten:
- die Masse bewegt sich mit dem Impuls
- die Masse bewegt sich schneller als der Impuls
- die Masse bewegt sich weniger als der Impuls
Wird der Impuls allmählich von einer niedrigen zu einer hohen Frequenz erhöht, während die Antwort der Masse gemessen wird, kann die Übertragung berechnet werden. Die Übertragung ist der Quotient aus der Antwort und dem Impuls, indem die Antwort durch den Impuls geteilt wird.
Bewegt sich die Masse beispielsweise doppelt so schnell wie der Impuls (2/1), beträgt die Übertragung 2. Der Punkt, an dem die Erhöhung am höchsten ist, wird auch als Resonanzfrequenz bezeichnet. Eine Schwingungsisolierung tritt nur an diesem Punkt auf, wenn das Verhältnis größer als √2 ist.
Schockantwortspektrum (Shock Response Spectrum = SRS)
Ein Schockantwortspektrum (SRS) ist eine grafische Darstellung des Potenzials eines transienten Beschleunigungsimpulses, eine Struktur zu beschädigen.
Es stellt die Spitzenbeschleunigungsantworten einer Reihe von Feder- und Massendämpfersystemen mit einem Freiheitsgrad (SDOF) dar, die alle dieselbe Basiserregung erfahren, als ob sie auf einer starren, masselosen Basis stünden.
Das Diagramm zeigt die SRS des Stoßimpulses (rote Linie) und die Reaktion einer Feder (grüne Linie). Die Eigenfrequenz der maximalen Reaktion, wie Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung, kann direkt aus den Diagrammen abgelesen werden.
Beachten Sie, dass die Drahtseilaufhängungen ein nichtlineares Kraft-Weg-Diagramm in allen Richtungen aufweisen. Daher können die Federn nur begrenzt in einem Antwortspektrum verwendet werden.
