Schwingungstilgung

Hallo!
In einer Stahlkonstruktion steht eine Maschine, welche starke Schwingungen auf die Konstruktion ausübt. Daher wird ein System zur
Schwingungstilgung gesucht.
Die Maschine besteht aus einem Rahmengestell, in dem ein an Blattfedern aufgehängter Kasten, ca. 2 x 1 x 1m, ca. 300 kg mit einem Schubkurbelgetriebe horizontal linear mit 5 Hz und einer Amplitude von ca. 50mm bewegt wird. Die Kurbelachse und der Motor sind am Rahmen gelagert, die Schubstange treibt den Kasten direkt an.
Meine Überlegungen folgend theoretischer Grundkenntnissen würde ich...
1) ein zweites Schubkurbelgetriebe mit ähnlicher Masse entsprechend gegenschwingen lassen. Vmtl. sollte die Masse auf der gleichen Linie schwingen, damit ich keinen Drehimpuls erhalte. Wie sieht die Problematik bezüglich der Synchronisation aus? Ich habe unscharf in Erinnerung, dass sich normale Asynchron-Drehstrommotoren bei Schwingungen synchronisieren können, jedoch weiss ich nicht mehr, ob sie dadurch gegenläufig oder gleichläufig arbeiten.
2) oder ein schwingendes Gegengewicht, das vmtl. in Schwingung und Dämpfung abgestimmt gehört.
Dazu fällt mir noch ein: Die eigentliche Schwingung des in der Maschine aufgehängten Kastens ist zwecks Funktionalität notwendig, jedoch stört die Übertragung und folgende Mitschwingung der Stahlkonstruktion. Die Eigenfrequenz der Konstruktion liegt lt. Statiker bei 1 Hz.
Und als Seitenfrage: Gibts für solche Fälle Spezialisten, die derartiges anbieten, bzw. die den Dämpfer auslegen?
HC
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Hans-Christian Grosz wrote:
(...)
Das ist ein Fall für das Fachgebiet Baudynamik. Es ist Lehrgebiet an Hochschulen. Experten dafür waren an der TU Dresden zuhause. Literaturklassiker ist z. B. der "Rausch". In Deinem Fall bietet sich ein sog. gedämpfter Tilger an. Das kann z. B. ein Pendel sein, dessen Masse in einer viskosen Flüssigkeit schwingt. Hinweise findet man auch in einem Buch von Collatz.
Was ist beim Hoch- oder Runterfahren der Maschine zu beobachten (Resonanzen)?
Freundliche Grüße,
Alfred Flaßhaar
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Alfred Flaßhaar wrote:

(...)
Danke!
Nichts relevantes. Im mehrtägigen Testlauf schien mir auch die Schwingung bei 5 Hz eher harmlos - aber der Betreiber hat wohl ein paar lose herumliegende Teile scheppern gehört und schläft jetzt unruhig. :)
HC
Anmerkung: "scheppern": österreichisch für "klappern, klirren"
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warum nicht mit Luft"feder"elementen die ganze Maschine vom Gebäude entkoppeln?
Laß dir doch von verschiedenen Anbietern was auslegen. Gummifeder - Luftfederelement - Schwingungsdämpfung Such' einfach mal.
Gruß Matthias
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Am Wed, 14 Feb 2007 08:15:35 +0100 schrieb Matthias D.:

Erste Adresse: ACE - Industrie-Stoßdämpfer GmbH
--
Mit freundlichen Grüssen
Peter Nießen
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Hans-Christian Grosz schrieb:

Ist eine Stahlkonstruktion die Halle oder Teil der Maschinenlagerung?

1Hz ist sehr "weich", kann die Stahlkonstruktion "steifer" ausgebildet werden? z.B. Verbände, steifere Ausbildung der Rahmenecken, dann wäre evtl. eine weichere Auflagerung der Maschine möglich um die Amplituden (Geschwindigkeit und Weg) zu verändern und die Eigenfrequenz der Stahlkonstruktion deutlich über die Erregerfrequenz anzuheben.

Gibt es ausreichend, Google hilft
Jürgen
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Hallo!
Vorweg Danke an Peter für den Tipp!
Jürgen Brandt wrote:

In einer Halle wurde unabhängig von Wänden und fixiert am Betonfundament ein Stahlträger-"Würfel" aufgebaut, der mehrere Ebenen bzw. Etagen für div. Maschinen bietet. Alles komplett aus Stahl, inkl. Tränenblech als Gehfläche zwischen den Maschinen.

Die Maschine steht ebenfalls direkt Stahl-auf-Stahl. 99% der Anbieter liefern nach groben Durchsehen primär Gummiunterlagen in allen Formen. Dazu müsste ich jedoch die Maschine selbst umbauen bzw. auf Gummidämpfer setzen, wobei fraglich ist, ob diese Gummidämpfer für meine Schwingung überhaupt sinnvoll sind. (niedrige Frequenz, hohe Amplitude)
Daher die Suche nach einem Zusatzteil, das an oder neben die Maschine verbaut wird.
HC
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Moin,
Hans-Christian Grosz schrub:

Bei den Amplituden... Die Maschine wird ja auch irgendwelche Anschlüsse (Schläuche, Kabel) haben, die mögen das auf Dauer auch nicht so.

Die hier scheinen sowas zu bieten (gleich mit Beispielanwendung):
http://www.gerb.com/de/arbeitsgebiete/projektbeispiele/show_projektbeispiel.php?rubrik=tilger&projekt=millen_bridge
CU Rollo
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*Roland Damm* wrote on Wed, 07-02-14 23:50:

Warum das denn? Bei z.B. Staplergabeln und Druckköpfen geht es doch auch. Man muß es halt nur richtig machen.
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Moin,
Axel Berger schrub:

Es kommt halt drauf an, was man machen will/muss. Staplergabeln werden nicht 5 mal pro Sekunde 24/7 jahrelang hin und her geschwenkt.
Bei Druckköpfen ist das schon anders, aber da nimmt man sich deswegen auch relativ viel Platz für die Kabelführung.
Aber dieses Problem ist in diesem Fall ja ohnehin nicht da. Apropos: Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, dann sitzt ein Motor fest am Gestell und schüttelt ein Sieb hin und her. Was wäre, wenn man den Motor an genau so eine Pendelaufhängung hängen würde, wie das Sieb. Vielleicht noch etwas mehr Masse dazulegen, damit sich mehr das Sieb als der Motor bewegt. Wenn die Pendelaufhängungen für Sieb und Motor gleich sind (gleiche Länge=gleiche Eigenfrequenz) sollte die resultierende auf den Rahmen schwingungsfrei sein.
CU Rollo
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Roland Damm wrote:

Ja, mit Exzenterwelle und Schubstange.

Hab ich schon überlegt. Bei "höherwertigen" Ausführungen der Maschine wäre das sowieso die Lösung. Im vorliegenden Fall bin ich etwas eingeschränkt, da eigentlich schon alles fix montiert ist.
Aber als erste Lösung werden mal einige Kreuzstreben in die grosse Stahlkonstruktion eingefügt. Ist auch wohl die günstigste Lösung, weil fähige Schweisser sowieso vor Ort "herumstehen" und so nur der Baustahl als Kostenfaktor anfällt. Und schaden kanns ja wohl nicht :)
Falls das nicht reicht, kommt ein weiterer Schritt, div. Tipps und Anbieter kenn ich mittlererweile.
PS - Eigentlich ein anderes Thema: Kennt jemand das Phänomen, das manche Statiker grosszügig dimensionieren und nach konstruktiven Anregungen plötzlich draufkommen, das alles auch mit dem halben Materialeinsatz möglich ist? Oder kenn ich nur die Falschen? *g*
HC
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Hans-Christian Grosz wrote:

Äh, korrektur:
Meine angedachte Variante wäre eine Exzenterwelle mit 2 Schubstangen, die neben dem Siebkasten noch gegenläufig eine Gewichtsmasse bewegt. Da müßten sich doch alle Kräfte aufheben. Dazu wäre aber eine stärkere Welle + Antrieb, sowie - nicht vorhandener - Platz notwendig.
HC
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Hans-Christian Grosz wrote:

Nachdem nun mehr Informationen zur Verfügung stehen scheint die Entkopplung der tragenden Konstruktion von der "Ausrüstungstechnik" sinnvoll zu sein. Gegenläufige Erreger führen sehr wahrscheinlich zu Kipp-/Nickschwingungen. Auch eine Versteifung der tragenden Konstruktion ohne Entkopplung bringt nur erhöhte Schnitt-/Stützgrößen. Für genauere Auskunft wäre eine mail mit Skizze interessant.
Einen ähnlichen Fall hatte ich mal vor Jahren für ein Glaswerk zu begutachten. Es war ein per Exenter angeregtes Rüttelsieb, das infolge unrichtiger Stützung seine Schrauben mit in die Glasschmelze warf.
Gruß, Alfred Flaßhaar
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Alfred Flaßhaar wrote:

Was ist Ausrüstungstechnik?
Falls Du die Gummipuffer zwischen Maschine und Tragkonstruktion meinst, dazu meinte der Maschinenhersteller schon mal "Haben wir mal probiert. Da steht dann der Siebkasten in der Luft und der Rahmen schwingt aussen herum"...
HC
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Hans-Christian Grosz wrote:

(...)
Ja, das kenne ich. Aber es sollte auch bedacht werden, daß oft die Zielvorstellungen der Auftraggeber nur wenig "Berechenbares" enthalten und jeder verantwortungsbewußte Statiker eine standsichere Konstruktion verkaufen möchte.
Gruß, Alfred Flaßhaar
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Hans-Christian Grosz schrieb:

Bisher hast du nur von der Eigenfrequenz der Stahlkonstruktion gesprochen, durch deine weiteren Angaben steht die Maschine auf einem Einzelfundament, d.h. der Massenschwerpunkt des Gesamtsystems kann im Fundament liegen.
Bei weiteren Untersuchungen kann man das Fundament und die Bodenreaktionen nicht vernachlässigen, was nutzt es die Schwingungen im Stahl zu reduzieren, wenn u.U. das Fundament/der Boden ursächlich das Schwingungsverhalten bestimmt. Auch die Ausbildung der Auflagerfläche des Fundamentes hat erheblichen Einfluss auf das Langzeitverhalten des Systems, durch die Kippschwingungen kann sich unter der Fundamentmitte im Boden eine Kuppe ausbilden die für das Schwingverhalten sehr nachteilge Auswirkungen hat.

Gerade bei Stabilitätsfragen kann man vereinfachte Nachweise führen, diese haben dann ein Ergebnis: "Wenn dieser Nachweis erfüllt wird, dann kann auch ein Panzer drüberfahren." Weiterführende Nachweise erfordern z.T. ein vielfaches an Rechenaufwand, egal ob per Hand oder rechnergesteuert, und auch eine z.T. penible Beachtung der statischen Vorgaben bei der Konstruktion und Montage und damit einhergehend auch mehr Fehlermöglichkeiten.
Es ist abzuwägen ob man eine materialsparende filigrane Konstruktion mit mehr Fehlermöglichkeiten von der Statik bis zur Montage oder eine robuste Konstruktion, welche auch mal einen Fehler verzeiht, wählt. Die Kostenrechner können sicher einen Kommentar zum Verhältnis Materialeinsatz und Arbeitszeitaufwand abgeben.
Jürgen
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Jürgen Brandt wrote:

Ich glaube, da war irgendwo ein Missverständnis. Nochmal kurz die gesamte Situation:
Eine Halle mit Betonfundament, ca 40cm dick. Auf der steht folgende Stahlkonstruktion: Es stehen in einem Raster 3x3 Säulen zu je ca. 9m Höhe, mit einem Abstand von jeweils ca. 5m. Auf diesen Säulen sind 3 Ebenen - ein Trägerrost mit Blechauflage - eingehängt, auf +1,0m, +4,0m und +9,0m. Das war der bisher erwähnte Stahlträgerwürfel. Darauf wiederum steht ein kleiner "Tisch" aus Stahlträgern, ca. 1m hoch, 4x4m breit, auf dem sich die Rahmenkonstruktion der Maschine befindet, in welcher der bewegte Siebkasten aufgehängt ist.

Die Fundamentplatte ist ca. 100x30m gross, wobei der Würfel an einer Ecke mit Abstand von ca. 3-4m von den Fundamentgrenzen liegt.
HC
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Roland Damm wrote:

Die bewegten Teile sind - es handelt sich um ein Sieb für Schüttgut-Förderung - mit Gummischläuchen an die restlichen Rohrleitungen angeschlossen. Dabei handelt es sich sowieso um Verschleissteile mit max. 2-5 Jahren Lebensdauer.
Der Antrieb sitzt wiederum fest auf dem Rahmen.
Meine Bedenken gegen die herkömmlichen "Gummipuffer" ist, dass dann die Maschine inkl. Rahmen schwimmt und wegen der hohen Amplitude die Gummipuffer nur kontraproduktiv sind.
Allerdings kenne ich aus der Praxis bisher nur solche zur Vibrationsdämpfung bei Ventilatoren, also mit 20-25 Hz und kurzer Amplitude.

Der Anbeiter scheint tatsächlich interessant. Auf ein kurzes Mail vor einigen Tagen wollten sie zwar noch nicht antworten, aber das wäre ja noch kein Problem... :)
HC
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Am Wed, 14 Feb 2007 18:22:27 +0100 schrieb Hans-Christian Grosz:

Danke :-) Noch ein Tipp: Besorge dir Abos der Zeitungen Maschinenmarkt, Industrieanzeiger, Scope, Konstruktionspraxis etc. (Das sind nur die wichtigsten). Die Abos sind i. A. umsonst und du hast immer einen aktuellen Katalog der Problemlösungen.
--
Mit freundlichen Grüssen
Peter Nießen
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Peter Niessen wrote:

MM und IA kenn ich, werden immer durchgeblättert und entsorgt. Steht da tatsächlich wissenswertes drinn? :)
Scope und KP sind mir unbekannt... sind die "besser"?
HC
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