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Theorie der Triebwerksschwingungen der Verbrennungskraftmaschine


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Noch nicht erschienen
Januar 1984

Beschreibung

Beschreibung

Es ist schon lange bekannt, daB Kurbelwellenbriiche der Verbrennungskraftmaschine in der Regel Dauerbriiche sind, sofern sie nicht als Folgen von Lagerschaden auftreten. Die Dauer­ briiche werden durch Biege- und Torsionswechselbeanspruchungen hervorgerufen, die zu einer tiberschreitung der vom Material dauernd ertragbaren Beanspruchung fiihren. Deshalb sind die Ermittlung und die Begrenzung der dynamischen Beanspruchung des Motortriebwerks ein schwin­ gungstechnisches Problem von permanenter Aktualitat, das bei jeder Entwicklung eines neuen Motors immer wieder gelOst werden muB. Mit der Losung dieses Problems beschaftigen sich Ingenieure schon seit mehr als 60 Jahren, und neue Impulse, sich mit der Dynamik des Motor­ triebwerks zu beschaftigen, lOsen in letzter Zeit die gesetzlichen Forderungen nach dem um­ weltfreundlichen und gerauscharmen Motor aus. Sowohl die Festigkeitsprobleme als auch das Problem, die Korper- und Luftschallemission des Motors zu reduzieren, sind ohne Grundkennt­ nisse der Schwingungslehre nicht lOsbar. Der vorliegende Band 3 in der Neuen Folge der von H. LIST und A. PISCHINGER herausgegebe­ nen Buchreihe "Die Verbrennungskraftmaschine" befaBt sich mit den Grundlagen der mechani­ schen Schwingungen, deren Kenntnisse erforderlich sind, urn das Entstehen und die Wirkungs­ weise der Triebwerksschwingungen verstehen zu konnen. Die Torsionsschwingungen der Kurbel­ welle, das bedeutendste Schwingungsproblem des Motortriebwerks, werden im Band 4 dieser Buchreihe behandelt. Ein GroBteil der dort verwendeten Bewegungsgleichungen, Algorithmen und FORTRAN-Programme wird bereits in diesem Band entwickelt. Trotz dieser speziellen Thematik kann der Band 3 auch als Einfiihrung in die Schwingungsprobleme des Maschinenbaus verwendet werden.

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung.
1.1 Schwingungsprobleme des Motortriebwerks.
1.2 Schwingungserregung des Hubkolbenmotors.
1.3 Resonanz.
1.4 Erzwungene Torsionsschwingungen.
1.5 Aufgaben der Triebwerksberechnung.
2 Berechnungsmodelle der Schwingungstechnik.
3 Harmonische Schwingungen.
3.1 Definition harmonischer Schwingungen.
3. 2 Phasenverschiebung harmonischer Schwingungen.
3.3 Addition harmonischer Schwingungen.
3.4 Differentiation und Integration harmonischer Schwingungen.
3.5 Multiplikation harmonischer Schwingungen.
3.6 Multiplikation und Division komplexer Amplituden.
3.7 Analytische Darstellung rotierender Zeiger.
4 Periodische Schwingungen.
4.1 Definition periodischer Schwingungen.
4. 2 Addition harmonischer Schwingungen verschiedener Frequenzen.
4.3 FOURIER-Reihen und FOURIER-Polynome.
4.4 Harmonische Analyse.
4.5 Harmonische Synthese.
4.6 Phasenverschiebung periodischer Funktionen.
4. 7 Multiplikation trigonometrischer Polynome.
5 Freie Schwingungen.
5.1 Eigenschwingungen von ungedämpften Systemen mit einem Freiheitsgrad.
5.1.1 Physikalisches Pendel.
5.1.2 Rotierendes Pendel.
5.1.3 Feder-Masse-System.
5.2 Eigenschwingungen von gedämpften Systemen mit einem Freiheitsgrad.
5.3 Ungedämpfte Eigenschwingungen einfacher Torsionsschwingungssysteme.
5.3.1 Eigenschwingungen von Kettensystemen.
5.3.2 Eigenfrequenzen von 3-Massen-Systemen.
5.3.3 Eigenschwingungsformen.
6 Erzwungene harmonische Schwingungen.
6.1 Grundlagen.
6.1.1 Einschwingvorgänge.
6.1.2 Vergrößerungsfunktionen.
6.1.3 Anwachsen der Schwingungsamplituden in Resonanz.
6.1.4 Resonanzkurven.
6.1.5 Halbwertsbreite.
6.1.6 Phasenverschiebungswinkel.
6.1.7 Ortskurven.
6.2 Einfluß von Erregung und Dämpfung auf die erzwungenen Schwingungen einfacher Systeme.
6.2.1 Definition weiterer Vergrößerungsfunktionen.
6.2.2 Frequenzunabhängiger Dämpfungskoeffizient.
6.2.3 Werkstoffdämpfung.
6.2.4 Propellerdämpfung.
6.2.5 Vergrößerungsfunktionen und Ortskurven der Wegamplitude.
6.2.6 Vergrößerungsfunktionen und Orts kurven der Kraftamplituden.
6.3 Berechnung der erzwungenen Schwingungen von Schwingungsketten.
6.3.1 Bewegungsgleichungen und Lösungsansatz.
6.3.2 Verfahren von HOLZER.
6.4 Scheinresonanz und Ungleichförmigkeitsgrad bei Torsionsschwingungssystemen.
6.5 Begrenzung erzwungener Schwingungen durch Schwingungsdämpfer.
6.5.1 Parameter zur Auslegung von Schwingungsdämpfern.
6.5.2 Verlagerungseffekt des elastisch gekoppelten Schwingungsdämpfers.
6.5.3 Einfluß von Dämpfungskoeffizient und Dämpfergroße.
6.5.4 Optimaler Abstimmfaktor bei elastischer Koppelung des Dämpfers.
6.5.5 Beanspruchung des Torsionsschwingungsdämpfers.
6.5.6 Reine Dämpfungskoppelung.
7 Erzwungene periodische Schwingungen.
7.1 Methode der harmonischen Analyse und Synthese.
7.2 Beispiel einer periodischen erzwungenen Schwingung.
8 Erzwungene nichtperiodische Schwingungen.
8.1 Einmaliger Drehmomentenstoß.
8.2 Durchfahren von kritischen Drehzahlen.
8.3 Kurzschluß bei Drehstromaggregaten.
9 Biegeschwingungen des Motortriebwerks.
9.1 Vorbemerkungen.
9 2 Starr gelagerter LAVAL-Läufer unter Unwuchterregung.
9.2.1 Bewegungsablauf im raumfesten Koordinatensystem.
9.2.2 Verwendung der komplexen Zahlenebene.
9.3 Darstellung und Auswirkung einer harmonischen Krafterregung mit raumfester Richtung.
9.3.1 Darstellung der Kolbenmotorenerregung mit Hilfe komplexer Zahlen.
9.3.2 Auswirkung der Kolbenmotorenerregung auf eine rotierende Welle mit punktförmiger Masse.
9.3.3 Harmonische der Biegeschwingungserregung von Kolbenmotoren.
9.4 Einfluß der Kreiselwirkung des Rotors.
9.4.1 Trägheitswirkung des Rotors.
9.4.2 Bewegungsgleichungen der einfach besetzten Welle.
9.4.3 Eigenfrequenzen der rotierenden Welle.
9.4.4 Erzwungene ungedämpfte Biegeschwingungen und Resonanzdrehzahlen des Gleich- und Gegenlaufs.
9.5 Bemerkungen zu den Biegeschwingungen der Kurbelwellen.
9.5. 1 Berechnungsmodelle.
9.5.2 Ersatzerregerkraft.
9.5.3 Anisotrope Biegesteifigkeit der Kurbelwelle.
10 Torsionsschwingungsmodelle des Motortriebwerks.
10.1 Vorbemerkungen.
10.2 Modelle der Kurbelkröpfung.
10.3 Kurbelwelle mit Kurbelgetrieben.
10.4 Hilfsantriebe.
10.5 Analyse der System strukturen.
10.6 Aufstellung der Bewegungsgleichungen der Massen.
11 Verzeichnis der FORTRAN-Programmlisten.
12 Literaturverzeichnis.
13 Sachverzeichnis.
EAN: 9783211817926
ISBN: 3211817921
Untertitel: 142 Abbildungen.
Verlag: Springer-Verlag KG
Erscheinungsdatum: Januar 1984
Seitenanzahl: IX
Format: gebunden
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