Maschinendynamik
Die Maschinendynamik ist die Lehre von der Bewegung eines Systems unter Berücksichtigung der Kräfte, die auf das System wirken. Die Maschinendynamik wendet die Erkenntnisse der Technischen Mechanik, insbesondere der Dynamik, auf die Probleme realer Maschinen an.
Untersuchung verschiedener Schwingungen wie z.B. Drehschwingung oder Eigenschwingungen am Beispiel eines Modells.
Grundlagenexperimente zur mechanischen Schwingungslehre
Lerninhalte/Übungen
- freie Schwingungen
- gedämpfte Schwingungen
- Massenkraft- und Wegerregung
- erzwungene Schwingungen
- Resonanz
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Einfluss von Drehmasse, Torsionssteifigkeit und Dämpfung auf das Verhalten eines Drehschwingers. Schwingungen werden mit dem Schreiber von TM 150/TM 155 aufgezeichnet.
Lerninhalte/Übungen
- Eigenfrequenz eines Drehschwingers
- Einfluss von Torsionssteifigkeit, Masse und Dämpfung
anschauliche Versuche an einem Torsionsstab mit verschiedenen Massen; Mehrmassenschwinger
Lerninhalte/Übungen
- Bestimmung der Torsionssteifigkeit eines Torsionsstabs
- Bestimmung von Massenträgheitsmomenten
- Ausschwingverhalten von Drehschwingungen
- Bestimmung der Dämpfung bei Drehschwingungen
- erzwungene Drehschwingungen, Resonanz
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dynamisches Verhalten einer Schiffsstruktur; Versuche in der Luft und im Wasser
Lerninhalte/Übungen
- Eigenfrequenzen und Eigenformen des Schiffsmodells (in der Luft) messen und aufzeichnen
- Schwingungsverhalten des Schiffmodells in der Luft
- Vergleich von Theorie (Näherungsformel zur Bestimmung der 1. Biegeeigenfrequenz) und Praxis (gemessene Eigenfrequenz)
- Einfluss von diskreten Zusatzmassen oder von Ballast auf Eigenfrequenz und Eigenform (Ballast und Zusatzmassen nicht im Lieferumfang enthalten)
- Schwingungsverhalten des schwimmenden Schiffmodells (mit zusätzlichem Behälter möglich)
Versuchsgeräte, mit denen Schwingungen in rotierenden Bauteilen wie z.B. Wellen untersucht werden.
Untersuchung von Biegeschwingungen und Resonanz an einer rotierenden Welle
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung von Biegeschwingungen und Resonanz an einer rotierenden Welle
- Ermittlung der kritischen Drehzahlen bei verschiedenen Anordnungen der Lager und Massen auf dem Rotor und Vergleich mit der Theorie
- Untersuchung der Selbstzentrierung des Rotors
Ermittlung kritischer Drehzahlen und Untersuchung der Eigenformen einer Welle
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung eines Lavalläufers
- kritische Drehzahl
- Selbstzentrierung
- Eigenformen an einer Welle mit kontinuierlicher Massenbelegung bei
- verschiedenen Lagerabständen
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- verschiedenen Lagerabständen
Maßnahmen wie z.B. das Auswuchten beeinflussen die Massenverteilung in Maschinen so, dass resultierende Massenkräfte vermieden oder zumindest auf ein zulässiges Maß reduziert werden.
statische, dynamische und allgemeine Unwucht an einer Welle
Lerninhalte/Übungen
- Demonstration von Unwuchtschwingungen bei unterschiedlichen Drehzahlen
- Vergleich einer statischen, dynamischen oder allgemeinen Unwucht
- Bestimmung einer Unwucht
- Durchführung eines Auswuchtvorganges
Messung von Unwuchtschwingungen
Lerninhalte/Übungen
- Maschinenschwingungen messen und beurteilen
- Entstehung von Unwuchtschwingungen
- statische, dynamische oder allgemeine Unwucht
- Abhängigkeit der Umwuchtschwingung von Lage und Größe der Unwucht
- Grundprinzipien des Auswuchtens
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Unerwünscht auftretende oszillierende und rotierende Massenkräfte in Maschinen werden mit Hilfe des Massenausgleichs reduziert oder im Idealfall vollständig ausgeglichen.
Untersuchung der Massenkräfte an einer Hubkolbenmaschine
Lerninhalte/Übungen
- Wirkung von Massenkräften
- Abhängigkeit der Massenkräfte von der Drehzahl
- Abhängigkeit der Massenkräfte von der Kolbenmasse
- Massenkräfte 1. und 2. Ordnung
- Vergleich verschiedener Kurbeltriebe
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Vergleich verschiedener Kurvenglieder; Aufzeichnung von Erhebungskurven
Lerninhalte/Übungen
- Erhebungskurven bei nicht passendem Eingriffsglied
- Erhebungskurve bei springendem Eingriffsglied
- Bestimmung der Grenzdrehzahl und Vergleich mit der Theorie
- Einfluss der bewegten Masse auf die Bewegung von Kurvenglied / Stößels
- Einfluss der Rückholfeder-Steifigkeit und Vorspannung auf die Bewegung von Kurvenglied / Stößels
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Bei der Schwingungsisolierung betrachtet man zwei Fälle: die Übertragung periodischer, stoßförmiger oder stochastischer Kräfte von einer Maschine auf umgebende Strukturen oder die Schwingungen aus der Umgebung auf die Maschinen.
Fundamentierung von Maschinen und Isolierung von Schwingungen
Lerninhalte/Übungen
- Schwingungserscheinungen an Maschinenfundamenten kennenlernen
- Fundament für verschiedene Erregerkräfte abstimmen
- Schwingungstilger untersuchen
- Einfluss von zusätzlicher Dämpfung untersuchen
- Vergleich von Metallfedern und Gummifedern
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Schwingungen mit einer "realen Maschine" erzeugen
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit dem Versuchsstand TM 182
- Schwingungen mit einer “realen Maschine” an Maschinenfundamenten erzeugen
Ziel der Maschinendiagnose, die auch Maschinenzustandsüberwachung oder im Englischen CMS Condition Monitoring System genannt wird, ist es, eine bedarfsorientierte Wartung oder Instandsetzung durchzuführen und damit Reparatur- und Stillstandzeiten einer Maschine zu minimieren.
Untersuchung der Schwingungen von Wälzlagern
Lerninhalte/Übungen
- spektrale Zusammensetzung der Schwingungen bei Wälzlagern
- Hüllkurvenanalyse kennenlernen
- Einfluss von Schädigungen an Außenring, Innenring oder Wälzkörper auf das Spektrum
- Lebensdauerabschätzung bei Wälzlagern
- Einfluss des Schmierstoffs auf das Schwingungsspektrum
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Basiseinheit zum Aufbau vielseitiger Versuche zur Maschinendiagnose unter Verwendung modularer Zubehörsätze
Lerninhalte/Übungen
- Einführung in die Schwingungsmesstechnik an rotierenden Maschinensystemen
- Grundlagen der Messung von Wellen- und Lagerschwingungen
- Grundgrößen und Parameter
- Aufnehmer und Messgeräte
- Einflüsse von Drehzahl und Wellen-anordnung
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unterstützt alle Versuche zur Maschinendiagnose der PT 500-Serie
Lerninhalte/Übungen
- im Zusammenhang mit den Versuchen der gesamten PT 500-Serie können die folgenden Lerninhalte abgedeckt werden:
- Schwingungssignale kennenlernen
- richtige Anwendung der FFT-Analyse
- Messung von Drehzahl, Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Schwingung
- Beurteilung des Schwingungszustands einer Maschine
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Biegeschwingungen der elastischen Welle
Lerninhalte/Übungen
- die Begriffe kritische Drehzahl und Resonanz kennenlernen
- Einfluss der Unwuchterregung
- elastischen Rotor ausrichten
- Einfluss von Ausrichtfehlern
- Frequenzspektren verstehen und interpretieren
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Schwingungsverhalten der Welle mit radialem Riss
Lerninhalte/Übungen
- Veränderung des charakteristischen Schwingungsverhaltens (Eigenfrequenz, Resonanzdrehzahl, Amplitude und Phase der Schwingungen) durch einen Riss
- Rissidentifikation aus der Veränderung des Schwingungsspektrums
- Riss in der Welle beim überkragenden Wellenende
- Frequenzspektren verstehen und interpretieren
- Umgang mit einem PC-gestützten Schwingungsanalysegerät
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Beurteilung des Lagerzustands durch Schwingungsanalyse
Lerninhalte/Übungen
- spektrale Zusammensetzung der Schwingungen bei Wälzlagern
- Hüllkurvenanalyse kennenlernen
- Einfluss von Schädigungen an Außenring, Innenring oder Wälzkörper auf das Spektrum
- Lebensdauerabschätzung bei Wälzlagern
- Einfluss des Schmierstoffs auf das Schwingungsspektrum
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Schwingungsanalyse an Kupplungen
Lerninhalte/Übungen
- Auswirkungen von Ausrichtfehlern bei unterschiedlichen Kupplungstypen
- Bolzenkupplung mit Versatz
- Klauenkupplung mit Versatz
- Auswirkungen von Fertigungsfehlern wie Rundlauf-, Planlauf- und Teilungsfehlern auf das Laufverhalten der Maschine
- Flanschkupplung ohne Fehler
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- Flanschkupplung ohne Fehler
Schwingungen in Riementrieben
Lerninhalte/Übungen
- Einfluss der Riemenspannung auf das Schwingungsverhalten
- Einfluss der Drehzahl auf das Schwingungsverhalten
- Einfluss von unrunden Scheiben und Schräglauf
- Leistungsaufteilung bei Mehrfachriementrieb
- Einfluss von Schlupf auf das Schwingungsspektrum
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Schwingungsanalyse von Verzahnungsschäden
Lerninhalte/Übungen
- Identifikation von Getriebeschäden anhand des Schwingungsverhaltens
- Einfluss der Verzahnungsart
- geradverzahnt
- schrägverzahnt
- Lokalisierung des Schadens
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Schwingungen an Kurbelgetrieben
Lerninhalte/Übungen
- Ordnungsanalyse von Massenkräften
- Hüllkurvenanalyse kennenlernen
- Einfluss von Lagerspiel
- ungleichförmiger Momentenverlauf
- Verschleißmessung an Kolbenstangen
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Kavitationserscheinungen beobachten und messen
Lerninhalte/Übungen
- Kavitationserscheinungen an einer Kreiselpumpe beobachten und verstehen
- visuell
- stroboskopisch (Stroboskop als Zubehör)
- schwingungsanalytisch
- Untersuchung der Betriebsschwingungen an einer Kreiselpumpe
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Identifikation der durch die Laufschaufeln angeregten Schwingungen aus dem Schwingungsspektrum
Lerninhalte/Übungen
- Schwingungsmessung an Gebläsen
- Messung der Schaufelpassierfrequenz
- Identifikation der durch die Laufschaufeln angeregten Schwingungen aus dem Schwingungsspektrum
- Wirkung der dynamischen Unwucht beim Gebläse
- Frequenzspektren verstehen und interpretieren
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Wechselwirkung elektromagnetisches - mechanisches System
Lerninhalte/Übungen
- Einfluss des Luftspalts auf das Schwingungsverhalten
- Einfluss der elektromagnetischen Asymmetrie auf das Schwingungsverhalten
- Einfluss der Last auf das Schwingungsniveau
- Einfluss des Luftspalts auf die elektromagnetischen Verluste und den Wirkungsgrad
- Einfluss der Drehzahl auf das Schwingungsverhalten
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