VDI 3833 Blatt 2-2006 Dynamic damper and dynamic vibration absorber - Dynamic vibration absorber and dynamic vibration absorption.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURESchwingungsdmpfer und SchwingungstilgerSchwingungstilger und SchwingungstilgungDynamic damper anddynamic vibration absorberDynamic vibration absorber anddynamic vibration absorptionVDI 3833Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Schwingungstec

2、hnikVDI-RICHTLINIENICS 17.160Dezember 2006December 2006Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Formelzeichen und Begriffe . . . . . . . . . . 41.1 Formelzeichen. . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2.1 Schwingungstilgung im A

3、llgemeinen . . . . . . . . . . . . . 51.2.2 Schwingungstilger . . . . . . . . . . 51.2.3 Translatorisch wirkenderSchwingungstilger . . . . . . . . . . 51.2.4 Rotatorisch wirkenderSchwingungstilger . . . . . . . . . . 51.2.5 Rotatorisch wirkender Schwingungs-tilger . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4、2 Wirkungsprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1 Schwingungstilgung . . . . . . . . . . . . 62.2 Schwingungstilger . . . . . . . . . . . . . 62.3 Gedmpfter Schwingungstilger . . . . . . . 93 Kenngren und Kennfunktionen einesSchwingungstilgers . . . . . . . . . . . . . . 114 Hinweise zur Ausleg

5、ung eines Schwingungstilgers fr ein Ausgangssystem mit einem Freiheitsgrad . . 124.1 Auslegungskriterien . . . . . . . . . . . . . 124.2 Auslegung von Schwingungstilgern . . . . 124.2.1 Auslegung eines ungedmpftenSchwingungstilgers. . . . . . . . . . 124.2.2 Auslegung eines gedmpftenSchwingungstilge

6、rs. . . . . . . . . . 134.2.3 Ankopplungspunkt und Wirkrichtung des Schwingungs-tilgers . . . . . . . . . . . . . . . . . 144.2.4 Einsatz der numerischen Simulation . 15Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Vers

7、ion dieser Richtlinie ist verbindlich. No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this Guideline shall be taken asauthoritative.Frhere Ausgabe: 04.04 EntwurfFormer edition: 04/04 Draft, in German onlyZu beziehen durch / Available at Beuth VerlagGmbH, 10

8、772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 Symbols and terms. . . . . . . . . . . . . . . 41.1 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Terms . . . . . . . . .

9、. . . . . . . . . . . 51.2.1 Dynamic vibration absorptionin general. . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.2 Dynamic vibration absorber . . . . . 51.2.3 Dynamic vibration absorber withtranslatory effect . . . . . . . . . . . 51.2.4 Dynamic vibration absorber withrotatory effect . . . . . . . . . . . . 5

10、1.2.5 Dynamic vibration absorber with rotatory effect . . . . . . . . . . . . 62 Working principle. . . . . . . . . . . . . . . . 62.1 Dynamic vibration absorption . . . . . . . 6 2.2 Dynamic vibration absorber . . . . . . . . 62.3 Damped dynamic vibration absorber . . . 93 Characteristic quantities

11、 and characteristic functions of a dynamic vibration absorber . . 114 Designing a dynamic vibration absorber for an initial single-degree-of-freedom system . . . . . . . . . . . . . . . 124.1 Design criteria . . . . . . . . . . . . . . . 12 4.2 Design of dynamic vibration absorbers. . . 12 4.2.1 Des

12、ign of an undamped dynamicvibration absorber . . . . . . . . . . 124.2.2 Design of a damped dynamicvibration absorber . . . . . . . . . . 13 4.2.3 Coupling point and directionof action of the dynamic vibration absorber . . . . . . . . . . . . . . . 144.2.4 Use of numerical simulation . . . . . 15VDI

13、-Gesellschaft Entwicklung Konstruktion VertriebAusschuss Tilger, Dmpfer und SchwingungsisolierelementeB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 2 VDI 3833 Blatt 2 / Part 2Seite4.3 Sonstige Auslegungshinwei

14、se . . . . . . . 154.3.1 Festigkeit. . . . . . . . . . . . . . . 154.3.2 Alterung . . . . . . . . . . . . . . . 154.3.3 Geruschabstrahlung. . . . . . . . . 164.3.4 Wrmeentwicklung . . . . . . . . . 164.3.5 Verschlei . . . . . . . . . . . . . . 164.3.6 Bauraumbegrenzung . . . . . . . . . 165 Technisc

15、he Realisierung undAnwendungen rotatorisch wirkender Schwingungstilger . . . . . . . . . . . . . . . 165.1 Scherspalt-Tilger . . . . . . . . . . . . . . 165.2 Schwingungstilger mit Flssigkeitsver-drngung zur Realisierung der Dmpfung . 185.2.1 Hlsenfeder-Tilger . . . . . . . . . . 185.2.2 Blattfeder-

16、Tilger . . . . . . . . . . . 195.2.3 Bogenfeder-Tilger . . . . . . . . . . 205.3 Elastomer-Drehschwingungstilger . . . . . 215.3.1 Elastomer-Drehschwingungstilgermit Werkstoffdmpfung . . . . . . . 215.3.2 Elastomer-Drehschwingungs-tilger mit zustzlicher Scherspalt-Dmpfung . . . . . . . . . . . . . .

17、 235.4 Pendel im Fliehkraftfeld alsDrehschwingungstilger . . . . . . . . . . . 246 Technische Realisierung und Anwendungen translatorisch wirkender Schwingungstilger . . . . . . . . . . . . . . . 266.1 Pendel-Tilger . . . . . . . . . . . . . . . . 266.2 Stahlfeder-Tilger . . . . . . . . . . . . . .

18、276.3 Elastomer-Metall-Tilger . . . . . . . . . . 286.4 Schwingungstilger mit Trgheitswirkungdurch eine Flssigkeit . . . . . . . . . . . 29Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Anhang Reduzierung eines Mehrmassen-systems auf ein Ersatzsystem miteinem Freiheitsgrad . . . . . . . . .

19、. . 33Page4.3 Other design informations . . . . . . . . . 154.3.1 Strength . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.3.2 Ageing . . . . . . . . . . . . . . . . 154.3.3 Noise emissions . . . . . . . . . . . 164.3.4 Heat development . . . . . . . . . . 164.3.5 Wear . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.3.6 I

20、nstallation space restrictions . . . . 165 Technical implementation andapplication of torsional vibration absorbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165.1 Shear-gap absorber . . . . . . . . . . . . . 165.2 Dynamic vibration absorbers with squeeze oil damping . . . . . . . . . . . . 18 5.2.1 Sle

21、eve-spring absorber . . . . . . . 185.2.2 Leaf-spring absorber . . . . . . . . 195.2.3 Bow-spring absorber . . . . . . . . 205.3 Elastomeric torsional vibration absorbers . 215.3.1 Elastomeric torsional vibration absorber with material damping. . . 215.3.2 Elastomeric torsional vibration absorber wi

22、th additional shear-gapdamping . . . . . . . . . . . . . . . 235.4 Pendulum in the centrifugal force fieldas torsional vibration absorber . . . . . . . 246 Technical implementation and application of translatory dynamic vibration absorbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 6.1 Pendulum absor

23、ber . . . . . . . . . . . . . 266.2 Steel-spring absorber. . . . . . . . . . . . 276.3 Elastomer-metal absorber . . . . . . . . . 286.4 Dynamic vibration absorber with inertia effect via a fluid . . . . . . . . . . . . . . 29 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Annex Reduction of

24、a multimass system to an equivalent single degree of freedomsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 VDI 3833 Blatt 2 / Part 2 3 VorbemerkungZur Reduzierun

25、g von Schwingungen beispielsweisein Gerten, Apparaten, Maschinen, Bauwerken, beidenen eine weitere Reduzierung der Schwingungs-erregung nicht mehr mglich ist, stehen im Wesentli-chen drei Manahmen zur Verfgung:SchwingungsisolierungSchwingungsdmpfungSchwingungstilgungSchwingungsisolierungselemente we

26、rden in derRichtlinie VDI 2062 beschrieben.In der Richtlinie VDI 3833 Blatt 1 wird aufgezeigt,wie Schwingungsdmpfer in ihren energiedissipie-renden Eigenschaften beschrieben werden knnenund welche Auswirkungen eine Vernderung derGre der Dmpfung in einem schwingungsfhigenSystem hat. Schlielich werden

27、 verschiedene Bau-formen von Dmpfern sowie geeignete Kennwertezur Beschreibung ihrer dissipativen Eigenschaftenund Anwendungen beschrieben.Eine umfassende Darstellung der Grundlagen vonWerkstoff- und Bauteildmpfung ist als RichtlinieVDI 3830 in Vorbereitung. Die RichtlinieVDI/VDE 2256 behandelt Schw

28、ingungsdmpfungmittels Feinwerkelementen.In der vorliegenden Richtlinie werden die schwin-gungstechnischen Grundlagen der Schwingungstil-gung, aber auch die technische Realisierung (Bau-form) und die Funktionsweise einschlielich der An-wendungen verschiedener Schwingungstilger be-schrieben. Die Richt

29、linie umfasst auch Hinweise zurAuslegung von Schwingungstilgern.Alle drei Manahmen zur Reduzierung von Schwin-gungen zeigen die gewnschte Wirkung nur in einemoder mehreren bestimmten Frequenzbereichen. Au-erhalb dieser Bereiche fhren sie oft zu einer Ver-strkung der Schwingungen. Ihre wirksame Anwen

30、-dung setzt daher gute Kenntnisse ber die dynami-schen Eigenschaften des ursprnglichen Systems undeine sorgfltige Auslegung der die Schwingungs-reduzierung bewirkenden Bauteile und Baugruppenvoraus.Die vorliegende Richtlinie beschrnkt sich auf pas-sive Elemente, also ohne dass eine Energiezufuhr er-

31、folgt.Preliminary noteTo reduce the vibrations in, for example, equipment,appliances, machines, or building structures where nofurther reduction in the excitation of vibration ispossible, basically three methods are available: vibration insulationvibration damping dynamic vibration absorption Elemen

32、ts used for vibration insulation are describedin guideline VDI 2062. Guideline VDI 3833 Part 1 shows how dynamicdampers can be described in their energy-dissipatingproperties and which effects the variation of dam-ping will have on a vibratory system. Finally, a num-ber of different designs of dampe

33、rs are described aswell as characteristics for describing their dissipativeproperties and applications.A comprehensive treatment of the fundamentals ofdamping of materials and components is in prepara-tion and will be guideline VDI 3830. GuidelineVDI/VDE 2256 deals with vibration damping ef-fected b

34、y precision engineering components. The present guideline, deals not only with the vibra-tion-related technical fundamentals of dynamic vib-ration absorption but also describes technical imple-mentation (design) and operating principles inclu-ding applications for various dynamic vibration ab-sorber

35、s. This Guideline also provides information onthe design of dynamic vibration absorbers. All three ways of reducing vibrations deliver the desi-red effect only in one or more specific frequency ran-ges while outside these ranges they often cause anamplification of the vibrations. Their effective app

36、li-cation therefore presupposes a good knowledge ofthe dynamic properties of the original system and acareful design of the components and assembliesbringing about the reduction in vibration.The present Guideline will confine itself to passiveelements, in other words when there is no energy in-put.B

37、55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2006 4 VDI 3833 Blatt 2 / Part 21 Formelzeichen und Begriffe1.1 FormelzeichenIn der vorliegenden Richtlinie VDI 3833 Blatt 2 wer-den in bereinstimmung mit DIN 1311 die f

38、olgen-den Formelzeichen verwendet (ergnzend siehe auchVDI 3833 Blatt 1):FormelzeichenGreBenennung Einheitd Dmpfungskoeffizient N/(m/s)dTDmpfungskoeffizient des SchwingungstilgersN/(m/s)Kraftamplitude einerharmonischen SchwingungNFe(t ); Fj(t); F(t ) Erregerkraft; Kraft j;MassenkraftNf Frequenz HzfeE

39、rregerfrequenz HzfrResonanzfrequenz HzfT; fTjTilgerfrequenz, Frequenz des Tilgers jHzf0Eigenfrequenz eines Schwin-gers mit einem FreiheitsgradHzf0ajEigenfrequenz j desTeilschwingers aHzf0bjEigenfrequenz j des Teilschwingers bHzHkl(f ) Betrag der komplexen ber-tragungsfunktion zwischen der Erregung a

40、n der Stelle l und Schwingungsantwort an der Stelle km/NJjMassentrgheitsmoment j kg m2j Zhlindex 1k; kjFedersteifigkeit; Federsteifigkeit j N/mkTFedersteifigkeit des SchwingungstilgersN/mm; mjMasse; Masse j kgmTTilgermasse kgx(t ) absolute Verschiebungs-koordinate, Auslenkungmxj (t ) absolute Versch

41、iebungs-koordinate der Masse jmxT(t ) absolute Verschiebungs-koordinate der Tilgermasse jmklResonanzberhhung an der Stelle k infolge der Erregung an der Stelle l1TDmpfungsgrad desSchwingungstilgers1 Massenverhltnis 1TDmpfungsfaktor desSchwingungstilgers1 Erregerkreisfrequenz 1/sF1 Symbols and terms1

42、.1 Symbols In agreement with DIN 1311, the following symbolsare used in the present Guideline VDI 3833 Part 2 (inaddition, see also VDI 3833 Part 1):SymbolVariable Designation Unit d Damping coefficient N/(m/s) dTDamping coefficient of the dynamic vibration absorberN/(m/s) Force amplitude of aharmon

43、ic vibration NFe(t ); Fj(t); F(t ) Exciting force; force j;inertial force Nf Frequency HzfeExciter frequency HzfrResonance frequency HzfT; fTjAbsorber frequency, frequency of the absorber j Hzf0Natural frequency of a single-degree-of-freedom oscillatorHzf0ajNatural frequency j of the par-tial oscill

44、ator aHzf0bjNatural frequency j of the par-tial oscillator b HzHkl(f ) Magnitude of the complex transfer function between the excitation at location l and the vibration response at location k m/N JjMass moment of inertia j kg m2j Counting index 1 k; kjSpring rate; spring rate j N/m kTSpring rate of

45、the dynamic vibration absorber N/m m; mjMass; mass j kg mTAbsorber mass kg x(t ) Absolute displacement coordinate displacementm xj (t ) Absolute displacement coor-dinate of the mass j m xT (t ) Absolute displacement coor-dinate of the absorber mass j m klDynamic magnifier at location k resulting fro

46、m the excitation at location l 1 TDamping ratio of the dynamic vibration absorber 1 Mass ratio 1 TDamping factor of the dynamic vibration absorber 1 Angular frequency of theexcitation1/s FB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ing

47、enieure e.V., Dsseldorf 2006 VDI 3833 Blatt 2 / Part 2 5 1.2 Begriffe1.2.1 Schwingungstilgung im AllgemeinenSchwingungstilgung ist die Kompensation der Wir-kung von Erregerkrften oder Erregermomentendurch Massenkrfte oder Massenmomente ohne Ver-wendung eines zustzlichen Bauelementes, so dassdadurch

48、fr bestimmte Frequenzen oder fr be-stimmte Frequenzbereiche einzelne Punkte oderTeile einer Struktur in Ruhe verbleiben oder zumin-dest deutlich geringer schwingen als bei fehlenderNutzung einer Schwingungstilgung. Meistens erfolgtdie Auslegung einer Schwingungstilgung mit derZielsetzung einer Reduz

49、ierung der Schwingungenjener Masse, an der die Erregung angreift.1.2.2 SchwingungstilgerEin Schwingungstilger, kurz Tilger genannt, ist einzustzlich an einem Ausgangssystem angebautesBauelement, das aus einer Masse und einer Feder be-steht und gezielt den Tilgereffekt nutzt. Die Wahl und die Auslegung der Schwingungstilgersind abhngig vom Zeitverlauf der Erregung. Dabeiwerden unterschieden:bliche Schwingungstilger mit relativ geringerDmpfung fr harmonische E