Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

[woelloe]

Ich habe es mit dem Maschinenrahmen einer Stanzmaschine zu tun. Dieser hat die typische U-Form, ähnlich einer Stimmgabel. Die Stanzkraft wird senkrecht zu einem der beiden Schenkel auf das dazwischenliegende Blech eingeleitet. Somit biegt sich der Maschinenrahmen auf und wird zu Schwingungen angeregt. Dies geschieht, nachdem das Blech durchstoßen ist und die Verspannung schlagartig frei wird.

Die maximal auftretenden Dehnungen/Spannungen an der Maschinenstruktur treten nicht durch den eigentlichen Stanzhub auf, sondern durch den anschließend zurückschwingenden Maschinenrahmen.

Dies ist mir unerklärlich, da ich mich frage, woher die hierfür notwendige Energie stammt.

Wäre nett, wenn Ihr mir beim Grübeln helfen könntet!
Danke!

Markus

 

[forest64]

AW: Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

na woher wohl ...?

was immer die Stanzvorrichtung antreibt.
;)

zb. Pressluft, Hydraulik, Excenter etc.

 

[woelloe]

AW: Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

Hehe, wäre schön, wenn es so einfach wäre... :?

Aber wichtig, lies noch mal: "Die maximal auftretenden Dehnungen/Spannungen an der Maschinenstruktur treten nicht durch den eigentlichen Stanzhub auf , sondern durch den anschließend zurückschwingenden Maschinenrahmen."

 

[forest64]

AW: Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

...also wenn das so ist, vermute ich mal, dass der Stanzhub analog wie die gespannte Sehne eines Bogens oder ein ausgelenktes Pendel funktioniert.

Erst kommt es zu einer konstanten Auslenkung mit Spannungs-Amplitude in eine Richtung. Durch das loslassen / durchstossen kommt es zu einer (gedämpften) Schwingung, mit Amplitude in die entgegengesetzte Richtung. Die beiden Amplituden stellen den max. Spannungswert dar.

 

[domm]

AW: Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

"Die maximal auftretenden Dehnungen/Spannungen an der Maschinenstruktur treten nicht durch den eigentlichen Stanzhub auf , sondern durch den anschließend zurückschwingenden Maschinenrahmen."

Mit aller größter Wahrscheinlichkeit fällt die Frequenz des schwingenden Maschinenrahmens mit der Eigenfrequenz des Systems zusammen und das
System befindet sich in Resonanz.
Dies lässt sich messtechnisch oder rechnerisch durch eine Eigenfrequenzanalyse erfassen.

Gruß,

Dominik

 

[Konsti]

AW: Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

Ich kann domm nur zustimmen und etwas Wichtiges hinzufügen!
Dass die Kraft in einer Richtung größer ist als in die andere, ist ein natürliches Phänomen. Beachte: Leitung der Feder ist: P=F*v.
P= Leistung;
F= Kraft;
V= Geschwindigkeit;
Annahme: P sei konstant  v wird kleiner, F muss steigen.
Erläuterung:
Wenn man von Resonanz bei mechanischen Systemen spricht, ist meistens die Auslenkungsresonanz gemeint. Man sollte aber immer daran denken, dass auch andere physikalische Größen wie z. Bsp.: die Auslenkungsgeschwindigkeit oder Federkraft ein Resonanzverhalten aufweisen. Mit Hilfe eines einfachen Models: PT2-Glied mit partikulärem Anteil kannst du den Problem lösen. Dafür musst du die Leistung des Erregers berechnen.
Aus dem PT2-Glied kannst du den Phasengang deiner Maschine bestimmen. Aus den beiden Gleichungen kann man die Kraft zur bestimmten Phasenlage bestimmen, womit dein Problem gelöst wird.

 

[PHA]

AW: Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

Hallo,

das mit der Eigenfrequenz ist wohl richtig. Am besten du besorst Dir jemand, der dir eine FEM - Analyse macht oder jemand, der sich mit Schwingungsmessung auskennt, was auch viel billiger wird zum Schluss. Wir machen das so, dass wir das System (Bauteil) anregen (Hammer !!) und dann die Schwingungen messen. Aus den Schwingungen ermitteln wir dann die Eigenfrequenz. Danach schauen wir in unserer Anlage (ziemlich große Papiermaschine), ob es in der Nähe dieses Bauteils Drehzahlen von Walzen udgl. gibt, die in diesem Resonanzbereich liegen und somit das neue Bauteil zum schwingen bringen könnten.

mfg
PHa
6. Semester Maschinenbau DAA Jena

 

[PHA]

AW: Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

Hallo,

das mit der Eigenfrequenz ist wohl richtig. Am besten du besorst Dir jemand, der dir eine FEM - Analyse macht oder jemand, der sich mit Schwingungsmessung auskennt, was auch viel billiger wird zum Schluss. Wir machen das so, dass wir das System (Bauteil) anregen (Hammer !!) und dann die Schwingungen messen. Aus den Schwingungen ermitteln wir dann die Eigenfrequenz. Danach schauen wir in unserer Anlage (ziemlich große Papiermaschine), ob es in der Nähe dieses Bauteils Drehzahlen von Walzen udgl. gibt, die in diesem Resonanzbereich liegen und somit das neue Bauteil zum schwingen bringen könnten.

Im übrigen braucht man bei der Eigenfrequenz nur minimale Energie, um das Bauteil anzuregen !!

mfg
PHa
6. Semester Maschinenbau DAA Jena

 

[Konsti]

AW: Unerklärliche maximale Spannungen bei schwingender Struktur

Im übrigen braucht man bei der Eigenfrequenz nur minimale Energie, um das Bauteil anzuregen !!

Leider muss ich dich an dieser stelle Enttäuschen!!
Die Resonanzleistung zeigt ein ähnliches verhalten wie der Amplitudengang. Siehe Bücher: Grundlagen der Schwingungstechnik 1, Grundlagen der Schwingungstechnik 2 oder auch Physik für Ingenieure. Der einzige Unterschied ist die Frequenz. Der Amplitudengang und das Leistungsdiagramm weisen stetts ein Maximum und kein Minimum auf!!! Daher auch der Satz:

Wenn man von Resonanz bei mechanischen Systemen spricht, ist meistens die Auslenkungsresonanz gemeint. Man sollte aber immer daran denken, dass auch andere physikalische Größen wie z. Bsp.: die Auslenkungsgeschwindigkeit oder Federkraft ein Resonanzverhalten aufweisen.

Werden die beiden Größen ausmultiplieziert erhält man Leistungsdiagramm.

Das was du gemeint hast, ist das Minimum der Kraft in Resonanzfall beim Amplitudengang, in diesen Punkt kann ich dir nur zustimmen. Jedoch stellt dies nicht das Minimum der Leistung dar.