VDI 2062 Blatt 1-2011 Vibration insulation - Terms and methods.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURESchwingungsisolierungBegriffe und MethodenVibration insulationTerms and methodsVDI 2062Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch SchwingungstechnikVDI-Handbuch LrmminderungVDI-RICHTLINIENZubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berl

2、in AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2011Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 01.140.17, 17.160 Mai 2011 May 2011The

3、 German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Frhere Ausgaben: 01.76; 10.09 Entwurf, deutsch Former editions: 01/76; 10/09Draft, in German onlyVDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP)Fachbereich Sch

4、wingungstechnikInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 42 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 bersicht

5、ber Manahmen zur Reduzierung von Schwingungen . . . . . . . 124.1 Reduzierung der Erregung . . . . . . . . . 124.2 Schwingungsisolierung Quellen- und Empfngerisolierung . . . . . . . . . . . . 124.3 Schwingungstilgung . . . . . . . . . . . . 124.4 Schwingungsdmpfung . . . . . . . . . . . 134.5 Aktiv

6、e und semiaktive Schwingungsisolierung . . . . . . . . . . . 134.6 Bedeutung von Schwingungsknoten bei der Entstehung von Schwingungen . . . 134.7 Vernderung von Struktureigenschaften . . 135 bersicht zu Schwingungsisolierungen . . . 145.1 Zielsetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . 145.2 Passive

7、und aktive Elemente der Schwingungsisolierung . . . . . . . . . . . 155.3 Kennwerte von Schwingungs- isolierelementen. . . . . . . . . . . . . . . 155.4 Beurteilung der Wirkung einer Schwingungsisolierung . . . . . . . . . . . 165.5 Zu bercksichtigende Nebenwirkungen der Schwingungsisolierung . . .

8、. . . . . . 17Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 53 Symbols. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Overvie

9、w of measures for reducing vibrations . . . . . . . . . . . . . . 124.1 Reduction of excitation . . . . . . . . . . . 124.2 Vibration insulation source and recipient insulation . . . . . . . . . . . . . 124.3 Dynamic vibration absorption . . . . . . . 124.4 Vibration damping . . . . . . . . . . . .

10、. 134.5 Active and semi-active vibration insulation . . . . . . . . . . . . . 134.6 Importance of nodes in the occurrence of vibrations . . . . . . . . . . 134.7 Modification of structure properties . . . . 135 Overview of vibration insulations . . . . . . . 145.1 Objectives. . . . . . . . . . . . .

11、 . . . . . 145.2 Passive and active elements of vibration insulation . . . . . . . . . . . . . 155.3 Characteristic quantities of vibration insulation elements . . . . . . . . 155.4 Evaluation of the effect of a vibration insulation . . . . . . . . . . . . . 165.5 Side effects of vibration insulatio

12、n to be taken into account. . . . . . . . . . . 17B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 2 VDI 2062 Blatt 1 / Part 1Seite6 Verein

13、fachte Beschreibung der Schwingungsisolierung durch ein Ersatzsystem mit einem Freiheitsgrad . . . . 186.1 bersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186.2 Quellenisolierung bei harmonischer Kraft- und Massenkrafterregung . . . . . . 196.3 Empfngerisolierung bei Wegerregung. . . 25 6.4 Quellen- un

14、d Empfngerisolierung bei nichtharmonischer Erregung . . . . . . . . 296.5 Einflussgren auf die Wirkung einer Schwingungsisolierung . . . . . . . . . . . 296.6 Einfluss von Nichtlinearitten . . . . . . . 336.7 Eigenfrequenz der Schwingungsisolierung unabhngig von der Belastung . . . . . . . 336.8 Aus

15、legung einer Schwingungsisolierung. . 347 Doppelte Schwingungsisolierung. . . . . . . 358 Umfassendere Beschreibung der Schwingungsisolierung durch ein Ersatzsystem mit mehreren Freiheitsgraden. 378.1 bersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378.2 Aspekte fr die Notwendigkeit eines Ersatzsystems

16、 mit mehr als einem Freiheitsgrad fr die rechnerische Auslegung einer Schwingungsisolierung. . 388.3 Wahl des Berechnungsmodells . . . . . . . 388.4 Bereitstellung der Eingangsgren fr die Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . 398.5 Aufstellen der Bewegungsgleichungen. . . 408.6 Lsung der Bewe

17、gungsgleichungen Isolierwirkungsgrad. . . . . . . . . . . . . 419 Vereinfachte Beschreibung der Stoisolierung durch ein Ersatzsystem mit einem Freiheitsgrad . . . . . . . . . . . . 439.1 Zielsetzung und berblick . . . . . . . . . 439.2 Einzelsto. . . . . . . . . . . . . . . . . . 439.3 Stofolgen . .

18、 . . . . . . . . . . . . . . . 4910 Umfassendere Beschreibung der Stoisolierung durch ein Ersatzsystem mit mehreren Freiheitsgraden . . . . . . . . 4911 Bercksichtigung der dynamischen Eigenschaften am Aufstellungsort der zu isolierenden Maschine oder Anlage und der Schwingungsisolierelemente . . .

19、. . . 4912 Schwingungsisolierung von Drehschwingungen in Antriebsstrngen . . 5012.1 bersicht. . . . . . . . . . . . . . . . . 5012.2 Schwingungsisolierung . . . . . . . . . 51Anhang Differenzialgleichungen fr verschiedene Ersatzsysteme bei Quellenisolierung . . . . . . . . . . . . 53Schrifttum . . .

20、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Page6 Simplified description of vibration insulation by means of an equivalent SDOF system . . . . . . . . . . . 186.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186.2 Source insulation with harmonic and inertia force excitation . . . . . . . . . . . 196.3 Re

21、cipient insulation with displacement excitation . . . . . . . . . . 256.4 Source and recipient insulation with non-harmonic excitation . . . . . . . . . . 296.5 Variables influencing the effect of a vibration insulation. . . . . . . . . . . . . 296.6 Influence of non-linearities. . . . . . . . . 336

22、.7 Natural frequency of vibration insulation independent of load . . . . . . . . . . . . 336.8 Design of a vibration insulation . . . . . . 347 Double vibration insulation . . . . . . . . . . 358 More comprehensive description of vibration insulation by means of an equivalent multi-degree-of-freedom

23、 system . 378.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378.2 Aspects of the necessity of an equivalent system with more than a single degree of freedom in the computational design of a vibration insulation . . . . . . . . . . 388.3 Selection of the calculation model . . . . . 388.4 Provision o

24、f the input quantities for the calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . 398.5 Setting up the equations of motion. . . . . 408.6 Solving the equations of motion insulation efficiency . . . . . . . . . . . . 419 Simplified description of shock insulation by means of an equivalent SDOF system . .

25、. . . . . . . . . 439.1 Objectives and overview . . . . . . . . . . 439.2 Single impact. . . . . . . . . . . . . . . . 439.3 Pulse trains . . . . . . . . . . . . . . . . . 4910 More comprehensive description of shock insulation by means of an equivalent multi-degree-of-freedom system. 4911 Taking in

26、to consideration dynamic properties at the place of installation of the machine or system to be insulated and of the vibration insulation elements . . . . 4912 Vibration insulation of torsional vibrations in drive trains . . . . . 5012.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . 5012.2 Vibration insu

27、lation . . . . . . . . . . . 51Annex Differential equations for different equivalent systems in the case of source insulation . . . . . . . . . . . . . 53Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF192

28、9BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI 2062 Blatt 1 / Part 1 3 VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die

29、 des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkbltte

30、rn geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2062.EinleitungUnerwnschte Schwingungen und Stoeinwirkun-gen treten in al

31、len technischen Gebieten, insbeson-dere der Maschinen- und Elektroindustrie, der Ver-kehrs-, Bau- und Verfahrenstechnik auf. Wegen der vielfltigen technologischen und konstruktiven Be-lange des jeweiligen Sachgebiets und der verschiede-nen Mglichkeiten zum Schutz vor unerwnschten mechanischen Schwin

32、gungen, insbesondere als vom Menschen sprbare Erschtterungen, lassen sich wirksame und gleichzeitig zweckgerechte Schutz-manahmen nur in enger Zusammenarbeit zwischen den Herstellern und Verbrauchern von Schwingungs-isolierelementen und den gegebenenfalls hinzugezo-genen Fachberatern erzielen (siehe

33、 dazu DIN EN 1299). Die vorliegende Richtlinie soll die Zusam-menarbeit frdern und die Grundlage fr die gegen-seitige Verstndigung schaffen.Die Richtlinienreihe besteht aus zwei Teilen:Blatt 1: Begriffe und Methoden In Blatt 1 sind die zu bevorzugenden Be-nennungen und Definitionen zusammenge-stellt

34、, die Wirkungsweise der verschiede-nen Schwingungsisoliermanahmen erlu-tert und abgegrenzt sowie Hinweise zur Be-wertung des Schwingungsisoliererfolgs und der zu bercksichtigenden Nebenwir-kungen gegeben.Blatt 2: Schwingungsisolierelemente In Blatt 2 sind die physikalischen Eigen-schaften der verwen

35、deten Werkstoffe und der daraus hergestellten Schwingungsiso-lierelemente als Bauteile zusammenge-stellt.Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those

36、 of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI Notices (www.vdi-r

37、ichtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/2062.IntroductionUnwanted vibrations and shock effects occur in all technical fields, especia

38、lly in electrical and mechani-cal engineering, transportation, construction and process engineering. Due to the multifarious techni-cal and design concerns of the technical field in ques-tion and the different possible ways of protecting against unwanted mechanical vibrations, especially those shock

39、 vibrations which can be perceived by hu-man beings, protective measures which are both ef-fective and appropriate can only be realized in close collaboration between the manufacturers and the us-ers of vibration insulation elements and the special-ists in the field who may have been brought in for

40、consultation (in this regard see DIN EN 1299). The present guideline aims at encouraging this collabora-tion and creating a basis for mutual understanding. The series of guidelines consists of two parts:Part 1: Terms and methods Part 1 brings together the preferred designa-tions and definitions, exp

41、lains how the vari-ous vibration insulation measures work and differentiates them. It also provides infor-mation about assessing the success of vibra-tion insulation measures and about side ef-fects which need to be taken into account. Part 2: Insulation elements Part 2 deals with the physical prope

42、rties of the materials used and of the vibration insu-lation elements made of these materials as components. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.

43、V., Dsseldorf 2011 4 VDI 2062 Blatt 1 / Part 1Das Schwingungsverhalten eines isolierten Systems hngt von dessen eigenen mechanischen Parametern (Trgheiten, Steifigkeiten, Geometrie), von den Kennwerten der Schwingungsisolierelemente, den Eigenschaften des Aufstellungsorts und von der Art der Schwing

44、ungs- und Stoeinwirkung ab. Die Kenn-werte der Schwingungsisolierelemente allein erge-ben daher keine Aussage ber das Systemverhalten und den zu erwartenden Schwingungsisoliererfolg. 1 AnwendungsbereichDie Schwingungsisolierung und die Krperschalliso-lierung dienen der Reduzierung von bertragenen me

45、chanischen Schwingungen. Auch bei der Krper-schallisolierung sollen bertragene mechanische Schwingungen reduziert werden, jedoch mit dem ei-gentlichen Ziel der Reduzierung des durch Krper-schall entstehenden sekundren Luftschalls. Die Schwingungsisolierung und die Krperschallisolie-rung unterscheide

46、n sich grundstzlich nicht, wenn-gleich fr die Schwingungsisolierung im Allgemei-nen Abstimmfrequenzen 25 Hz angestrebt werden. Bei der Krperschallisolierung liegen die Abstimm-frequenzen oft hher.Die Schwingungs- und Krperschallisolierung wird unterteilt in Quellenisolierung (Emissionsschutz) und Em

47、pfngerisolierung (Immissionsschutz).Die fr die Schwingungs- und Krperschallisolie-rung erforderlichen Schwingungsisolierelemente weisen elastische und dmpfende Eigenschaften auf.Unter Bercksichtigung des Verhltnisses von Ab-stimmfrequenz und strenden Erregerfrequenzen so-wie der Eigenfrequenzen der

48、Schwingungsisolierele-mente selbst (siehe VDI 2062 Blatt 2, Abschnitt 4.1) knnen Schwingungsisolierelemente auch fr die Krperschallisolierung eingesetzt werden.Im Zusammenhang mit der Auslegung einer Schwin-gungsisolierung mssen fr die Erfllung der Anfor-derungen an diese zunchst eindeutige Beurteil

49、ungs-kenngren und Beurteilungskriterien bereitgestellt werden. Dies knnen z. B. Effektivwerte, Maximal-werte sowie eine Schwingungsreduzierung nur in ei-nem bestimmten erforderlichen Frequenzbereich sein.Nachfolgend wird die grundstzliche Wirkung einer Schwingungsisolierung bei einer harmonischen Erre-gung anhand von Amplitudenfrequenzgngen, also im sogenannten Frequenzbereich, beschrieben. Diese Darstellungsform ist auch sehr gut fr alle ande