VDI 2064-2010 Active vibration isolation.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURE Aktive SchwingungsisolierungActive vibration isolationVDI 2064Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch SchwingungstechnikVDI-RICHTLINIENICS 17.160 November 2010Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use n

2、ot permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Frhere Ausgabe: 01.08 Entwurf, deutsch Formeredition: 01/08Draft, in German onlyZubeziehen dur

3、ch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2010VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP)Fachbereich SchwingungstechnikInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative Verweise . . . . . . . . . . . . . . 33 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Konzepte und Aufgaben der aktiven Schwingungsisolierung

5、 . . . . . . . . 95.1 Anwendungsbereiche der aktiven Schwingungsisolierung . . . . . . . . . . . 95.2 Strukturdynamische Wirkungsprinzipien der aktiven Schwingungsisolierung . . . . . 95.3 Systemtheoretische Realisierungen der aktiven Schwingungsisolierung fr einen Freiheitsgrad . . . . . . . . . .

6、. . . . . . 105.4 Aktive Schwingungsisolierung fr mehrere Freiheitsgrade . . . . . . . . . . . 166 Kenngren der Komponenten aktiver Schwingungsisolierungen . . . . . . . . . . . 176.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 176.2 Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176.3 Sensoren. .

7、. . . . . . . . . . . . . . . . . 226.4 Signalverarbeitungseinheit . . . . . . . . . 237 Hinweise zur Spezifikation aktiver Schwingungsisolierungen . . . . . . . . . . . 247.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 247.2 Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . 257.3 Systembetrachtungen .

8、. . . . . . . . . . . 25Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Normative references . . . . . . . . . . . . . 33 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 44

9、 Symbols. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Concepts and tasks of active vibration isolation. . . . . . . . . . . . 95.1 Applications of active vibration isolation . 9 5.2 Structural dynamic operating principles of active vibration isolations . . . . . . . . 95.3 Theoretical realization of

10、active vibration isolation for a single degree of freedom . . 10 5.4 Active vibration isolation for several degrees of freedom . . . . . . . . . 166 Component parameters in active vibration isolation systems . . . . . . . . . . 176.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176.2 Actuators . .

11、. . . . . . . . . . . . . . . . 176.3 Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226.4 Signal processing unit . . . . . . . . . . . 237 Notes on the specification of active vibration isolations . . . . . . . . . . . 247.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247.2 Components. . . . . . .

12、 . . . . . . . . . . 257.3 System considerations . . . . . . . . . . . 25B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 2 VDI 2064Seite7.

13、4 Integriertes System . . . . . . . . . . . . . 307.5 Hinweise zu Messmethoden . . . . . . . . 33Anhang Technische Realisierungen und Anwendungsbeispiele . . . . . . . . . . 38A1 Anwendungsbeispiel 1 . . . . . . . . . . . 38A2 Anwendungsbeispiel 2 . . . . . . . . . . . 41Schrifttum . . . . . . . . .

14、 . . . . . . . . . . . . 48VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstnd

15、ig, 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-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei geda

16、nkt.EinleitungDurch die Schwingungsisolierung soll entweder eine bertragung periodischer, stofrmiger oder sto-chastischer Krfte von einer Schwingungsquelle (beispielsweise einer Maschine) in angrenzende Strukturen vermindert werden (Quellenisolierung, Schutz gegen Schwingungsemissionen), oder es sol

17、-len Menschen und empfindliche Maschinen, Gerte oder Gebude vor Schwingungen aus der Umgebung geschtzt werden (Empfngerisolierung, Schutz vor Schwingungsimmissionen). Beide Aufgabenstellun-gen knnen durch den Einsatz von Schwingungsiso-lierungen gelst werden. Auf diese Weise entsteht ein System, des

18、sen dynamisches Verhalten von den Ei-genschaften der Schwingungsquelle, den dynami-schen Eigenschaften der quellen- und empfngersei-tigen Strukturen und den Eigenschaften der Elemente der Schwingungsisolierung entscheidend beeinflusst wird. Die optimale Auslegung des Systems hinsicht-lich der jeweil

19、igen Anforderungen an den Schwin-gungsschutz erfordert die umfassende und detaillierte Kenntnis aller Faktoren, die die resultierenden Eigen-schaften und den nutzbringenden Einsatz einer Schwingungsisolierung fr eine bestimmte Maschine oder Anlage beeinflussen.Page7.4 Integrated system. . . . . . .

20、. . . . . . . 307.5 Notes on measurement methods . . . . . . 33Annex Technical realizations and application examples . . . . . . . . . . . 38A1 Application example 1 . . . . . . . . . . . 38A2 Application example 2 . . . . . . . . . . . 41Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Prelim

21、inary 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 of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation,

22、 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-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.IntroductionTh

23、e objective of vibration isolation systems is either to reduce the transmission of periodic, pulse-like or stochastic forces from a source of vibrations (for ex-ample, a machine) to adjoining structures (source iso-lation, protection against vibration emissions) or to protect people and susceptible

24、machines, devices or buildings against vibrations that originate in their en-vironment (receptor isolation, protection against vi-bration immissions). Both tasks can be fulfilled through the use of vibration isolators. This creates a system whose dynamic behaviour is affected deci-sively by the prop

25、erties of the source of vibrations, the dynamic properties of the source- and receptor-side structures and the properties of the vibration iso-lator elements. Optimizing system design in terms of the relevant requirements for vibration protection, ne-cessitates comprehensive and detailed knowledge o

26、f all the factors that affect the resulting properties and the beneficial use of vibration isolators for a particu-lar machine or installation. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved

27、 Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 2064 3 Zur Untersttzung stehen bezglich passiver Schwin-gungsisolierungen mit Massen, Federn und Dmp-fern sowohl normative Dokumente (z. B. DIN EN 1299) wie auch Richtlinien (z. B. VDI 2062 Blatt 1 und Blatt 2) zur Verfgung. Eine aktive Schwingun

28、gsisolierung ist bei diesen Dokumenten jedoch explizit ausgenommen (siehe DIN EN 1299, Anhang A.4).Die vorliegende Richtlinie soll hnlich den genann-ten Dokumenten ein Grundverstndnis sowie den be-grifflichen Rahmen fr die aktive Schwingungsiso-lierung herstellen. Sie soll praktische Hinweise fr die

29、 Auslegung und die wesentlichen Einflussgren geben. Zur Erleichterung des Informationsaustauschs definiert sie neben Begriffen auch Mess- und Prf-verfahren sowie erforderliche Angaben zur Spezifi-kation aktiver Schwingungsisolierungen und ihrer Komponenten.1 AnwendungsbereichDie vorliegende Richtlin

30、ie ist auf aktive Schwin-gungsisolierungen anzuwenden. Sie gilt nicht fr passive oder semiaktive Schwingungsisolierungen.Elemente der aktiven Schwingungsisolierung knnen fr spezielle Aufgaben die bekannten passiven Ele-mente zur Schwingungsisolierung ergnzen. Ein Schwingungsisolierungssystem mit akt

31、iver Schwin-gungsisolierung enthlt daher in der Regel auch pas-siv wirkende Komponenten. Entsprechend beschreibt DIN EN 1299 die erforderlichen Mindestangaben fr die Auswahl einer Schwingungsisolierung (Ab-schnitt 6) und den grundstzlichen Leitfaden fr die Nachprfung der Wirksamkeit der Isolierung (

32、Ab-schnitt 7). Die vorliegende Richtlinie ergnzt den in DIN EN 1299 gegebenen Leitfaden bezglich spezi-fischer Anforderungen fr aktive Schwingungsisolie-rungen.2 Normative Verweise / Normative referencesDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die An-wendung dieser Richtlinie erforderlich: / The fo

33、llowing referenced documents are indispensa-ble for the application of this guideline:Richtlinie 2006/42/EG des Europischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2006 ber Maschinen und zur nderung der Richtlinie 95/16/EG (Neufassung) (Directive 2006/42/EC of the Euro-pean Parliament and of the Counci

34、l of 17 May 2006 on machinery, and amending Directive 95/16/EC (recast), ABl EG, 1998, Nr. L 207, S. 146DIN EN 1299:2009-02 Mechanische Schwingungen und Ste; Schwingungsisolierung von Maschi-nen; Angaben fr den Einsatz von Quellenisolie-rungen; Deutsche Fassung EN 1299:1997 + A1:2008 (Mechanical vib

35、ration and shock; Vibra-tion isolation of machines; Information for the ap-plication of source isolation; German version EN 1299:1997 + A1:2008DIN EN ISO 12 100-1:2004-04 Sicherheit von Ma-schinen; Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungs-leitstze; Teil 1: Grundstzliche Terminologie, Me-thodologie (ISO

36、 12 100-1:2003); Deutsche Fassung EN ISO 12 100-1:2003 (Safety of machinery; Basic Both normative documents (e. g. DIN EN 1299) and guidelines (e. g. VDI 2062 Part 1 and Part 2) are available to offer support with regard to passive vi-bration isolators that contain masses, springs and dampers. Howev

37、er, these documents explicitly ex-clude active vibration isolators (see DIN EN 1299, Annex A.4). The purpose of this guideline, like the aforemen-tioned documents, is to provide basic understanding and a conceptual framework for active vibration iso-lation. Its objective is to offer practical advice

38、 on the design of such isolators and on the essential influenc-ing quantities. In order to facilitate the exchange of information, the guideline defines measurement and test methods beside general terms and gives the infor-mation required for the specification of active vibra-tion isolators and thei

39、r components.1 ScopeThis guideline is applicable to active vibration isola-tors. It does not apply to passive or semiactive vibra-tion isolators.Elements of active vibration isolators can supplement the well-known passive ones where special tasks are involved. A vibration isolation system with activ

40、e components, therefore, normally contains also pas-sively acting components. Accordingly, DIN EN 1299 describes the required minimum specifications for se-lecting a vibration isolator (Section 6) and provides basic guidance for verifying the effectiveness of the isolation (Section 7). This guidelin

41、e complements the guidance included in DIN EN 1299 as regards spe-cific requirements for active vibration isolators. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingen

42、ieure e.V., Dsseldorf 2010 4 VDI 2064concepts, general principles for design; Part 1: Basic terminology, methodology (ISO 12 100-1: 2003); German version EN ISO 12 100-1:2003)DIN EN ISO 12 100-2:2004-04 Sicherheit von Ma-schinen; Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleit-stze; Teil 2: Technische Lei

43、tstze (ISO 12 100-2: 2003); Deutsche Fassung EN ISO 12 100-2:2003 (Safety of machinery; Basic concepts, general prin-ciples for design; Part 2: Technical principles (ISO 12 100-2:2003); German version EN ISO 12100-2:2003)3 BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:3.1

44、 Schwingungsisolierung3.1.1 bersichtDie Schwingungsisolierung stellt ein dynamisch wirksames System dar, das eine zu schtzende Struk-tur mglichst wirkungsvoll von mechanischen Str-einwirkungen abschirmt.Die Schwingungsisolierung kann, in Abhngigkeit von den verwendeten Isolierelementen, als aktive,

45、se-miaktive oder passive Schwingungsisolierung ausge-bildet werden.Darber hinaus kann die Schwingungsisolierung, in Abhngigkeit von der Art des zu schtzenden Ob-jekts, als Quellenisolierung oder Empfngerisolie-rung ausgebildet werden.Als Schwingungsisolierelemente werden verwendet: passive Schwingun

46、gsisolierelemente, fr deren Wirkung keine Fremdenergie erforderlich ist aktive Schwingungsisolierelemente, fr deren Wirkung Fremdenergie erforderlich ist3.1.2 Aktive SchwingungsisolierungDie aktive Schwingungsisolierung ist durch die Zu-fuhr von Fremdenergie mittels aktiver Schwingungs-isolierelemen

47、te charakterisiert, wobei die Fremden-ergie dynamisch korreliert so zugefhrt wird, dass die relevanten Zustandsgren (Krfte und Bewegungs-gren) direkt beeinflusst werden.Anmerkung: Im deutschen Sprachgebrauch waren die Bezeich-nungen aktive Schwingungsisolierung“ fr Quellenisolierung und passive Schw

48、ingungsisolierung“ fr Empfngerisolierung ge-bruchlich. Von der Verwendung dieser Bezeichnungen wird je-doch im Nationalen Vorwort zu DIN EN 1299 dringend abgeraten; sie sollte im Zusammenhang mit aktiven Schwingungsisolierungen im Sinn dieser Richtlinie unbedingt unterbleiben, damit Verwechs-lungen

49、ausgeschlossen werden.3.1.3 Semiaktive SchwingungsisolierungAuch fr die semiaktive Schwingungsisolierung ist die Zufuhr von Fremdenergie kennzeichnend, wobei die Fremdenergie jedoch so zugefhrt wird, dass in-nere Gren und Parameter des eingesetzten Isolier-systems, nicht aber die beteiligten Zustandsgren 3 Terms and definitionsFor the purposes of this guideline, the following terms and definitions apply:3.1 Vibration isolation3.1.1 OverviewVibration isolators