VDI 3833 Blatt 1-2014 Dynamic damper and dynamic vibration absorber - Dynamic damper - Fundamentals characteristics implementation application.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURESchwingungsdmpfer und SchwingungstilgerSchwingungsdmpfer Grundlagen, Kenngren, Realisierung, AnwendungDynamic damper and dynamic vibration absorberDynamic damperFundamentals, characteristics, implementation, applicationVDI 3833Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue Ger

2、man/EnglishVDI-Handbuch SchwingungstechnikInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 42 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Grundlagen und bersicht . . . . . .

3、. . . . . 94 Kenngren und Funktionen bei linearem Dmpfungsverhalten . . . . . . . . . . . . . . 104.1 bersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2 Werkstoffdmpfung . . . . . . . . . . . . . 114.2.1 Werkstoffdmpfung bei festen Werkstoffen bersicht . . . . . . . 114.2.2 Werkstoffdmpfung bei fest

4、en Werkstoffen bei harmonischer Beanspruchung . . . . . . . . . . . . 124.2.3 Werkstoffdmpfung bei Flssig- keiten . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.3 Bauteildmpfung . . . . . . . . . . . . . . 174.3.1 Rheologisches Modell . . . . . . . . 174.3.2 Energiebetrachtung. . . . . . . . . . 214.4 System

5、dmpfung . . . . . . . . . . . . . . 224.4.1 Logarithmisches Dekrement . . . . . 224.4.2 Dmpfungsgrad . . . . . . . . . . . 224.4.3 Ersatzdmpfungsgrad . . . . . . . . 224.4.4 Halbwertsbreite. . . . . . . . . . . . 224.4.5 Nicht proportionale Dmpfung. . . . 234.4.6 Proportionale Dmpfung, Bequemlichkei

6、tshypothese . . . . . . 235 Kenngren und -funktionen bei nichtlinearem Dmpfungsverhalten . . . . . . 24Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Symbols. . . . . . .

7、. . . . . . . . . . . . . . 53 Fundamentals and overview. . . . . . . . . . 94 Characteristics and functions in linear damping behaviour. . . . . . . . . . . . . . . 104.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2 Material damping . . . . . . . . . . . . . . 114.2.1 Material damping and sol

8、id materials overview . . . . . . . . . 114.2.2 Material damping in solid materials under harmonic loading . . . . . . . 12 4.2.3 Material damping with fluids . . . . 15 4.3 Component damping . . . . . . . . . . . . 174.3.1 Rheological model . . . . . . . . . . 174.3.2 Energy aspects . . . . . . . .

9、 . . . . 214.4 System damping . . . . . . . . . . . . . . 224.4.1 Logarithmic decrement . . . . . . . 224.4.2 Damping ratio . . . . . . . . . . . . 224.4.3 Equivalent damping ratio . . . . . . 224.4.4 Half power value bandwidth . . . . . 224.4.5 Non-proportional damping. . . . . . 234.4.6 Proportion

10、al damping, convenience hypothesis . . . . . . . 235 Characteristic variables and functions in non-linear damping behaviour . . . . . . . . 24VDI-RICHTLINIEN ICS 17.160 September 2014Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori

11、ta-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP)Fachbereich SchwingungstechnikFrhereAusgabe: 05.09 Former edition: 05/09Zubeziehen durch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights rese

12、rved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2014Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EE8ED9NormCD - Stand 2014-10 2 VDI 3833 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher

13、Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014Seite6 Auswirkungen der Dmpfung . . . . . . . . . 256.1 Freie Schwingungen . . . . . . . . . . . . 256.2 Erzwungene Schwingungen in der Umgebung von Resonanzbereichen . . . . 276.3 Erzwungene Schwingungen auerhalb von Resonanzbereichen. . . . . . . . . . . 296.4 Auswir

14、kungen auf den Tilgereffekt . . . . 306.5 Auswirkungen bei nichtlinearen Systemen. 316.6 Stabilitt und Instabilitt von Schwingungssystemen . . . . . . . . . . . 317 Physikalische Prinzipien zur Realisierung von Dmpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . 327.1 Werkstoffdmpfung. . . . . . . . . . . . .

15、 327.2 Festkrperreibungsdmpfung (Fgestellen- dmpfung, coulombsche und technische Reibung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327.3 Flssigkeitsreibungsdmpfung . . . . . . . 337.3.1 Verdrngungsdmpfung mit Drosselwirkung . . . . . . . . . . . 337.3.2 Verdrngungsdmpfung ohne Drosselwirkung . . . . . .

16、. . . . . 337.3.3 Scherspaltdmpfung . . . . . . . . . 337.4 Wirbelstromdmpfung . . . . . . . . . . . 337.5 Elektrorheologische und magnetorheolo- gische Dmpfung (ERF und MRF). . . . . 338 Technische Realisierung und Anwendungen 348.1 Verdrngungsdmpfer . . . . . . . . . . . 348.1.1 Schwingungsdmpfer

17、fr translatorische Bewegungen . . . . . 348.1.2 Schwingungsdmpfer fr rotatorische Bewegungen . . . . . . 388.2 Elastische Elemente mit integrierter Dmpfung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 448.2.1 Elastisches Element mit Werkstoffdmpfung . . . . . . . . . 448.2.2 Elastisches Element mit viskoser D

18、mpfung . . . . . . . . . . . . . . 478.2.3 Elastisches Element mit Trgheits- wirkung durch Flssigkeit . . . . . . 498.3 Viskoser Dmpfer. . . . . . . . . . . . . . 508.4 Reibungsdmpfer . . . . . . . . . . . . . . 528.4.1 Reibungsdmpfer mit Stempel im Fhrungsrohr . . . . . . . . . . . 528.4.2 Reibungs

19、feder . . . . . . . . . . . . 528.4.3 Stahlseilfeder. . . . . . . . . . . . . 548.4.4 Dmpferkissen . . . . . . . . . . . . 548.4.5 Reibleistendmpfer . . . . . . . . . 568.4.6 Fgestellendmpfung . . . . . . . . 588.5 Verbundkonstruktionen (Sandwich) . . . . 588.5.1 Zweischichtiges Verbundblech (Metall

20、blech mit Dmpfungsbelag) . 588.5.2 Dreischichtiges Verbundblech . . . . 598.5.3 Verbundbauteile . . . . . . . . . . . 61Page6 Effects of damping. . . . . . . . . . . . . . . 256.1 Free oscillations . . . . . . . . . . . . . . 256.2 Forced oscillations in the neighbourhood of resonant ranges . . . .

21、. . . . . . . . . 276.3 Forced oscillations outside resonant ranges 29 6.4 Effects on the absorption effect . . . . . . 306.5 Effects on non-linear systems . . . . . . . 316.6 Stability and instability of oscillatory systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Physical principles behind the im

22、plementation of damping . . . . . . . . . . 327.1 Material damping. . . . . . . . . . . . . . 327.2 Solid-friction damping (joint damping, Coulomb and technical friction) . . . . . . 32 7.3 Liquid-friction damping . . . . . . . . . . 337.3.1 Squeeze-film damping with restriction effect . . . . . . .

23、 . . . . 337.3.2 Displacement damping without restriction effect . . . . . . . . . . . 337.3.3 Shear-gap damping . . . . . . . . . 337.4 Eddy-current damping . . . . . . . . . . . 337.5 Electrorheological and magnetorheological damping (ERF and MRF) . . . . . . . . . 338 Technical implementation and

24、 applications . 348.1 Displacement dampers . . . . . . . . . . . 348.1.1 Vibration dampers for translatory movements. . . . . . . . . . . . . . 348.1.2 Vibration dampers for rotatory movements. . . . . . . . . . . . . . 388.2 Resilient elements with integrated damping . . . . . . . . . . . . . . . .

25、 . . 448.2.1 Resilient elements with material damping . . . . . . . . . . . . . . . 448.2.2 Resilient elements with viscous damping . . . . . . . . . . . . . . . 478.2.3 Resilient elements with inertia effect due to fluid . . . . . . . . . . 498.3 Viscous dampers . . . . . . . . . . . . . . 508.4 Fr

26、iction dampers . . . . . . . . . . . . . . 528.4.1 Friction dampers with a plunger in the guide tube . . . . . . . . . . . 528.4.2 Friction springs . . . . . . . . . . . 528.4.3 Steel-cable springs. . . . . . . . . . 548.4.4 Damper cushions . . . . . . . . . . 548.4.5 Friction-strip dampers . . . .

27、. . . . 568.4.6 Interfacial damping . . . . . . . . . 588.5 Composite (sandwich) designs. . . . . . . 588.5.1 Two-layer composite plate (sheet metal with damping layer) . . 588.5.2 Three-layer composite plate. . . . . 598.5.3 Composite components . . . . . . . 61B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DC

28、AB7EE8ED9NormCD - Stand 2014-10VDI 3833 Blatt 1 / Part 1 3 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014Seite8.6 Sonstige Dmpfungswirkungen in Maschinen und Anlagen . . . . . . . . . . 618.6.1 Propellerdmpfung. . . . . . . . . . 618.6.2 Gleitlagerdmpfung . . . . . . . . . 629

29、Experimentelle Ermittlung von Kenngren und -funktionen fr Schwingungsdmpfer . . . . . . . . . . . . . 639.1 bersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639.2 Versuchseinrichtungen . . . . . . . . . . . 639.3 berfhrung von Messgren in Kenngren und -funktionen fr Schwingungsdmpfer. . . . . . . . . .

30、. . 649.3.1 Dmpfungskoeffizient . . . . . . . . 649.3.2 Dmpfungsgrad . . . . . . . . . . . 659.3.3 Dmpfungsfaktor . . . . . . . . . . 659.3.4 Verlustfaktor . . . . . . . . . . . . . 669.3.5 Verlustwinkel . . . . . . . . . . . . 66Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67VorbemerkungDer

31、 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 vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VD

32、I-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.EinleitungZur Reduzierung von Schwingu

33、ngen beispielsweise in Gerten, Apparaten, Maschinen, Bauwerken, bei denen eine weitere Reduzierung der Schwingungs-erregung nicht mehr mglich ist, stehen im Wesent-lichen drei Manahmen zur Verfgung: Schwingungsisolierung Schwingungsdmpfung SchwingungstilgungElemente fr die Schwingungsisolierung werd

34、en in VDI 2062 Blatt 1 und Blatt 2 beschrieben.Page8.6 Other damping effects in machinery and equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . 618.6.1 Propeller damping . . . . . . . . . . 618.6.2 Sleave bearing damping . . . . . . . 629 Experimental determination of characteristic variables and function

35、s for vibration dampers . . . . . . . . . . . . . . . 639.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639.2 Test rigs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639.3 Conversion of measured variables into characteristic variables and functions for vibration dampers . . . . . . . . . . . . . 649.3.1 Damp

36、ing coefficient . . . . . . . . . 649.3.2 Damping ratio . . . . . . . . . . . . 659.3.3 Damping factor . . . . . . . . . . . 659.3.4 Loss factor . . . . . . . . . . . . . . 669.3.5 Loss angle . . . . . . . . . . . . . . 66Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67Preliminary noteThe con

37、tent of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full

38、 text or of extracts.The use of this standard without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.IntroductionIf you wish to reduce t

39、he vibration in, for example, devices, apparatus, machines, or structures where no further reduction in the excitation of vibration is pos-sible, there are basically three methods available: vibration insulation vibration damping vibration absorptionElements used for vibration isolation are describe

40、d in VDI 2062 Part 1 and Part 2. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EE8ED9NormCD - Stand 2014-10 4 VDI 3833 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014In der Richtlinie VDI 3833 Blatt 1 wird aufgezeigt, wie Schwingungsdmpfer in ihren energiedissipie

41、-renden Eigenschaften beschrieben werden knnen und welche Auswirkungen eine Vernderung der Gre der Dmpfung in einem schwingungsfhigen System hat. Schlielich werden verschiedene techni-sche Realisierungen (Bauformen) und die Funktions-weise einschlielich der Anwendungen verschiede-ner Schwingungsdmpf

42、er beschrieben. In dieser Richtlinie werden auch geeignete Kennwerte zur Be-schreibung der dissipativen Eigenschaften der Schwingungsdmpfer angegeben.Die Richtlinie VDI 3833 Blatt 2 beschreibt die Grundlagen der Schwingungstilgung sowie entspre-chende Bauformen und Anwendungen.Eine Liste der aktuell

43、 verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3833.Eine umfassende Darstellung der Grundlagen der Werkstoff- und Bauteildmpfung bieten die Richtli-nien VDI 3830 Blatt 1 bis Blatt 5.Die Richtlinie VDI/VDE 2256 Blatt 1 und Blatt 2 be-handelt Schwingungs- und Stod

44、mpfung mittels Feinwerkelemente“.Alle drei Manahmen zur Reduzierung von Schwin-gungen zeigen die gewnschte Wirkung nur in einem oder mehreren bestimmten Frequenzbereichen, au-erhalb dieser Bereiche fhren sie zu einer Verstr-kung der Schwingungen. Ihre wirksame Anwendung setzt daher gute Kenntnisse b

45、er die dynamischen Eigenschaften des ursprnglichen Systems und eine sorgfltige Auslegung der die Schwingungsreduzie-rung bewirkenden Bauteile und Baugruppen voraus.1 AnwendungsbereichIn dieser Richtlinie werden Grundlagen, Kenngren und die Ausfhrung von Schwingungsdmpfern be-handelt.Diese Richtlinie

46、 beschrnkt sich auf passive Ele-mente, also auf Elemente, die keine Energiezufuhr erhalten.In dieser Richtlinie werden nur Schwingungsdmp-fer, keine Bremsen behandelt. Bremsen knnen durch die nachfolgend aufgefhrten Merkmale von Schwingungsdmpfern unterschieden werden:Merkmal Bremsen Schwingungs- dm

47、pferBewegungs- ablaufberwiegend in einer Richtunghin- und her- gehend, schwingendThe standard VDI 3833 Part 1 will be concerned with presenting how vibration dampers can be described in their energy-dissipating properties and what ef-fects a change in the magnitude of the damping will have on a vibr

48、atory system. Finally, a number of dif-ferent technical implementations (designs) and their function principles will be described as well as some applications for different dampers. The standard also provides suitable characteristic values for describing the dissipative properties of the vibration d

49、ampers. Standard VDI 3833 Part 2 deals with the fundamen-tals of vibration absorption as well as with corre-sponding designs and applications.A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/3833.A comprehenive treatment of the fundamentals of the damping of material and components are given in standards VDI 3830 Part 1 to Part 5.Standard