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Unerwünschten Schwingungen auf der Spur

08.02.1999 - (idw) Technische Universität Chemnitz

Unerwünschten Schwingungen auf der Spur
Forscher aus Chemnitz und Braunschweig wollen Qualität von Walzprozessen erhöhen

BRAUNSCHWEIG/CHEMNITZ. Sicher hat jeder schon einmal eine Zeitung mit unschönen Streifen in der Hand gehalten, die sich bereits beim Druck gebildet haben. Dieses Problem läßt sich zum Teil auf dynamische Wechselwirkungen zwischen den Druckwalzen zurückführen. Forscher der TU Chemnitz, der TU Braunschweig und des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz wollen nun diese sogenannte "nichtlineare Dynamik beim radialen Kontakt zweier Rotoren" genauer untersuchen. Dieses Projekt wird innerhalb des Schwerpunktprogramms "Untersuchung nichtlinear-dynamischer Effekte in produktionstechnischen Systemen" mit Mitteln der Volkswagen-Stiftung gefördert.

"Radial gekoppelte Rotoren werden auch in vielen anderen technischen Bereichen verwendet, zum Beispiel beim Walzen von Blechen und zum Mahlen körniger Güter", erläutert Prof. Dr. Hans Dresig von der Professur Maschinendynamik und Schwingungslehre der Chemnitzer Universität. In der Praxis treten bei all diesen Prozessen häufig Schwingungen auf, die den technologischen Prozeß stören. Das führt nicht selten zu Qualitätsmängeln der Erzeugnisse aber auch zu Schäden an den Anlagen. Beispielsweise treten beim Walzen von Stahlblechen qualitätsmindernde Querwellen mit Wellenlängen zwischen zwei und 200 Millimetern und unterschiedlichen Wellenformen auf. "Umfassende Erklärungen zu den Entstehungsmechanismen und Einflußfaktoren der auftretenden Störschwingungen gibt es noch nicht", so Dr. Dietrich Waldeck, der sich bereits seit vielen Jahren mit Rotorschwingungen befaßt. Wesentliche Gründe für diesen "Erklärungsnotstand" sind die breite Streuung der Anwendungsgebiete bei völlig unterschiedlichen Einsatzbedingungen und die oft nur kleine Seriengrößen der gebauten Anlagen. Die Ausarbeitung einer zusammenfassenden Theorie wird auch durch die unterschiedlichen und oft sehr komplizierten nicht linearen Verhältnisse im Kontaktbereich der Rotoren erschwert. Bei Untersuchungen einzelner Anlagen wurde jedoch häufig eine Selbsterregung als Ursache der Schwingungen festgestellt.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Berechnungsmodelle und -programme bereitzustellen, die es gestatten, die in der Praxis beobachteten nichtlinearen Schwingungen radial gekoppelter Rotoren unter gemeinsamer Berücksichtigung aller wesentlichen Einflußfaktoren (z.B. plastische Verformungen an den Kontaktstellen) zu simulieren. Die Erfahrung der Braunschweiger Forscher um Prof. Dr. Eberhardt Brommundt über die Ursachen des Unrundwerdens von Eisenbahnrädern fließen dabei mit in die Forschung ein.

Die Bedeutung der verschiedenen Einflußfaktoren für die Schwingungsentstehung soll ebenfalls bewertet und - so weit dies möglich ist - auch quantifiziert werden. Es sollen aber auch Methoden entwickelt werden, um bereits beim Entwurf und bei der Konstruktion von Maschinen und Anlagen mit radial gekoppelten Rotoren die Erfordernisse einer dynamisch optimalen Gestaltung berücksichtigen zu können. Ebenso sollen aus den an existierenden Anlagen gemessenen Schwingungen die Schwingungsursachen und darüber hinaus Vorschläge für Schwingungsminderungen ableitbar sein.

Weitere Informationen erteilen Prof. Dr. Hans Dresig, Telefon 03 71/5 31-12 41, Fax 03 71/5 31-18 43, und Dr. Dietrich Waldeck, Telefon 03 71/5 31-13 40.
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