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Rotordynamik
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Rotordynamik
von: Robert Gasch, Rainer Normann, Herbert Pfützner
Springer-Verlag, 2006
ISBN: 9783540338840
724 Seiten, Download: 30680 KB
 
Format:  PDF
geeignet für: Apple iPad, Android Tablet PC's Online-Lesen PC, MAC, Laptop

Typ: A (einfacher Zugriff)

 

 
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Inhaltsverzeichnis

  Vorwort zum Nachdruck 5  
  Vorwort zur zweiten Auflage 6  
  Inhaltsverzeichnis 10  
  1 Einleitung 20  
     1.1 Aufbau von Maschinen mit rotierenden Wellen 20  
     1.2 Laufunruhe bei starren und biegeelastischen Rotoren unter Unwucht 25  
     1.3 Zur mathematischen Behandlung 33  
     1.4 Zeittafel 34  
  2 Auswuchten starrer Körper 36  
     2.1 Einleitung 36  
     2.2 Fliehkraftbilanz 38  
     2.3 Auswuchten ohne Testgewichtssetzungen - Kräfte messendes Wuchten in harten Lagern 42  
     2.4 Auswuchten in drei Läufen, Betriebswuchten Wege messendes Wuchten in weichen Lagern 43  
     2.5 Wuchtmaschinen 47  
     2.6 Zur Meßtechnik 48  
     2.7 Zulässige Restunwuchten und Restschwingungen 50  
     2.8 Fragen 54  
  3 Der dämpfungsfreie Lavalläufer in starren Lagern 56  
     3.1 Überblick 56  
     3.2 Der unwuchtige Lavalläufer - freie und erzwungene Schwingungen 58  
     3.3 Der Lavalläufer mit Schlag und Unwucht 72  
     3.4 Darstellung in komplexen, raumfesten Koordinaten 77  
     3.5 Darstellung in mitrotierenden Koordinaten 83  
     3.6 Zusammenfassung und Generalisierung 87  
     3.7 Fragen 92  
  4 Lavalläufer mit innerer und äußerer Dämpfung 94  
     4.1 Übersicht 94  
     4.2 Äußere Dämpfung 94  
     4.3 Innere Dämpfung 102  
     4.4 Innere und äußere Dämpfung 106  
     4.5 Mechanismen der inneren Dämpfung 111  
     4.6 Zusammenfassung, praktische Konsequenzen 117  
     4.7 Fragen 119  
  5 Der Lavalläufer in orthotrop-elastischen Lagern 120  
     5.1 Übersicht 120  
     5.2 Der ungedämpfte orthotrop gelagerte Läufer 121  
     5.3 Innere Dämpfung, äußere Dämpfung und die Verbesserung der Stabilität durch Lagerorthotropie 129  
     5.4 Zusammenfassung, Generalisierung 133  
     5.5 Fragen 136  
  6 Der Lavalläufer mit Lagerdämpfung aus Gummi-Elementen 138  
     6.1 Einleitung 138  
     6.2 Mechanisches Modell 139  
     6.3 Bewegungsgleichungen, Stabilität 140  
     6.4 Unwuchterzwungene Schwingungen 145  
     6.5 Verlustfaktor- und Steifigkeitsermittlung von 0-Ringen 148  
     6.6 Fragen 150  
  7 Verhalten des Lavalläufers in der kritischen Drehzahl und die beschleunigte Resonanzdurchfahrt 152  
     7.1 Einleitung 152  
     7.2 Auswandern der Welle in der kritischen Drehzahl 152  
     7.3 Zur Phänomenologie der instationären Resonanzdurchfahrt 157  
     7.4 Die Bewegungsgleichungen bei instationärem Betrieb und ihre Lösung 160  
     7.5 Starker Antrieb oder geringe Exzentrizität - Volle Kraft voraus 162  
     7.6 Schwacher Antrieb oder hohe Exzentrizität - der Hängenblei ber 164  
     7.7 Verallgemeinerung 166  
     7.8 Fragen 167  
  8 Einschwingverhalten des Lavalläufers bei plötzlicher Unwucht - Schaufelbruch 168  
     8.1 Einleitung 168  
     8.2 Die Bewegungsgleichungen 168  
     8.3 Lösung der Bewegungsgleichungen 171  
     8.4 Diskussion der Lösungen 172  
     8.5 Fragen 177  
  9 Einfluß der Kreiselwirkung 178  
     9.1 Übersicht 178  
     9.2 Bewegungsgleichungen 181  
     9.3 Freie Wellenschwingungen 187  
     9.4 Unwuchterzwungene Wellenschwingungen 193  
     9.5 Biegekritische Drehzahlen bei gegenläufiger Erregung 201  
     9.6 Anisotrop elastisch gelagerter Rotor unter Kreiselwirkung 207  
     9.7 Fragen 209  
  10 Mehrscheiben- und Kontinuumsrotoren - Kritische Drehzahlen, Unwuchtantwort 210  
     10.1 Einleitung 210  
     10.2 Der Mehrscheibenrotor 210  
     10.3 Der Kontinuumsrotor 220  
     10.4 Dämpfungseinfluß bei wälzgelagerten Rotoren 224  
     10.5 Fragen 225  
  11 Der Einfluß von Schubelastizität und Kreiselwirkung auf die Kritischen Drehzahlen der glatten Welle und des Vielscheibenrotors 226  
     11.1 Zur Modellbildung 226  
     11.2 Bewegungsgleichungen, homogene Lösungen 229  
     11.3 Drehzahlabhängige Eigenfrequenzen und kritische Drehzahlen einer schlanken Welle und einer mit vielen Scheiben besetzten Welle 232  
     11.4 Notwendige Nachschrift 234  
     11.5 Fragen 235  
  12 Gleitlagertheorie 236  
     12.1 Einleitung 236  
     12.2 Die Reynolds-Differentialgleichung und die Randbedingungen 239  
     12.3 Lösung der Reynoldsgleichung 243  
     12.4 Linearisierung der Ölfilmkräfte, Feder- und Dämpfungszahlen 246  
     12.5 Statische und dynamische Eigenschaften des kurzen Kreislagers 248  
     12.6 Statische und dynamische Eigenschaften von Gleitlagern mit anderen Geometrien 261  
     12.7 Fragen 269  
  13 Der horizontale Läufer in Gleitlagern 270  
     13.1 Einleitung 270  
     13.2 Der starre Läufer in Gleitlagern 271  
     13.3 Der elastische Läufer in Gleitlagern 287  
     13.4 Fragen 301  
  14 Der vertikale Rotor in Gleitlagern 302  
     14.1 Einleitung 302  
     14.2 Der starre Rotor in Gleitlagern 304  
     14.3 Der elastische Lavalläufer in Gleitlagern 315  
     14.4 Fragen 327  
  15 Quetschöldämpfer 328  
     15.1 Einleitung 328  
     15.2 Dynamische Eigenschaften von Quetschöldämpfern, Kraft - Bewegungsgesetze 331  
     15.3 Der starre Läufer in Quetschöldämpfern 341  
     15.4 Beispiele industrieller Anwendung 348  
     15.5 Fragen 351  
  16 Permanentmagnetische Lagerung von Rotoren 352  
     16.1 Einleitung 352  
     16.2 Kräfte und Steifigkeiten von Permanentmagnet- Lagern 353  
     16.3 Das magnetische Dipolmodell 358  
     16.4 Das Strombelagsmodell 363  
     16.5 Steifigkeiten einfacher, ringförmiger, permanent- magnetischer Lager 364  
     16.6 Starrer Rotor in permanentmagnetischen Lagern 371  
     16.7 Bauformen, Skalierungsregeln 375  
     16.8 Levitron - ein Beispiel für die vollständige perma- nentmagnetische Lagerung eines Rotors 376  
     16.9 Fragen 377  
  17 Der starre Rotor in aktiven Magnetlagern 378  
     17.1 Einleitung 378  
     17.2 Aufbau eines aktiven Magnetlagers 379  
     17.3 Die Systemgleichungen von Magnetlager, Regler und Rotor bei PD-Rückführung 382  
     17.4 Lösung der Bewegungsgleichungen, Systemver- halten bei PD- Regelung 384  
     17.5 Systemverhalten bei Integralrückführungen 387  
     17.6 Regelungsziele, Schaltungen von Magnetlagern 389  
     17.7 Kippfreiheitsgrade 392  
     17.8 Fragen 393  
  18 Der elastische Läufer in aktiven Magnetlagern 394  
     18.1 Einleitung 394  
     18.2 Einsatz als aktives Hilfssystem 394  
     18.3 Zweifache Magnetlagerung eines elastischen Rotors 396  
     18.4 Schlußbemerkung 400  
  19 Die unrunde Welle 402  
     19.1 Einleitung 402  
     19.2 Bewegungsdifferentialgleichungen und Lösungen 404  
     19.3 Die unrunde Welle in orthotroper Lagerung 416  
     19.4 Unrunde Welle in Gleitlagern 422  
     19.5 Fragen 423  
  20 Der zweiflüglige Propeller 424  
     20.1 Einleitung 424  
     20.2 Mechanisches Modell, Bewegungsgleichungen 424  
     20.3 Homogene Lösung und Stabilität des ungedämpften Systems 428  
     20.4 Dämpfungseinfluß auf die Stabilität 432  
     20.5 Unwuchterzwungene Schwingungen 433  
     20.6 Schlußbemerkungen 436  
     20.7 Fragen 438  
  21 Der Lavalläufer mit angerissener Welle 440  
     21.1 Einleitung 440  
     21.2 Ein einfaches Rissmodell 440  
     21.3 Die Bewegungsgleichungen und ihre Linearisierung bei horizontaler Welle - der atmende Riss 446  
     21.4 Stabilität 449  
     21.5 Erzwungene Schwingungen 452  
     21.6 Schlußbemerkung 459  
     21.7 Fragen 459  
  22 Berührungslose Flüssigkeitsdichtungen 462  
     22.1 Einleitung 462  
     22.2 Modellbildung und Lösungsansätze für fluid- dynamische Berechnungen 466  
     22.3 Das Bulk-Flow-Modell 468  
     22.4 Parameterstudie an einem glatten Dichtspalt 479  
     22.5 Einflussstudien an einer Laval-Welle 485  
     22.6 Schlußbemerkung 495  
     22.7 Fragen 496  
  23 Berührungslose Gasdichtungen 498  
     23.1 Einleitung 498  
     23.2 Kräfte in Gasdichtungen 500  
     23.3 Einteilung berührungsloser Gasdichtungen 501  
     23.4 Funktionsprinzip einer Labyrinthdichtung 503  
     23.5 Modellbildung und Lösungsansätze 505  
     23.6 Einflussgrößen auf die rotordynamischen Koeffizienten 514  
     23.7 Anwendungsbeispiel: Hochdruckkompressor 522  
     23.8 Fragen 528  
  24 Spalterregung in Turbinen - Thomas-Kräfte 530  
     24.1 Einleitung 530  
     24.2 Ansatz für die Spalterregungskräfte - Modellbildung 531  
     24.3 Der lokale Wirkungsgradverlust 534  
     24.4 Die Spalterregungskonstante k, 537  
     24.5 Die destabilisierende Wirkung der Spalterregung 537  
     24.6 Fragen 539  
  25 Luftkraftsteifigkeiten und -dämpfungen von Windturbinen und die Gondelwhirl-Stabilität 540  
     25.1 Einleitung 540  
     25.2 Luftkraftsteifigkeit und -dämpfung 542  
     25.3 Systematische Ermittlung der Propeller-Derivativa 545  
     25.4 Mechanisches Modell des elastisch gebetteten Triebstranges 547  
     25.5 Gondelstabilität einer größeren Windkraftanlage 549  
     25.6 Stabilitätsgrenze formelmäßig 552  
     25.7 Schlußbemerkung 554  
     25.8 Fragen 555  
  26 Der sanft anstreifende Rotor 556  
     26.1 Einleitung 556  
     26.2 Die Bewegungsgleichungen 560  
     26.3 Lösung der elasto-thermischen Bewegungs- gleichung 565  
     26.4 Diskussion der Anstreif-Lösung - das Spiralen 567  
     26.5 Stabilität der Spirale 568  
     26.6 Periodendauer der Spirale 570  
     26.7 Beispiel Turbokompressor 571  
     26.8 Schlußbemerkung 572  
     26.9 Fragen 573  
  27 Die harte Statorberührung - Fanglager 574  
     27.1 Einleitung 574  
     27.2 Resonanzpassage mit im Fanglager anliegendem Rotor 576  
     27.3 Kinematisches Rückwärtsrollen - dry f riction whirl 582  
     27.4 Die Bewegungsgleichungen bei Rotor-Stator- Berührung 586  
     27.5 Plötzlicher Schaufelverlust mit anschließendem Anstreifen der Welle - digitale Simulation 587  
     27.6 Schlußbemerkung 591  
     27.7 Fragen 592  
  28 Verschiebung der kritischen Drehzahlen des Rotors durch Einfluß von Gehäuse- und Fun- damentdynami k 594  
     28.1 Einleitung 594  
     28.2 Verschiebung der Eigenfrequenzen durch Lager- und Bocknachgiebigkeiten 595  
     28.3 Genauere Betrachtung der Rotor-Fundament- Interaktion 599  
     28.4 Fragen 605  
  29 Ausnutzung der Fundamentdämpfung zur Beruhigung der Rotorschwingungen - die Abstimmung Wf = Wr 606  
     29.1 Einleitung 606  
     29.2 Freie Schwingungen - das Durchdringen der Fundamentdämpfung bei Wf = Wr 608  
     29.3 Unwuchtantwort 611  
     29.4 Verbesserung der Stabilität des Rotors durch Ausnutzen der Fundamentdämpfung 613  
     29.5 Schlußbemerkung 617  
  30 Lavalläufer - Blockfundament - elastischer Hal braum 618  
     30.1 Einleitung 618  
     30.2 Die Halbraumsteifigkeiten und -dämpfungen 620  
     30.3 Bewegungsgleichungen, Unwuchtlösungen und Reduktion der Parameter 622  
     30.4 Unwuchtantwort - Optimalauslegung 625  
     30.5 Stabilitätserhöhung durch den Bodeneinfluß 628  
     30.6 Gleitlagerung 629  
     30.7 Zusammenfassung, Schlußbemerkung 629  
     30.8 Fragen 630  
  31 Schwingungsüberwachung von Maschinen - Normen und Richtlinien 632  
     31.1 Einleitung 632  
     31.2 Anordnung der Schwingungsaufnehmer und deren Eigenschaften 637  
     31.3 Kleiner Vergleich von Weg-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmessungen 642  
     31.4 Beurteilung von Lagergehäuse- und Wellenschwin- gungen - Zulässige Werte, Normen und Richtlinien 643  
     31.5 Schlußbemerkung 644  
     31.6 Fragen 644  
  32 Maschinendiagnose - Signalanalytische Betrachtungen und Orbitkinematik 646  
     32.1 Einleitung 646  
     32.2 Elliptische Orbits in ein- und zweiseitiger Fourierdarstellung 646  
     32.3 Orbitkinematik 650  
     32.4 Die Transformation zwischen inertialen und mitrotierenden Koordinaten - Spektralshift 656  
     32.5 Differenzdiagnose, Trendanalyse 657  
     32.6 Schlußbemerkung 658  
     32.7 Fragen 659  
  33 Diagnosehinweise - Störschwingungen und ihre Ursachen 660  
     33.1 Einleitung 660  
     33.2 Erkennungskriterien für Rotorinstabilitäten 661  
     33.3 Ursachen von + 1 C2 Orbits - Ellipsenbahnen 662  
     33.4 Ursachen von f n CI Orbits 665  
     33.5 Bruchteilfrequenzen - Rosetten, n/m Orbits 667  
     33.6 Wälzlagerfehler 668  
     33.7 Typische Signale von Getrieben, Elektromaschinen, Gebläsen etc. 671  
     33.8 Schlußbemerkung 676  
  34 Modellgestützte Maschinenüberwachung und dagnose 678  
     34.1 Einleitung 678  
     34.2 Modellgestützte Beobachtung 681  
     34.3 Überwachung mittels angelernter Neuro-Fuzzy-Logik 683  
     34.4 Begleitende Ermittlung der Rest-Lebenserwartung mit Hilfe von Beobachtern 688  
     34.5 Schlußbemerkung 690  
  Literaturverzeichnis 692  
  Sachverzeichnis 720  
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