Dynamik der Mechanismen

Die dynamischen Kräfte, die in Mechanismen entstehen, werden in kinetostatische Kräfte und Vibrationskräfte eingeteilt. Als kinetostatische Kräfte werden die Massenkräfte bezeichnet, welche bei idealen kinematischen Bindungen der starren Körper auftreten. Die Vibrationskräfte haben ihre Ursache in der Elastizität der Lager und Getriebeglieder und im Spiel in den Gelenken, d. h., sie resultieren aus mechanischen Schwingungen.

Mit steigenden Drehzahlen und Arbeitsgeschwindigkeiten sind bei der Neukonstruktion und Verbesserung der Maschinen Maßnahmen des dynamischen Ausgleichs vorzusehen. Der Begriff des dynamischen Ausgleichs wird im Sinne der Kompensation bzw. des Vermeidens bestimmter Wirkungen der Massenkräfte (Trägheit der massebehafteten Getriebeglieder) oder der schwankenden technologischen Kräfte verstanden. Probleme des dynamischen Ausgleichs werden in den Lehrbüchern zur Maschinendynamik und Getriebetechnik behandelt [2], [3], [7], [11], [21], [23] sowie in den klassischen Monografien von Biezeno/Grammel [5] und Kožešnik [15]. Spezielle Publikationen zum dynamischen Ausgleich stammen von Poljudov [3.28] und Ščepetilnikov [3.30], [3.32]. Einen guten Überblick über Probleme des dynamischen Ausgleichs von Mechanismen geben weiterhin die Arbeiten von Lowen/ Berkof [3.21], Meyer zur Capellen/Schraut [3.26] und Thümmel [3.40]. Den Ausgleich räumlicher Mechanismen behandeln z. B. [3.18], [3.20], [3.36].

Nur bei niedrigen Drehzahlen bewegen sich reale Mechanismen so, wie es die Kinematik der Mechanismenstruktur vorschreibt. Auch die Massenkräfte des kinetostatischen Modells stimmen mit der Wirklichkeit nur bei geringen Drehzahlen überein. Da die Amplituden der kinetostatischen Massenkräfte mit dem Quadrat der Drehzahl ansteigen, kann bei jedem Mechanismus die Situation entstehen, daß die Deformationen der Glieder nicht mehr vernachlässigbar sind und die Wechselwirkung zwischen Massenkräften und elastischen Kräften für das dynamische Verhalten wesentlich ist.

Die Kompliziertheit moderner Maschinen und die dynamische Kopplung zwischen den Baugruppen des Antriebssystems (Wellen, Kupplungen, Mechanismen), des technologischen Prozesses und des Gestells erfordert die Behandlung von Schwingungssystemen von großer Dimension, die Mechanismen enthalten. Bei der Analyse und besonders bei der Synthese solcher dynamischer Systeme entstehen häufig bedeutende Schwierigkeiten, weil die Gesamtheit der verallgemeinerten Koordinaten und der variierbaren Parameter groß und schwierig überschaubar ist.