DE4108252A1

DE4108252A1 - Schwingungsdaempfer fuer mechanische schwingungen

Info

Publication number: DE4108252A1
Application number: DE19914108252
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Strauss; Thomas Dipl Ing Fischer; Horst Raddatz
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1992-09-17

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für mecha nische Schwingungen nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Die Erfindung ist insbesondere geeignet zum Dämpfen sol cher störender mechanischer Schwingungen, die auch als Vibrationen bezeichnet werden. Das sind im allgemeinen transversale Schwingungen von festen Körpern mit kleiner Amplitude, z. B. einigen Mikrometern, in einem Frequenzbe reich von ungefähr 20 Hz bis 20 kHz. Solche Vibrationen können z. B. durch ein strömendes Gas oder eine strömende Flüssigkeit oder durch ein sich bewegendes mechanisches Teil verursacht werden. Derartige Vibrationen können zu einer störenden Materialermüdung oder sogar zur Zerstörung eines Gerätes führen. Beispielsweise kann ein ungenügend ausgewuchteter Rotor eines Motors derartige Vibrationen erzeugen, daß sich der Motor durch Materialermüdung aus seiner Befestigung von dem übrigen Gerät in störender Weise löst. Durch eine starke Luftströmung können z. B. Teile von Schiffen oder Flugzeugen so stark vibrieren, daß eine störende Materialermüdung dieser oder anderer Teile auftritt. Bei Geräten, insbesondere bei Flugzeugen sowie Kraftfahrzeugen, bei denen ein möglichst geringes Eigenge wicht erwünscht ist, können derartige störende Vibratio nen dadurch verringert werden, daß auf möglicherweise schwingende (vibrierende) Teile, z. B. Rumpf- oder Karosserieteile, ein Dämpfungsmaterial aufgebracht wird. Dieses besteht z. B. aus einem sogenannten gefüllten Kunststoffmaterial. Dieses kann als mechanisches Kontinuum betrachtet werden, das durch innere Reibung störende me chanische (Schwingungs-) Energie in nicht störende Wärme energie umwandelt. Solches Dämpfungsmaterial besitzt in nachteiliger Weise im allgemeinen ein hohes spezifisches Gewicht und muß möglichst ganzflächig und dick auf die schwingenden Teile aufgetragen werden. Dadurch entsteht eine unerwünschte Gewichts- und Volumenzunahme der Teile. Aufgrund der vorhandenen organischen Bestandteile ist ein solches Dämpfungsmaterial im allgemeinen nicht temperatur beständig und ändert seine Eigenschaften in störender Weise durch Alterungsvorgänge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gat tungsgemäßen Schwingungsdämpfer anzugeben, der bei einem hohen Dämpfungsvermögen ein möglichst geringes Eigenge wicht und Eigenvolumen besitzt, dessen Temperatur- und Al terungsbeständigkeit an diejenigen des zu dämpfenden Tei les anpaßbar sind und der kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil hafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Bei der Erfindung ist ein Hohlkörper, z. B. eine Hohlkugel oder ein Hohlzylinder, teilweise mit einem Kontinuum ge füllt, das als Flüssigkeit oder als Gemenge, z. B. Quarz sand, ausgebildet ist. Wird nun ein solcher Hohlkörper be schleunigt, z. B. auf einem sogenannten Rütteltisch, so wird in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Füllung, z B. Korngröße des Sandes sowie deren statistische Vertei lung, Form der Körner, z. B. Kugeln oder Polyeder, spezi fischem Gewicht der Füllung, Füllungsgrad des Hohlkörpers, bei einer bestimmten Frequenz und Amplitude des Rüttelti sches eine Bewegung der Füllung innerhalb des Hohlkörpers auftreten. Diese Bewegung umfaßt in Abhängigkeit von der Amplitude und der Frequenz entweder nur einen Teil der Füllung oder sogar die ganze Füllung. Die beispielhaft er wähnten Sandkörner werden also innerhalb des Hohlkörpers herumgewirbelt und prallen dabei aufeinander sowie gegen die Innenwände des Hohlkörpers. Dabei wird letztendlich ein Teil der Bewegungsenergie des Hohlkörpers in Wärme energie umgewandelt. Es erfolgt also eine Dämpfung der Be wegung des Hohlkörpers. Es ist ersichtlich, daß ein sol cher Schwingungsdämpfer vorteilhafterweise in weiten Gren zen an die Art (Spektrum) der zu dämpfenden Schwingung (Schwingungsgemisches) anpaßbar ist. Wählbare Parameter sind beispielsweise

- Form, Material, Gewicht des Hohlkörpers.
- Art der Füllung, z. B. eine Flüssigkeit mit ei ner genau bekannten inneren Reibung, die be darfsweise auch temperaturabhängig sein kann, eine Suspension oder ein trockenes Gemenge. Dessen Teilchen können z. B. aus einem bei einer hohen Temperatur schmelzenden Material, z. B. Quarz, be stehen. In diesen Falle sind die dämpfenden Eigen schaften der Füllung dann in einem sehr weiten Be reich temperaturunabhängig. Es ist aber auch mög lich, z. B. eine Füllung aus Metall- und/oder Kunststoffteilchen zu verwenden.
- Füllungsgrad des Hohlkörpers.
- Gesamtmasse des teilweise gefüllten Hohlkörpers.
- Art und Ort der Befestigung des Hohlkörpers an oder in dem zu dämpfenden Körper.

In einem Ausführungsbeispiel wurde als Hohlkörper ein Hohlzylinder aus Aluminium mit einem Innendurchmesser von 25 mm und einer Innenhöhe von 25 mm verwendet. Dieser wurde mit 11 cm³ Quarzsand (Körnung: ca. 2 mm ⌀) gefüllt. Mit diesem Schwingungsdämpfer wurden im Frequenzbereich unterhalb von 850 Hz Dämpfungswerte von ungefähr 2 dB er reicht.

Claims

1. Schwingungsdämpfer für mechanische Schwingungen, wel che an einen zu dämpfenden Körper ankoppelbar ist und wel cher ein Kontinuum enthält, das mechanische Energie in Wärmeenergie umwandelt, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein Hohlkörper, der an den zu bedämpfenden Körper mechanisch ankoppelbar ist, vorhanden ist und
- daß der Hohlkörper entsprechend den zu errei chenden Dämpfungseigenschaften teilweise mit einer Flüssigkeit oder einem Gemenge gefüllt ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flüssigkeit eine temperaturabhängige in nere Reibung besitzt.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gemenge aus einem Gas-Festkörpergemisch (Granulat) besteht.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge aus einem Gemisch einer Flüssigkeit und mindestens einem Festkörper besteht.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper und/oder die inneren Wandungen des Hohlkörpers plastisch deformiert sind.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge aus einem Luft-Quarzsandgemisch besteht, dessen Menge und/oder Kör nung bedarfsweise an die erforderliche Dämpfung angepaßt ist.