Torsietrillingen bij draaiende assen zijn vooral bij mechanische aandrijvingen ongewenst. Auto- en machineconstructeurs gebruiken hiervoor actieve en passieve trilingsdempers of trillingsmassa’s. Een voorwaarde voor de toepassing is de nauwkeurige kennis van het dynamische gedrag van de demper. Het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) heeft voor dit doel een testopstelling ontwikkeld voor het vaststellen van de dynamische eigenschappen van dergelijke roterende systemen.
Roterende onderdelen zorgen voor een eigen frequentie van het totale systeem. Door een optimalisering van het gewicht en het rendement wordt vooral de aandrijflijn steeds gemakkelijker in een ongewenste torsietrilling gebracht. Als deze trillingen door resonantie worden versterkt wordt het gevaarlijk: componenten kunnen uitvallen.
Geluid en trillingen storen het comfort. Demping systemen en trillingsdempers moet een oplossing geven. Bij passieve systemen zou, door een actieve beïnvloeding het toepassingsgebied kunnen worden vergroot. Het dynamische gedrag van de componenten moet daarom zowel voor het passieve als voor het actieve geval zo nauwkeurig mogelijk bekend zijn.
Passieve en actieve systemen
Het beschikt met de nieuwe proefstand nu over de mogelijkheid om roterende systemen te karakteriseren. Met de proefstand kan worden gemeten aan de roterende systemen, zoals passieve, adaptieve als actieve massa’s en trillingsdempers. Door het gebruik van elektrodynamische opgewekte trillingen is een hoge testfrequentie mogelijk.
De beide protestant aanwezige meetpunten maken een analyse van het trilling gedrag van het roterende systeem mogelijk. Voor de autotechniek kunnen ook motorcomponenten worden gemeten, waarbij een grote trillingsamplitude optreedt. De toestand kan eenvoudig worden aangepast en dat maakt de flexibele inzet mogelijk. Indien nodig kan ook een verdere ontwikkeling van de proefstand worden uitgevoerd.
Door een langdurige meting van roterende componenten met hogere trillingsfrequenties kan onderzoek worden gedaan naar het gedrag in de praktijk. Als aanvulling op de test kunnen complexe trillingsvormen met behulp van laservibrometrie of samengestelde beelden worden getoond en verschillende sensordata zoals kracht, versnelling, weg en temperatuur worden vastgelegd.
Ondersteuning
De nieuwe toestand werd al bij verschillende onderzoeken gebruikt. Zo werd in de automobielsector het gedrag in de praktijk en het optreden van schades bij duurtesten van hoogfrequent oscillerende componenten onderzocht.
Hiermee werd bovendien een systeem ontwikkeld voor het neutraliseren van roterende trillingen, waarvan de actieve werking kan worden aangepast aan een veranderende trillingsfrequentie. De aanpassing van de eigen frequentie wordt gedaan door het veranderen van de actieve lengte van de gebruikte elastische elementen (bladveren).
De nieuwe toestand werd ook al gebruik bij de ontwikkeling van een Energy-Harvesting-System voor aandrijfmachines. Energy-Harvesting is het bruikbaar maken van energievormen die in hun omgeving aanwezig zijn. Hiervoor werd speciaal een mogelijkheid ontwikkeld om de energie van torsietrillingen, zoals ze en roterende machines optreden, bruikbaar te maken.
De energy harvester werd hiervoor afgestemd op de eigen frequentie van de nieuwe protestant. Met dit prototype lukte het om 10% van de mechanische energie, die vrijkomt bij torsietrillingen in de eigen frequentie, om te zetten in elektrische stroom.
