Modellbildung und Simulation von mechanisch-elektrischen Antriebssträngen

Beurteilung des dynamischen Verhaltens, der Eigenfrequenzen, der Schwingformen

Untersuchung von Standartlastfällen ( Anfahren, Stillsetzen, Bremsen...)

( /\ siehe MODELLB-01-Einfuehrung Folie 25 /\ )

( \/ siehe MODELLB-02-Grundlagen Folie 37 \/)

Belastungsvorhersagen für dynamisch belastete Systeme

( \/ siehe MODELLB-02-Grundlagen Folie 40 \/)

exakte Abbildung des dynamischen Verhaltens von realen Schwingungssystemen

( \/ siehe ANSYST-Kapitel-3 Folie 17 \/)

Verlagerungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen von Antriebskomponenten

Kräfte und Momente in Wellen und Kupplungen

Lagerkräfte

Verzahnungskräfte

Analytisches Modell:

mathematisch geschlossene Lösung

freie 2-Massen-Schwinger mit linearer Steifigkeitskopplung ( ungefesselter Zweimassenschwinger)

Einmassenschwinger

doppelt gefesselter Einmassenschwinger

Numerische Berechnungsansätze:

Näherungsalgorithmen unter zu Hilfenahme der Rechentechnik

ab 4-Massen-Torsionsschwinger notwendig

( siehe MODELLB-02-Grundlagen Folie 36)

Das Modell sollte die Eigenschaften des Originalsystems so genau wie nötig und so grob wie möglich wider geben.

Die direkten Zusammenhänge zwischen realem System und  Modell sollten an jeder Stelle erkennbar sein.

Die Systemparameter müssen aus den  technische Unterlagen oder aber direkt am Originalsystem mit hinreichender Genauigkeit bestimmt werden können.

    ( siehe MODELLB-02-Grundlagen Folie 44 )

- exakte Berechnung von Eigenfrequenzen

- Möglichkeit der Betrachtung von zusammengesetzen Belastungen

( /\ siehe MODELLB-03-Tagebaugeraete Folie 12  /\ )

interne und externe Dämpfung

interne

-

1. Bestimmung der Masse und Massenträgheitsmomente
• Verwendung von CAD-Modellen
• Analytische Ansätze

2. Bestimmung der Wellensteifigkeit (Torsions-, Biege-,Steifigkeit)
• Analytische Ansätze und Diskretisierung
• Elastische Balkenelemente
• Euler-Bernoulli-oder Timoshenko

3. Modellierung der Lager (mit Feder- Dämpfer- Elementen)
• Analytisch Ansätze nach Wiche und Harris
• Kennlinien oder Steifigkeitsmatrix (Unterstützung durch die Lagerhersteller erforderlich)

4. Modellierung von Getrieben
• Detaillierte Beschreibung der Kontaktbedingungen mit Kraftelementen
• Berechnung der Verzahnungskräfte und die Lastverteilung
• Ziel: Simulation der auftretenden Wellenverlagerungen und Ausrichtung unter verschiedenen Belastungen

5. Modellierung von Propeller und Tragkonstruktion
• Verformung des Gehäuses unter Last beeinflusst die daraus resultierende Verschiebung der Welle (Lager und Gehäuse Steifigkeit)
• Schwingungsformen der Gehäuse und Propellerblätter beeinflussen Schwingungsformen des Antriebsstrangs

6. Modellierung von Motorlasten
• Detaillierte Beschreibung von Motor
• Berücksichtigung der Steuerung
 

7. Modellierung der Propellerbelastungen
• Einführung der einzelnen Lasten
• Lastverteilung auf flexiblen Blätter einstellbar
 

8. Analyse im Frequenzbereich
• Bestimmung der Eigenfrequenzen
• Bewertung des Anregungsverhalten
• Campbell-Diagramm
• Simulation des Anlaufvorganges (Schwinggeschwindigkeiten)
• Anregung durch die untere Kegelradstufe

9. Analyse im Zeitbereich,
• Bestimmung der maximal möglichen Lasten auf Komponenten
• Analyse der verschiedenen Lastfälle
  • Aus- und Eintauchen des Propeller
  • Kontakt mit Eis
  • Kontakt mit Fremdkörpern im Wasser

(/\ siehe MODELLB-02-Grundlagen Folie 56ff /\)

Antriebs- oder Kraftmaschine ( Energiebereitstellung):

Rotor

Aerodynamisches System

Antriebsstrang/ Zwischenschaltung/ Mechanisches System ( Energieanpassung):

Rotor

Hauptwelle

Getriebe

Bremse

Kupplung

Arbeitsmaschine ( "Energieverbrauch"):

Generator

Frequenzumrichter

Elektrisches Netz

Steuerungs- und Regeleinrichtungem:

Pitchregelung

Drehzahlregelung

Leistungsregelung

Regelbremse

(/\  siehe MODELLB-02-Grundlagen Folie 33 /\)

(\/ siehe MODELLB-02-Grundlagen Folie 18 \/)

Fundament

Turm

Träger

Antriebsstrang

Generator

Blätter (Rotor)