Modeling and Vibration Suppression for Telescopic Systems of Structural Members with Clearance

Telescopic systems of structural members with clearance are found in many applications, e.g., mobile cranes, rack feeders, fork lifters, stacker cranes (see Figure 1). Operating these machines, undesirable vibrations may reduce the performance and increase safety problems. Therefore, this contribution has the aim to reduce these harmful vibrations. For a better understanding, the dynamic behaviour of these constructions is analysed. The main interest is the overlapping area of each two sections of the above described systems (see markings in Figure 1) which is investigated by measurements and by computations. A test rig is constructed to determine the dynamic behaviour by measuring fundamental vibrations and higher frequent oscillations, damping coefficients, special appearances and more. For an appropriate physical model, the governing boundary value problem is derived by applying Hamilton’s principle and a classical discretisation procedure is used to generate a coupled system of nonlinear ordinary differential equations as the corresponding truncated mathematical model. On the basis of this model, a controller concept for preventing harmful vibrations is developed.

Design, Simulation und Erprobung einer aktiven Sitzaufhängung für Nutzfahrzeuge

Nutzfahrzeuge müssen oft durch sehr unebenes Gelände gefahren werden. In diesem Fall wird der Fahrer starken Vibrationen ausgesetzt, die von der Fahrzeugkarosserie durch die Sitzaufhängung auf ihn wirken. Um diese Schwingungen zu verringern, werden die Sitzaufhängungen in der Regel mit Feder-Dämpfer-Systemen ausgerüstet. Jedoch erreichen die passiven Systeme vor allem bei niederfrequenten Schwingungen ihre physikalischen Grenzen. Eine wesentliche Verbesserung des Sitzkomforts kann unter solchen Anregungsbedingungen nur mit einer aktiven Sitzaufhängung erreicht werden. In diesem Beitrag wird ein neuartiges aktives System für die Sitzaufhängung auf Basis von elektrorheologischen Flüssigkeiten vorgestellt. Außerdem werden die theoretischen Grundlagen für die Modellierung der beschriebenen aktiven Sitzaufhängung dargestellt. Anschließend werden die Simulationsergebnisse mit den Messergebnissen unter realen Betriebsbedingungen verglichen. Die Repräsentation der Ergebnisse mit Hilfe der im Bereich der Sitztechnik weit verbreiteten SEAT-Werten (Seat Effective Amplitude Transmissibility) zeigt das Potenzial des entwickelten Systems zur aktiven Reduktion der Schwingungsbelastung des Fahrers und ermöglicht seine objektive Bewertung.