Manuel GSPAN:

Numerische und experimentelle Modalanalyse eines Rasenmähergehäuses

Die Rasenpflege wird heutzutage im Hobby- sowie Profibereich durch den Rasenmäher unterstützt. Die starke Konkurrenz und vielseitigen Anwendungen zwingt Anbieter zur kontinuierlichen Weiterentwicklung ihrer Produkte. Die rechnerunterstützte Berechnung und Simulation kann diesen nötigen Vorteil ermöglichen und die Produktentwicklung effizient vorantreiben. In dieser Arbeit wird der Grundstein für ein Mehrkörpersystem des professionellen Rasenmähers MB756 von VIKING zur Berechnung dessen dynamischen Verhaltens gelegt. Die Modalanalyse liefert die Eigenkreisfrequenzen und Eigenschwingungsformen des Systems. Die Modalanalyse lässt sich in die analytische, numerische und experimentelle Analyse unterteilen. Aufgrund der aufwändigen Geometrie des Rasenmähergehäuses wird ein numerisches Näherungsverfahren zur Berechnung der modalen Größen herangezogen. Die numerische Modalanalyse basiert auf die Finite Elemente Methode und kann heutzutage mit den rechenstarken Computern effizient gelöst werden. Die numerische Modalanalyse kann parallel zur Entwicklungs- und Konstruktionsphase frühzeitige nützliche Informationen über das Eigenverhalten des Systems liefern. Die experimentelle Modalanalyse dient wesentlich der experimentellen Identifikation der modalen Größen, sowie der Verifikation der numerischen bzw. theoretischen Ergebnissen. Mit dem heutigen Stand der Messtechnik können sehr rasch exakte Prüftstände aufgebaut werden. Mit dem einfachen Testbalken wurde der Versuchsaufbau und die angewendete Methodik validiert und verifiziert. Die Simulations- und Messergebnisse stimmen für die einzelnen Eigenfrequenzen mit einem max. relativen Fehler von drei Prozent überein. Die analytischen Ergebnisse des Testbalkens sind die Basis für die Konvergenzanalyse der verschiedenen Netzkonfigurationen. Die numerische und experimentelle Modalanalyse des reinen Gehäuses des Rasenmähers inklusive der vier Radaufhängungen stimmen mit einem maximalen relativen Fehler von acht Prozent überein. Die Entwicklung des Mehrkörpermodells Gehäuse inklusive Radaufhängung und Messerbaugruppe konnte im ersten Schritt nicht umgesetzt werden. Die Messerbaugruppe besteht im wesentlichen aus Motor, Kupplung, Messerbuchse und Messer. Die starre Kopplung der Messerbaugruppe als Massenpunkt mit starren massenlosen Stäben ist zu steif und konnte die experimentell ermittelten Eigenschwingungsformen nicht bestätigen.

 

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