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Schwingungstechnik
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Die Reduzierung der Schwingungsemission (-abstrahlung) oder der
Schwingungsimmission (-einstrahlung) stellen heute wichtige Aufgaben
beim Betrieb von Maschinen, Anlagen usw. dar. Die in den letzten Jahren
laufend verbesserte Leistungsfähigkeit von Maschinen ist in den meisten
Fällen gleichbedeutend mit Erhöhung von Drehzahlen und
Schnittgeschwindigkeiten sowie Vergrößerung des Schlagpotentials bei
der spanlosen Umformung.
Dadurch werden in verstärktem Maße Schwingungs-Störkräfte an die
Umgebung abgegeben, die es heute – im Rahmen des Umweltschutzes –
wirksam zu bekämpfen gilt.
Prinzip der Schwingungsisolation
Bei der schwingungsisolierten Lagerung einer Maschine sollen deren
impuls- oder sinusförmige Schwingungskräfte vermindert werden. Die
besondere Aufgabenstellung hierbei ist, die Bewegung (Amplitude) der
nunmehr elastisch gelagerten Maschine in betriebsmäßig zulässigen
Grenzen zu halten. Bei der Auswahl des Schwingungsisolators
ist deshalb unbedingt auf ein ausreichend vorhandenes Dämpfungsvermögen
zu achten!
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Schwingungstechnische Abstimmung
Isolierung periodisch erregter Schwingungen
Die Wirkung der Schwingungsisolierung hängt maßgeblich vom
Verhältnis der Maschinendrehzahl zur Eigenfrequenz des Isolators ab
(Abstimmungsverhältnis). Allgemein kann gesagt werden, dass der
Wirkungsgrad einer Isolierung umso besser wird, je tiefer die Eigenfrequenz
des Isolators liegt, d.h. je größer das Verhältnis der Störfrequenz (Maschinendreh- oder hubzahl) zur Eigenfrequenz ist.
Die nachstehende Kurve zeigt, dass eine Isolierwirkung erst dann
eintritt, wenn der Wert ert des Frequenzverhältnisses größer als 2 ist.
Bei einem kleineren Wert muss sogar mit einer Verstärkung (Überhöhung)
der Störkraft gerechnet werden.
In der Regel wird ein Abstimmungsverhältnis zwischen 3 . . . 4 angestrebt,
wobei 3 als die technische Untergrenze und 4 als die wirtschaftliche
Obergrenze bezeichnet wird.
Ein noch größeres Frequenz- (Abstimmungs-) verhältnis als 4 kann
aus wirtschaftlicher Sicht nicht mehr gerechtfertigt werden, da der
hierfür erforderliche Materialaufwand überproportional gegenüber
dem Isolierungsgrad zunehmen würde.
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Isolierung von Stößen
Wesentliche Merkmale des Stoßes sind seine Dauer, sein Verlauf und
seine Intensität. Bei der Stoßisolierung wird der Störimpuls, der aus
einer über eine kurze Zeit wirkenden hohen Kraftspitze besteht, in
einen länger dauernden, aber mit nur kleinen Restkräften verbundenen
Impuls verändert. Im Gegensatz zu periodisch erregten Schwingungen
schwingt das abgefederte System in der angeregten Eigenfrequenz
der isolierten Anlage und nicht entsprechend ihrer Hubzahl. Die durch
die Isolatoren übertragenen Restkräfte werden umso kleiner, je größer
die Eigenschwingdauer bzw. je kleiner die Eigenfrequenz der auf
Isolatoren abgefederten Anlage ist.
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Arten der Schwingungsisolation
In der Schwingungstechnik wird zwischen der aktiven und passiven
Isolierung unterschieden. Sollen die von einer Maschine verursachten
Schwingungen an der Ausbreitung gehindert werden, so spricht man
von „aktiver Isolation“. Muss andererseits eine erschütterungsempfindliche
Feinbearbeitungsmaschine schwingungsisoliert gelagert
werden, so ist dies eine „passive Isolation“.
Wichtige Begriffsdefinition
Dämpfung = ist die physikalische Eigenschaft eines Isolators, Resonanz-
Schwingungen auf ein zulässiges Maß zu begrenzen. Dabei wird
mechanische Energie in Wärme umgesetzt.
Isolation = bedeutet Dämmung oder Abschirmung der Erregerkräfte
zum Untergrund bzw. Fundament oder zur Maschine.
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