Schwingungstechnik - ganz populär erklärt

Jede Maschine gibt an die Umgebung Schwingungen und Geräusche ab.
Elastische Isolations- und Dämpfungselemente können diese Energien in unterschiedlichem Maße  absorbieren.
Dämpfung und Isolierung  sind physikalische Kenngrößen, die zueinander in Konkurrenz stehen. Mit  der Art der Auslegung zwischen diesen Beiden wird die Qualität der  Maschinenlagerung  beeinflusst.
D.h. im Idealfall  bedeutet sehr gute Dämpfung eine verminderte Schwingungsisolierung.  Analoges trifft für den Umkehrfall zu. In der Praxis werden  Kompromisslösungen zwischen beiden Ideallösungen  realisiert.
Materialien und Produkte*) mit unterschiedlicher Werkstoffmischung oder Shore-Härte ermöglichen derartige  Auslegungen.
                                       *) die Art der Differenzierung ist herstellerabhängig

Schwingungsdämpfung
Maschinen mit Anforderungen an eine hohe statische Laufruhe verlangen  Aufstellelemente mit sehr guter Dämpfung (CNC-Werkzeugmaschinen). Dafür werden harte Materialien mit hoher  Shore-Härte 90° Shore A verwendet. Für eine absolut harte Aufstellung  beinhalten die  Aufstellvorschriften mitunter die  Verwendung von Fix-Keilschuhen oder Fixatoren und den Verzicht auf  Elastomere. Ergebnis kann eine örtlich beruhigte Arbeitsstätte sein. Die ins Gebäude eingeleitete dynamische  Energie kann aber an Strukturen mit  geringerer Eigensteifigkeit in unerwünschten Resonanzen wieder zutage  treten. Das sind dann Einsatzfälle für isolierte Schwingfundamente mit  tief abgestimmten dynamischen  Eigenfrequenzen.

Schwingungsisolierung
bedeutet hohe Absorption der Störenergie. Man spricht von Aktivisolierung, wenn  Schwingungen aus einer Maschine an  ihren Lagerpunkten absorbiert werden. In diesem Fall sind Eigenschwingungen deutlich wahrnehmbar ausgeprägt.  Passivisolierung wird gefordert, wenn Störungen aus der Umgebung nicht  in die Maschine gelangen dürfen.  Das trifft zu für messtechnische  Ausrüstungen und Technologien mit geringen Toleranzen, sowie in  gebäudetechnische Anlagen (LKH), die sehr hohen Anforderungen unterliegen.  Geeignet sind weiche Materialien geringer  Shore-Härte und niedriger dynamischer  Eigenfrequenz z.B. mit ca. 50° Shore A. Allerdings ist der Einsatz sehr  weicher Isolatoren im Zusammenhang mit hohen dynamischen Massenkräften  und hoher Schwerpunktlage wegen  beeinträchtigter Standsicherheit nicht  mehr praktikabel.
Geräte der Fördertechnik oder Gleitschleifgeräte  benötigen für einen hohen Wirkungsgrad eine Gegenmasse. Um Einbußen zu  vermeiden, müssen  Isolierungen  immer zwischen Gegenmasse  und Boden eingefügt werden.

Eigenfrequenz, Abstimmungsverhältnis
Besondere Aufmerksamkeit und höheren Aufwand  verlangen die niederfrequenten Abstimmungen.
Vorraussetzung sind Elastomere und pneumatische Bauelemente mit gesicherten und definierten Betriebsparametern.
Eine wichtige Eigenschaft ist die Veränderung der  dynamischen Eigenfrequenz zu niedrigeren Werten mit zunehmender Flächenlast und statischer Einfederung. Eine  niedrige dynamische Eigenfrequenz des Isolators kann außerdem durch  dickere Elastomerplatten,  Sandwichkombinationen,  Hohlraumstrukturen und gut ausgeprägte Oberflächenprofilierungen erzielt werden.
Der Arbeitspunkt des Elastomers wird entweder über die maximal zulässige statische Einfederung bei ca. 10-15% oder unter Ausnutzung der maximal zulässigen spezifischen Flächenbelastung eingestellt.
Daraus kann die Elastomerfläche am Aufstellpunkt berechnet werden.
Das Verhältnis zwischen Erregerfrequenz und  Eigenfrequenz des Isolators ist effektiv ab 2:1 und bei 3:1 noch wirtschaftlich akzeptabel. Höhere Werte bis 5:1 sind aufwendig und mit problemgerechten Entscheidungen verbunden. Diese können in Erhöhung der  Ruhemasse durch Fundamentblöcke oder  Hartsteinplatten, gelagert auf Präzisionsluftfedern mit Eigenfrequenzen  minimal 1 Hz, münden.
Ein Abstimmungsverhältnis kleiner 1 stellt eine unterkritische Lagerung dar.  Die Bewegungsenergie wird mit der  Erregerfrequenz durch Dämpfung in Wärme umgewandelt.Das System sollte  bis zur nächsten Anregung ausschwingen können. Bei zunehmender  Erregerfrequenz ist kein Energieabbbau mehr  möglich. Wenn sich die Erregerfrequenz  der Resonanzfrequenz nähert, kommt es zur Amplitudenverstärkung und das System schaukelt sich auf.

Die Grenzen
Technologische Prozesse in denen Förderprozesse,  Gleitschleifen, Sieben u.Ä. realisiert werden, brauchen feste Widerlager für die Übertragung der mechanischen Energie auf den Prozess. Die  isolierte Elastomerlagerung solcher  Anlagenteile verbraucht Energie und  beeinträchtigt den Wirkungsgrad. Eine Isolierung mit Stahlfedern in  einem massereichen Maschinenrahmen oder mit einem Fundamentblock ist die bessere Lösung. Elastomerplatten am  Boden können eine Körperschallisolierung bewirken.
Vorbehalte sind angebracht bei  Lagerung auf Geschossdecken mit geringer Deckenbelastbarkeit. Hier können unzulässige Gebäudeschwingungen auftreten. Problematisch sind Drehzahlen <=800 U/min, weil Schwingungsisolatoren in diesem Bereich ihre Resonanzpunkte haben. Auch bei starren freistehenden Auflagern kann es zu ungewollten Niveauverstellungen kommen. Schwingungsbäuche im Maschinenrahmen sind fatal bei zueinander ausgerichteten Wellen. Hier können wir als Gegenmaßnahmen An- oder Durchschraubmontage oder unsere Drehmomentstütze empfehlen.       
   

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