SCHWINGUNGDÄMPFUNG VON INDUSTRIEMASCHINEN. ERREICHUNG DER BESTMÖGLICHEN KOMBINATION AUS SCHWINGUNGSENTKOPPELUNG UND STABILITÄT

Die gleichzeitige Erreichung von hoher Schwingungsdämpfung und Stabilität stellt besondere Anforderung an die elastische Lagerung von Maschinen.

In der nachstehenden Grafik sind verschiedene Möglichkeiten zur Montage von Schwingungsdämpfern an Industriemaschinen dargestellt.

1. a) Die Maschine sitzt auf einem Maschinenfundament. Abhängig von der Steifigkeit des Bodens wird die Haupttragstruktur bis zu einem gewissen Grad von den Maschinenschwingungen isoliert.

2. b) Die Maschine sitzt auf Schwingungsdämpfern, die Höhe der übertragenen Kraft wird reduziert. Dies hängt von der dynamischen Steifigkeit der Schwingungsdämpfer ab.

3. c) Die Maschine ist mit Schwingungsdämpfern auf einem Maschinenfundament gelagert. Wenn der Boden zu wenig steif ist, wird durch das Maschinenfundament ein Verbundfedersystem geschaffen. Wenn die Eigenfrequenz des Bodens/des Maschinenfundament größer als die Störfrequenz der Maschine ist sollten keine Probleme auftreten.

4. d) Die Maschine sitzt auf einem Maschinenfundament, das wiederum zum Boden hin mit Schwingungsdämpfern gelagert ist. Ein zufriedenstellender Grad an Schwingungsdämpfung wird erreicht, wenn die dynamische Steifigkeit der Schwingungsdämpfer ausreichend gering ist, während die Wirkung des Maschinenfundaments darin besteht, die Bewegung der isolierten Maschine aufgrund der Auswirkungen von rotatorischer oder translatorischer Anregung zu reduzieren.

Fig. 2: Unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten von Schwingungsdämpfern und Maschinenfundamenten

Maschinenfundamente bestehen in der Regel aus armiertem Beton. Sie werden normalerweise aus folgenden Gründen verwendet.

1. 1. Um die Stabilität des Systems zu erhöhen.

Oft findet man Maschinen, die nah beieinander liegende Befestigungsbohrungen aufweisen. Wenn man für ausreichende Stabilität sorgen will, ist ein größerer Abstand der Halterungen ratsam. Es können Betonsockel oder Stahlschienen verwendet werden, um den Abstand zwischen den Lagerungspunkten zu vergrößern. Abb. 3 und Abb. 4 zeigen Beispiele, wie dies erreicht werden kann.

Fig. 3: Mit Schwingungsdämpfern vom Typ Vibrabsorber+Sylomer® (Federelemente) gelagerter Kessel.

Fig. 4: Einzylinder-Dieselmotor isoliert mit AMC-MECANOCAUCHO BRB-Schwingungsdämpfern und Hilfsrahmen.

2. 2. Zur Absenkung des Schwerpunkts.

Die Montage von Industriemaschinen auf einem massiven Maschinenfundament bewirkt eine Absenkung des Schwerpunkts der gesamten Baugruppe. Dies trägt zur Verbesserung der Stabilität bei, hat aber auch den Effekt, dass die Wahrscheinlichkeit einer Schaukelbewegung verringert wird. Ein typischer Schnitt durch einen solches Maschinenfundament ist in Abb.5 dargestellt.



Fig. 5: Maschine mit T-Profil- und Maschinenfundament zur Absenkung der Schwerpunktlage.

3. 3. Um eine gleichmäßigere Verteilung des Gewichts zu erreichen.

Maschine müsste man sehr unterschiedlich steife Schwingungsdämpfer verwenden, um auf die unterschiedliche Belastung einzugehen.

Wenn die Maschine auf einem Maschinenfundament montiert wird, kann die Gewichtsverteilung ausgeglichen werden, und wenn das Maschinenfundament schwer genug ist, kann sogar eine symmetrische Lagerposition verwendet werden. Abb. 6&7 zeigt ein Beispiel, bei dem nicht nur eine gleichmäßige Belastung der Schwingungsdämpfer erreicht wird, sondern auch eine bessere Methode zur Abstützung der Rohrleitungen.

Fig. 6: Pumpe plus Winkel sind bis zum Trägheitsblock verlängert	Fig. 7: Wenn die Massenträgheit des Maschinenfundaments hoch ist, wird die Stabilität nicht beeinträchtigt, selbst wenn sich die Rohreitung an einer der Ecken befindet. Das Bild zeigt Schwingungsdämpfer vom Typ 2 AMC 500+Sylomer® unter dem Maschinenfundament eines Kühlaggregats eines Einkaufszentrums in Frankreich.

4. 4. Zur Minimierung der Wirkung externer Kräfte.

Obwohl die Verwendung eines Maschinenfundaments die Schwingungsübertragung bei einer gegebenen statischen Einfederung nicht verbessert, bedeutet dies nicht, dass für dieselbe statische Einfederung ein sehr viel steiferer Schwingungsdämpfer verwendet werden kann. D.h. wenn die Masse der Anlage verdoppelt wird, muss auch die Steifigkeit der Schwingungsdämpfer verdoppelt werden. Dies bedeutet, dass die Anlage weitaus weniger anfällig ist für die Auswirkungen von externen Kräften, wie z.B. Druckänderungen eines Ventilators, und transienten Drehmomenten aufgrund von Geschwindigkeits- oder Lastwechseln.



Fig. 8: Installation eines Aggregats auf FZH+Sylomer®-Hebebühnen, die auf einem Betonblock auf dem Dach eines Gebäudes eingelassen sind. Foto vom Hauptsitz der BBVA-Bank in Lima, Perú.

5. 5. Um Steifigkeit zu erzeugen oder zu ersetzen.

Ein Maschinenfundament kann verwendet werden, um die Steifigkeit der montierten Maschine auf die gleiche Weise zu erreichen, wie durch einen Stahlrahmen. Dies führt folglich zu einem geringeren Verschleiß.

6. 6. Um Probleme durch gekoppelte Modi zu reduzieren.

Die höhere der beiden seitlich gekoppelten Schaukelbewegungen bei einem hohen Gerät kann bei der zwei- bis dreifachen Frequenz der vertikalen Eigenfrequenz auftreten. Dies kann zu Resonanzproblemen führen. Das Hinzufügen eines Maschinenfundaments bewirkt eine Absenkung der Schwingungseigenfrequenz, wodurch dieses Problem vermieden werden kann.



Fig. 9: Installation von Waschmaschinen auf einem Maschinenfundament unter Verwendung von Sylomer® SR-11 in 37 mm Dicke.

Um Probleme der Koppelmodi zu vermeiden, kann die Maschine auf einem stufenartigen Maschinenfundament installiert werden. In diesem Fall liegt der Schwerpunkt des Systems in der Ebene der Schwingungsisolatoren, wodurch die Schwingungsmodi entkoppelt und große Auslenkungen vermieden werden können.

Abb. 10 zeigt ein Beispiel eines großen Vee-Doppelkolbenverdichters, der mit dieser abgestuften Trägheitsmasse installiert wurde, da dadurch die Auslenkung der Rohranschlüsse an den geneigten Zylindern vermieden wird.

Um dieses System zu modellieren, können die Anwendungsingenieure von AMC-MECANOCAUCHO helfen, indem sie ein mathematisches Modell des Systems unter Verwendung von Mehrkörper-Berechnungssoftware erstellen, wie im Artikel Schwingungsisolierung von Industriemaschinen gezeigt.

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Fig. 10: Installation eines Kolbenkompressors auf einem abgestuftem Maschinenfundament.

7. 7. Minimierung der Auswirkungen von Fehlern in genäherter Schwerpunktlage der Maschinen.

Bei der Auswahl von Schwingungsdämpfern ist es notwendig, die punktuelle Belastung auf jedem Schwingungsdämpfer zu berechnen, damit der geeignete Schwingungsdämpfer ausgewählt werden kann. Dies muss normalerweise erfolgen, bevor die Maschine aufgebaut wird, und es müssen die genäherten Positionen der Schwerpunkte der einzelnen Komponenten verwendet werden. Wenn diese Informationen ungenau sind, können die geschätzten Belastungen erheblich von den in der Praxis auftretenden abweichen. Dies kann dazu führen, dass die Schwingungsdämpfer stark unter- oder überlastet werden oder dass die Maschine schief steht. Letzteres Problem wird immer wahrscheinlicher, wenn Schwingungsdämpfer mit hohen statischen Einfederungen verwendet werden. Wenn ein Maschinenfundament verwendet wird, ist dessen Schwerpunkt normalerweise bekannt und genau, und wenn die Masse des Maschinenfundaments mit der Masse der restlichen Maschine vergleichbar ist, bedeutet dies, dass die möglichen Ungenauigkeiten des endgültigen, geschätzten Schwerpunkts gering sind, selbst wenn die Angaben zur Maschine nicht genau sind. Dies reduziert die möglichen Fehler bei der Bestimmung der punktuellen Belastung der Schwingungsdämpfer und verringert die Wahrscheinlichkeit einer geneigten Installation.



Fig. 11: Einbau eines vollflächigen Sylomers SR-11-25. Es wird Beton gegossen, so dass mehrere HLK-Maschinen auf dem Maschinenfundament platziert werden können. Die Anwendung erfolgt auf dem Dach eines Einkaufszentrums.

8. 8. Um als lokale akustische Barriere zu wirken.

Wenn sehr laute Geräte direkt auf dem Boden eines Geräteraums montiert werden, kann der Boden unter den Geräten in unmittelbarer Nähe der Geräte einem sehr hohen Schalldruckpegel ausgesetzt sein. Dieser Bereich, in dem der Boden diesen hohen Pegeln ausgesetzt ist, kann Probleme bei der Schallübertragung in den darunter liegenden Raum verursachen. Ein Maschinenfundament aus Beton kann als wirksame Barriere wirken und die gefährdeten Bereiche des Fußbodens schützen.

Alternativen wenn keine Maschinenfundamente verwendet werden können:

1. 1. Montieren Sie die Halterungen in gleichem Abstand zum Schwerpunkt und wenn möglich an den Punkten, an denen die geringsten Vibrationen vorhanden sind. (Knoten).

Die Position der Schwingungsdämpfer bestimmt die Schwingungsmodi der aufgehängten Einheit. Eine gleichmäßige Lastverteilung über alle Schwingungsdämpfer ist ratsam. Eine einfache Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, die Schwingungsdämpfer in gleichem Abstand vom Schwerpunkt der aufgehängten Ausrüstung zu installieren. Die folgende Abb.11 zeigt die Lage des Zahnrads einer Maschine und der Schwingungsdämpfer mit der Position a und b in Bezug auf den Schwerpunkt. Die Erzielung eines gleichen Abstandes zwischen a und b trägt dazu bei, dieses Ziel zu erreichen.

Fig. 11: Äquidistante Montagen zum Schwerpunkt werden erreicht, wenn a=b.

Halterungen, die auf der Höhe des Schwerpunkts installiert sind (bei Motoren kann die Kurbelwelle ein Indikator für diesen Punkt sein), sorgen für stabilere Aufhängungen und verhindern eine Überbewegung der aufgehängten Einheit, insbesondere bei mobilen oder sehr dynamischen Anwendungen.

Wenn die Schwingungsdämpfer an den Punkten positioniert werden, an denen die Schwingungsamplitude geringer ist (Knotenpunkte), werden sie der geringsten Schwingungskraft ausgesetzt, was zu einer optimierten Schwingungsentkoppelung führt.

Fig. 12: Knotenpunkte, dargestellt als rote Rechtecke auf einem Dieselmotor.

1. 2. Verwendung von Schwingungsdämpfern mit hoher Dämpfung (Energiedissipation).

Wenn Maschinenfundamente nicht installiert werden können, kann die Alternative darin bestehen Halterungen zu verwenden, die ein Dämpfungssystem enthalten. Die Verwendung einer zusätzlichen Dämpfung kann stabile Lösungen ermöglichen. Die energetische Dissipation, die oft durch die Übertragung einer viskosen Flüssigkeit von einem Hohlraum in einen anderen erreicht wird, wird auf dem folgenden Video gezeigt.

Fig. 13: Video über den Prozess der energetischen Dissipation mit den Vibrabsorber+Sylomer Antiseismic Visco-Schwingungsdämpfer unter einem dynamischen Prüfstand.

AMC-MECANOCAUCHO stellt eine Vielzahl von Schwingungsdämpfern her, bei denen hydraulische Systeme für zusätzliche Dämpfung sorgen. Diese Schwingungsdämpfer können Schraubendruckfedern, Sylomer oder Naturkautschuk (NR) verwenden, ihre maximale Tragfähigkeit reicht von 20 kg (44 lbs) bis 50 Tonnen (112.000 lbs) Last. Das Dämpfungssystem kann durch die Viskosität der Flüssigkeit und durch die Öffnungen, durch die die Flüssigkeit fließen muss, eingestellt werden. Im Falle des Vibrabsorber+Sylomer Visco enthalten sie ein einstellbares Dämpfungssystem "MAX-MED-MIN", das den Durchfluss der viskosen Flüssigkeit reguliert. Weitere Informationen finden Sie hier.

Fig. 14: Vibrabsorber+Sylomer antiseismic Visco.

Fig. 14: Vibrabsorber+Sylomer Visco enthält eine einstellbare Dämpfungsvorrichtung und eine Wegbegrenzung wie auf diesem Link gezeigt.

Fig. 15: AMC-MECANOCAUCHO Hydrolager.

Fig. 16: AMC-MECANOCAUCHO Hydrokonus.

Auf dem unten gezeigten Video ist eine Stanzpresse ohne ein Maschinenfundament installiert. Das Video links zeigt, wie die Presse ohne Dämpfungssystem installiert wird. Das Video auf der rechten Seite zeigt den Vibrabsorber+Sylomer antiseismic visco. Die energetische Dissipation, die innerhalb der Flüssigkeitskammer erzeugt wird, sorgt für einen stabilen und sichereren Betrieb der Maschine.

Fig. 17: AMC-MECANOCAUCHO ANTISEISMISCHE VIBRABSORBER+SYLOMER VISCO-FEDERLAGER sind Schwingungsdämpfer, die eine Vorrichtung zur Energiedissipation enthalten. Diese Vorrichtung sorgt für die Dämpfung von exzentrischen Maschinen, die für eine einwandfreie Funktion eine schnelle Stabilisierung benötigen.

Die Abbildungen 18 und 19 zeigen, wie hydraulische Lager in 3-Zylinder-Motoren eingesetzt werden können. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn die Lager äquidistant zum Schwerpunkt und in Höhe der Kurbelwelle (oder des Schwerpunkts) angeordnet sind.

1. 3. Verwendung von Schwingungsdämpfern mit integrierter Wegbegrenzung

Schwingungsdämpfer können mit mehrstufigen Federkennlinien ausgestattet werden. Ein linear-elastischer Lastbereich sorgt für die zur Schwingungsisolierung der Maschine erforderliche geringe Steifigkeit. Für den Fall, dass hohe Zug- oder Druckkräfte auftreten, bietet das Design eine sekundäre Steifigkeitsstufe. Normalerweise wird dies mit Metallteilen erreicht, welche bei Kontakt den Schwingungsdämpfer deutlich steifer machen und somit die Auslenkungen begrenzen.

Der Bereich mit progressiver Steifigkeit wird erreicht, wenn die Hohlräume des Schwingungsdämpfers mit Gummi ausgefüllt werden. Abbildung 22 zeigt eine FEM des Belastungsvorgangs eines AMC-MECANOCAUCHO CB-Schwingungsdämpfers.

Fig. 22: Axiale Belastung eines AMC-MECANOCAUCHO CB-Schwingungsdämpfers.

1. 4. Verwendung von Stabilisatoren an den Punkten mit der höchsten Amplitude des elastisch gelagerten Objekts.

Die Installation von Stabilisatoren an den Punkten mit der höchsten Amplitude kann verwendet werden, dennoch muss besonders darauf geachtet werden, dass diese Punktübertragung keine übermäßigen Schwingungen auf die angrenzenden Stützelemente (Rahmen) überträgt bzw, die Maschine zu sehr am freien schwingen hindert. Die Stabilisierung sollte nur dann eingreifen, wenn die Maschine Stößen ausgesetzt ist, und dies mit der geringstmöglichen zusätzlichen Steifigkeit in dem System. Abb. 23 zeigt ein mobiles Aggregat, das auf Schwingungsdämpfer vom Typ CB installiert ist. Diese Lagerung wirkt als mehrachsiger Puffer, und zwar an dem Punkt, an dem die höchste Beweglichkeit registriert wird.

Fig. 23: Instabiles Aggregat mit CB Schwingungsdämpfern als multiaxiale Stabilisatoren.

AMC MECANOCAUCHO stellt Schwingungsdämpfer her und verfügt über ein Team von Anwendungsingenieuren, die Ihnen bei Auswahl und Einsatz der Produkte behilflich sind. Zögern Sie also nicht, unsere technische Abteilung zu kontaktieren wenn Sie Hilfe zu diesem Thema benötigen.