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APLICACIONES MECÁNICAS DEL CAUCHO, S.A.
S.A. bedeutet Aktiengesellschaft - AG (Format Spanien)
Über APLICACIONES MECÁNICAS DEL CAUCHO Deutschland

Geschäftsführer: Jon Ander Lopetegui Galarraga.
Adresse: Industrialdea zona A - parc. 35, 20159 Asteasu, Gipuzkoa, Spanien.
Handelsregisternummer: A-20101150
USt.-Id-Nr: ESA20101150

Für Anfragen an den Kundenservice: info@mecanocaucho.com

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GRUNDLEGENDE ASPEKTE UND MÖGLICHKEITEN BEI DER TECHNISCHEN BESTIMMUNG DES PASSENDEN SCHWINGUNGSDÄMPFERS

How to select the mount for your installation

How to select the mount for your installation

Sollten alle elastischen Komponenten berücksichtigt werden, um präzise Vorhersagen zur Schwingungsentkoppelung zu ermöglichen.

18.01.2023

Je nach den technischen Parametern der Anwendung, dem eingeplanten Budget oder der zu erreichenden Schwingungsentkoppelung können verschiedene Typen von Schwingungsdämpfern ausgewählt werden.

Industriemaschinen können auf Grundkonstruktionen installiert werden, auf denen mehrere elastische Komponenten vorhanden sind. Reifen, Schläuche oder auch Stahlrahmen haben je nach ihrer Konstruktion ihre eigene Elastizität bzw. Steifigkeit. Diese Elastizität bzw. Steifigkeit wirkt sich auf die Eigenfrequenzen und damit das Schwingverhalten des Systems aus. Theoretisch sollten alle elastischen Komponenten berücksichtigt werden, um präzise Vorhersagen zur Schwingungsentkoppelung zu ermöglichen.

Da der mit einem hoch präzisen Modell verbundene Aufwand sehr hoch ist, können vereinfachte mathematische Modelle verwendet werden, um eine praktische Aussagekraft zu erreichen. AMC-MECANOCAUCHO® erstellt hierzu Simulationen, bei denen das elastisch gelagerte Objekt als Starrkörper betrachtet und 6 Freiheitsgrade berücksichtigt werden.. Über diese sog. Mehrkörpersimulationen (MKS) können aussagekräftige Werte zu statischer und dynamischer Belastung, als auch zu den wichtigsten Eigenfrequenzen des Systems und dem Grad der Schwingungsentkoppelung generiert werden.

In der Abbildung unten sehen Sie ein Beispiel für diese Art der Simulation.

Bei der Bestimmung des optimalen Schwingungsdämpfers werden u.a. folgende zentrale Aspekte betrachtet:

1. Lastkapazität

Abhängig von der Geometrie des Schwingungsdämpfers und der Härte des Elastomers ergeben sich unterschiedliche Lastkapazitäten. Der erste Schritt bei der Auswahl besteht daher darin, die Auswahl auf die Produkte mit der erforderlichen Lastkapazität zu beschränken. Dazu müssen wir sowohl die statische als auch die dynamische Belastung kennen.

Als Faustregel und um eine gute Haltbarkeit während der gesamten Produktlebensdauer zu gewährleisten, empfiehlt AMC Mecanocaucho®, die Schwingungsdämpfer nicht über 85 % des jew. Lastlimits zu belasten.

2. Art der Anwendung

Industriemaschinen haben unterschiedliche Einsatzzwecke und damit auch unterschiedliche Arbeitsaufgaben.

Im Allgemeinen lassen sich die verschiedenen Anwendungen in zwei große Familien einteilen: stationäre Anwendungen und dynamische Anwendungen. Es ist ratsam, dies zu berücksichtigen, wenn man sich die verschiedenen Typen von Schwingungsdämpfern ansieht.

  • Stationäre Anwendungen: Dies sind Fälle, in denen sich die elastisch gelagerten Geräte/Gegenstände nicht bewegen. Aus diesem Grund sind Stabilität und Ausfallsicherheit bei der Auswahl der geeigneten Schwingungsdämpfer nicht so wichtig wie bei dynamischen Anwendungen. In diesen Fällen können wir weiche Elastomer verwenden und die Schwingungsdämpfer mit bis zu 70-85% ihrer Tragfähigkeit belasten.

    Die Anregungsfrequenz kann bei jedem Maschinentyp unterschiedlich und variabel sein. Daher wird die Eigenfrequenz des aufgehängten Elements untersucht und abgestimmt, um eine gute Stabilität und eine optimale Schwingungsisolierung zu erreichen. Dabei können die Anwendungsingenieure von AMC-MECANOCAUCHO Ihnen helfen und Empfehlungen geben.

  • Mobile Anwendungen: Es handelt sich um Anwendungen, die dynamische Belastungen in Form von Bewegungen, Impulsen bzw. Stößen usw. aufweisen. In diesen Fällen sollte die elastische Lagerung in jedem Falle ausreißgesichert sein und die Stabilität betrachtet werden, die man mit den verschiedenen Lösungen erreicht. Die Härte des Elastomers und der Dämpfungskoeffizient der betrachteten Schwingungsdämpfer sind von großer Bedeutung. Da es zu dynamischen Belastungen kommen kann, dürfen die Schwingungsdämpfer statisch nicht sehr stark ausgelastet werden, um noch genügend Reserve für die zu erwartenden, höheren dynamischen Belastungen zu haben.

Dies sind die von AMC empfohlenen Auslastungsgrade (in %) für verschiedene Anwendungsfäll

Anwendungsfall % der maximalen statischen Tragfähigkeit.
Fahrzeugkabine 50-70
Antriebsmotor 50-70
Schiffsmotor 50-70
Klima- und Kühlaggregat/Wärmepumpe, Ventilatoren (HVAC) 70-85
Stationäre Maschinen 70-85
Stromgeneratoren oder BHKW 50-85

Industrielle Fahrzeuge sind kurzzeitigen Erschütterungen ausgesetzt, wie z. B. Einflüssen durch das befahrene Gelände (Bodenwellen, Schlaglöcher usw.). In solchen Fällen ist die Anregungsfrequenz normalerweise niedrig, daher werden Schwingungsdämpfer mit geringer Steifigkeit bevorzugt. Über diese Eigenschaft des Schwingungsdämpfers wird eine niedrige Eigenfrequenzen des Systems erzeugt und die in der Anwendung vorhandene Schwingungsenergie größtenteils entkoppelt.

Zielkonflikt Schwingungsentkoppelung – Stabilität und Lebensdauer: Eine niedrige Eigenfrequenz wird durch eine elastische Lagerung mit geringer Steifigkeit erreicht. Eine für hohe Schwingungsentkoppelung erforderliche, sehr weiche Lagerung kann jedoch auch eine Instabilität erzeugen. Um die Stabilität des Systems zu erhöhen, können schwingungselastische Lagerungen mit Dämpfungssystemen eingesetzt werden, die das elastisch gelagerten Objekt schneller stabilisieren, wie in der Grafik unten dargestellt.

Schwingungsdämpfer wie die Hydrolager und Hydrokonuslager von AMC-MECANOCAUCHO® verfügen über eine erhöhte Dämpfungskomponente.

Die Abbildung unten zeigt das Innere des hydraulisch gedämpften Schwingungsdämpfers. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsübertragung von Kammer zu Kammer wird in verschiedenen Farben dargestellt. Die Energiedissipation erfolgt durch den Flüssigkeitstransfer. Diese Produkte können auf die erforderliche Steifigkeit und Dämpfung für jede Anwendung abgestimmt werden. Die Anwendungsingenieure von AMC-MECANOCAUCHO® können die optimalen Eigenschaften des Schwingungsdämpfers für Ihre Anwendung berechnen und auswählen.

3. Eigenfrequenzen des Systems

Ein weiterer zu analysierender Punkt sind die Eigenfrequenzen des Starrkörpermodells. Je nach der Erregungsfrequenz, die in der Anwendung erzeugt wird, geben die bei der Berechnung ermittelten Eigenfrequenzen den Grad der erwarteten Schwingungsentkoppelung an.

Je weiter die Eigenfrequenzen von der Erregerfrequenz entfernt sind, desto größer ist das Isolationsniveau.

Nimmt man die höchste ermittelte Eigenfrequenz und multipliziert sie mit √2, so erhält man die Frequenz, bei der die Schwingungsisolierung beginnt.

Wird eine niedrige Eigenfrequenz benötigt, müssen weichere Lösungen (geringere Steifigkeit ''k'') gewählt werden, wobei die erforderliche Tragfähigkeit erhalten bleibt.

Daher ist je nach Zielfrequenz ein Typ Schwingungsdämpfer besser geeignet als andere.

  • Gummi-Metall und Sylomer®-Lösungen:
  • Mit diesen Lösungen kann eine Eigenfrequenz im Bereich von 5-15 Hz erreicht werden.

    Wenn die Anwendung noch geringere Eigenfrequenzen erfordert, muss man auf Lösungen wie Federelemente mit Schraubendruckfedern gehen.

    • Federelemente:
    • Die Federelemente erreichen größere Einfederungen als elastomerbasierte Schwingungsdämpfer, wodurch geringere Eigenfrequenzen von ca. 2-6 Hz erreicht werden können. Da es sich um Lösungen mit geringer Steifigkeit handelt, wird ihre Verwendung für stationäre Anwendungen empfohlen. Wenn darüber hinaus Stabilität erforderlich ist, wird die Verwendung von erdbebensicheren Federelementen (sog. Anti Seismic) empfohlen.

      4. Lagerpositionen

      Die Position der Schwingungsdämpfer bestimmt die Eigenmoden des aufgehängten Elements. Eine gleichmäßige Lastverteilung auf alle Lagerpunkte ist zu empfehlen. Eine einfache Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, die Schwingungsdämpfer in gleichem Abstand zum Schwerpunkt (COG) zu platzieren.

      Schwingungsdämpfer in Höhe des Schwerpunkts bieten stabilere Lösungen und vermeiden übermäßige Auslenkungen der elastisch gelagerten Objekte, insbesondere bei Maschinen mit hoher Schwingungsanregung bzw. hohen dynamischen Belastungen. Da dies in den meisten Fällen nicht möglich ist, können die Schwingungsdämpfer auch in verschiedenen Höhen platziert werden, so dass die gedachte Verbindungslinie von einer Seite zur gegenüberliegenden durch oder nahe am Schwerpunkt verläuft.

      Aber auch wenn diese Eigenschaft nicht erreicht werden kann, sind die AMC-MECANOCAUCHO® Anwendungstechniker in der Lage, die Grenzen der Anwendung zu untersuchen und Positionen vorzuschlagen, mit den der beste Kompromiss aus Schwingungsentkoppelung und Stabilität bzw. Lebensdauer erreicht werden kann.

      5. Temperatur

      In Fällen, in denen die Umgebungstemperatur hoch ist, müssen die Grenzen des Elastomers berücksichtigt werden. Die dynamischen Kräfte können durch die Reibung auch Wärme im Inneren des Lagers erzeugen. Für eine Anwendung, die +60°C überschreitet, muss eine korrekte Auswahl der Gummimischung getroffen werden. Die Anwendungstechniker von AMC-MECANOCAUCHO® können verschiedene Schwingungsdämpfer berechnen und im Labor testen, um solche Bedingungen zu reproduzieren und zu überprüfen, ob die Widerstandsfähigkeit des Schwingungsdämpfers ausreichend hoch ist.

      6. Strukturelle Beschränkungen des Aufbaus

      Das Thema Innenraumgeräusche gewinnt zunehmend an Bedeutung, da früher sekundäre Merkmale wie Vibrationen und Geräuschpegel bei der Kaufentscheidung für ein Fahrzeug zunehmend auf das Niveau primärer Merkmale wie Zuverlässigkeit hinzu kommen. Innenraumgeräusche können aus vielen verschiedenen Quellen stammen, aber eine häufige Quelle ist das Dröhnen oder Brummen. Dieses Phänomen lässt sich allgemein als akustische Resonanz mit niedriger Frequenz (unter 200 Hz) beschreiben, die durch die Struktur verursacht wird. Strukturelle Einflüsse kommen in der Regel entweder vom Antriebsstrang oder von strukturellen Reaktionen des Stahlbaus.

      In diesen Fällen können Schwingungsdämpfer das Problem zwar verringern, aber nicht beheben, da der Ursprung des Problems strukturell bedingt ist. Ein richtig ausgewählter Schwingungsdämpfer kann die in der Fahrzeugkabine ankommenden Schwingungen dämpfen und so den Booming-Effekt reduzieren. Gummimischungen mit geringer dynamischer Versteifung sind für diese Fälle besonders wirksam. Die Anwendungsingenieure von AMC-MECANOCAUCHO beraten Sie hierbei gerne.

      7. Schwingungsmessungen

      Mit den Mehrkörpersimulationen werden nur theoretische Werte unter vereinfachenden Annahmen ermittelt. Empirische Ergebnisse von elastischen Lagerungen lassen sich hingegen nur durch Schwingungsmessungen in der Praxis erzielen. Um den optimalen Schwingungsdämpfer zu bestimmen ist es häufig erforderlich, die Ergebnisse von theoretischer Analyse und Messwerten aus der Praxis parallel zu betrachten.

      Mit dem AMC-Engineering bietet AMC-MECANOCAUCHO® den Kunden umfangreiche Unterstützung in Form von Schwingungsberechnungen als auch Schwingungsmessungen an. Sie können uns gerne jederzeit kontaktieren, wenn Sie unsere Unterstützung für Ihren Anwendungsfall wünschen.

      In Fällen, in denen nicht genügend Informationen bzw. Daten für eine Mehrkörpersimulation vorliegen, kann eine vereinfachte Auswahl über das Webtool von AMC-Mecanocaucho® erfolgen

      Für Fälle, in denen die zu Beginn dieses Artikels beschriebenen Eingangsdaten nicht zur Verfügung stehen und Sie eine Vorauswahl der Schwingungsdämpfer treffen möchten, hat AMC Mecanocaucho® ein neues Webtool entwickelt, das Sie bei dieser Auswahl unterstützt. Dieses Tool heißt VIBRATION ISOLATOR PRO WEB.

      Da die Eingabedaten begrenzt sind, kann dieses Webtool nur eine grobe Aussage hinsichtlich geeigneter Schwingungsdämpfer treffen. Es ist von daher immer ratsam, AMC-MECANOCAUCHO® zu kontaktieren, um die ermittelte Auswahl gegenprüfen zu lassen.

      Das Tool Vibration Isolator Pro wurde entwickelt, um auf einfache und effektive Weise schwingungselastische Lagerungen zu betrachten, wobei grundlegende Eingangsdaten wie die Masse und die Anzahl der Lagerpunkte verwendet werden. Er ist als Webversion auf www.mecanocaucho.com und auch als mobile App 'Vibration Isolator Pro' (Android- und IOS) verfügbar.

      Auf unserer Homepage https://www.mecanocaucho.com/de-DE/ können Sie zu Vibration Isolator Pro navigieren. Nach erfolgter Eingabe der Daten zeigt das Tool eine oder mehrere Optionen von Schwingungsdämpfern aus dem Sortiment von AMC-MECANOCAUCHO®.

      Sollten Sie Fragen haben oder Unklarheiten haben, zögern Sie nicht, das technische Team von AMC MECANOCAUCHO® zu kontaktieren.

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