Ursachen für die Entstehung von Lärm und Vibration
Was sind die Ursachen für die Entstehung von Lärm und Vibration und welche Lösungswege gibt es? Die Antwort hierauf liefern wissenschaftliche Studien aus Physik und Mechanik. Die Mechanik gehört zu einem Teilbereich der Naturwissenschaft und beschäftigt sich unter anderem mit den Kräften auf Körpern und Gelenken bei Bewegungen. Auch in der modernen Industrie kommen nach wie vor Maschinen und Bauteile zum Einsatz, die auf verschiedenen Belastungsarten ausgelegt werden müssen. Je nach Belastungsart können mechanische Schwingungen und daraus resultierender Lärm entstehen. Dies ist besonders bei rotierenden Bauteilen der Fall (insbesondere, wenn kein Massenausgleich stattfinden kann). Aber auch bei konventionellen dynamischen Belastungen können Maschinen in Vibration gesetzt werden.
Schwingungen entstehen primär durch Unwuchten. Stimmt die Rotationsachse nicht mit der Hauptträgheitsachse des Körpers überein, kann es zu großen Unwuchten kommen. Dies führt unweigerlich zu starken Schwingungen und akustisch wahrnehmbare Geräuschemissionen.
Schwingungstechnische Belastungen an Kraftfahrzeugen
Kraftfahrzeuge, wozu auch Autos gehören, werden bekanntermaßen von einem Motor angetrieben. Die Übertragung der Motorleistung auf die Straße erfolgt über Wellen, Getriebe, Achsen und Räder. Dazu muss das Antriebsmoment viele rotierende Bauteile passieren um dort anzukommen, wo es benötigt wird. Angefangen bei der chemischen Energie (im Falle eines Verbrennungsmotors), welche in Form von Benzin oder Diesel im Brennraum des Motors in thermische Energie umgewandelt wird. Durch diese Energie wird Druck auf die Kolbenoberfläche ausgeübt, welcher sich infolgedessen nach unten bewegt und über das Pleuel die Kurbelwelle in Rotation bewegt. Diese überträgt die Drehbewegung über eine Kupplung an ein Getriebe, welches die Motordrehzahl in die Antriebsdrehzahl umwandelt. Von dort aus werden Achsen und Räder angetrieben. Viele dieser Bauteile (insbesondere der Motor) sind einer starken Schwingung ausgesetzt. Ohne den Einsatz von Schwingungsdämpfern wäre ein hoher Fahrkomfort und hohe Laufleistungen, wie wir sie heute kennen, nicht möglich.
Lösungen zur Reduzierung von Vibration und Lärm
Der Einsatz von Schwingungsdämpfung kommt nicht nur der Laufleistung von Maschinen zugute, sondern erhöht auch den Arbeits- und Bedienkomfort. Wie kann so etwas erreicht werden? Am effizientesten lassen sich Schwingungen dort reduzieren, wo sie entstehen. Bei rotierenden Elementen kommen bspw. häufig Ausgleichsgewichte zum Einsatz. Zudem kommen innovative Schwingungsdämpfer mit unterschiedlichen Formelementen zum Einsatz. Auch moderne Lagerarten zur Entkoppelung von Drehschwingungen werden gerne verwendet, um Schwingungen zu reduzieren. Bei schwingenden Bauteilen, die zwingend entkoppelt werden müssen, wird immer häufiger die Schwingförder-Technologie von Rosta eingesetzt. Diese elastischen Aufhängungen haben einen sehr hohen Dämpfungsgrad und eine überdurchschnittlich hohe Lebensdauer.
Folgen von starken Vibrationen auf Maschinen
Um die Lebensdauer von maschinellen Anlagen zu erhöhen, sollten mechanische (statische und dynamische) Belastungen reduziert werden. Dadurch können Verschleißerscheinungen sowie Materialermüdungen reduziert bzw. verhindert werden. Im schlimmsten Fall kommt es zu plastischen Verformungen dich nicht reversibel sind. Eine Reparatur der Maschine mit einem Austausch des beschädigten Bauteils ist dann unumgänglich.
Bei der Auslegung von Maschinen muss demnach im Vorfeld der finanzielle Aspekt berücksichtig werden. Wie teuer wäre ein Austausch des Bauteils? Wäre es günstiger, zusätzliche Bauteile zur Reduzierung von Schwingungen, einzusetzen? Durch den Einsatz von Gummifeder-Elementen oder anderen Schwingungsdämpfern können Vibrationen stark reduziert werden. Dadurch lässt sich die Lebensdauer einer maschinellen Anlage signifikant erhöhen. In den meisten Fällen ist es demnach lohnenswert, die Maschine auf Dauerbelastungen auszulegen.
Zusätzlich ist es in einigen Branchen durch gesetzliche Regulierungen nötig, die Geräuschemissionen von Maschinen zu reduzieren. In diesem Fall ist der Einsatz von Schwingungsdämpfern unumgänglich.
