Schwingungsdämmung

Für eine effektive Schwingungsdämmung sollte die Eigenfrequenz (fn) des Isolators weniger als 50 % der niedrigsten Störfrequenz (fe) betragen.

Elastomere Gummi-Metall-Isolatoren werden verwendet, um die Übertragung von Vibrationen von (aktiven) oder auf (passive) gelagerte Anlagen/Maschinen zu verringern.

Schwingungsdämmer auf Elastomerbasis bieten eine gute Isolierung von Störfrequenzen (ƒe) ab 2 Hz zu angemessenen Kosten.

Zur Dämmung von Frequenzen unterhalb von 2 Hz sind Niederfrequenzisolatoren zu bevorzugen.

Schwingungsübertragung

Schwingungsübertragung T (d. H. % oder Anteil) der Schwingungen, die ein Isolator auf das gelagerte Gerät (passiv) oder vom gelagerten Gerät (aktiv) überträgt

ƒe – Störfrequenz kann durch Messung bestimmt werden. Die Eigenfrequenz des Isolators ƒnd ergibt sich aus:

Ktd = Summe der dynamischen Federkonstante des Isolators (K1+K2+K3…) N/m

M = Getragene Systemmasse kg

Für Naturkautschuk und Federisolatoren sind die statischen und dynamischen Federkonstanten identisch.

Beispiele Eigenfrequenz (ƒn) Hz Isolat über Störfrequenz (ƒe) Hz
Luftsysteme 1,5+ 3+
Vergleich: Schraubenfedersysteme 2,5+ 5+
Gummi-Metall-Schwingungsdämmer 6,0+ 12+

Schwingungsquellen in rotierenden Maschinen

Quelle Störfrequenz (fe) Hz
Primäre Unwucht 1 x U/min x 0,0167
Sekundäre Unwucht 2 x U/min x 0,0167
Wellenversatz 2 x U/min x 0,0167
Gebogener Schaft 1 & 2 x U/min x 0,0167
Zahnräder (N = Anzahl der Zähne) N x U/min x 0,0167
Antriebsriemen (N = Riemendrehzahl) N,2N,3N,4N x 0,0167
Aerodynamische oder hydraulische Kräfte (N = Rotorblätter) N x U/min x 0,0167
Elektrische Schwingungen (N = synchrone Frequenz) N x U/min x 0,0167

Kraftgleichungen

Vibration Isolators Undamped
M A + Kz = F(t)
M = Masse in Kg
A = Beschleunigung in m/s²
K = Federkonstante N/m
F = Anlegekraft N
z = Durchbiegung m
ω = 2π ƒ

Erhebliche Probleme treten dann auf, wenn die Störfrequenz (fe) nahe oder gleich der Eigenfrequenz der Tragkonstruktion (Boden, Fundament oder Baugrund) ist.

Dämpfungsfaktor Frequenzverhältnis (R) fe/fn

C/Cc 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0,05 20 66 80 87 91 93 94 95
0,10 19 64 79 85 89 91 93 94
0,15 17 62 76 83 87 90 91 93
0,20 16 59 74 81 85 87 89 91
0,30 12 52 67 75 80 83 85 87
Prozent Dämmungsfähigkeit
Vibration Isolators with damping
MA +CV+ Kz = F(t) 
A = Beschleunigung in m/s²
V = Geschwindigkeit in m/s
D = Verlagerung in m
C = Dämpfungskoeffizient Ns/m
K = Federkonstante N/m
P = Schwingungskraft-Spitzenwert N
f = Frequenz Hz

Verhältnisse zwischen Schwingungseinheiten:

RMS = √ 2* (Spitzenwert)
ω = 2π ƒ
A = ωV
V = A/ω = A/2πf
V = ωD
D = V/ω
Die obigen Formeln gelten sowohl für vertikale als auch horizontale Schwingungen
Vertikale Achse Z

Längsachse Y
Querachse XLastverteilung auf asymmetrisch gelagerter Masse Gesamtlast Lt

L.ALt*((b-c)/b)*(d/a)

L.BLt*(c/b)*(d/a)

L.CLt*(c/b)*((a-d)/a)

L.DLt*((b-c)/b)*( ((a-d)/a)

Es ist wichtig, für jedes Dämmungselement durch die Wahl geeigneter Grössen und Steifigkeitsgrade möglichst die passende statische Durchbiegung zu erreichen, um an jedem Punkt den auftretenden Belastungen zu entsprechen.

Statische Durchbiegung bei A mm = L.A/K.A usw.

K.A= Vertikale Federkonstante des Dämmungselements bei A N/mm

L.A= Statische Last N bei A

Vertikale Eigenfrequenz

M= Gesamtmasse der Anlage in kg
K.T = K.A + K.B + K.C + K.D N/mm

Bei der Spezifizierung von Dämmungselementen ist darauf zu achten, dass die vertikalen und horizontalen Eigenfrequenzen der Dämmungselemente weniger als 50 % der niedrigsten, relevanten (anhand der Rotationsgeschwindigkeiten oder durch Messung bestimmten) Störfrequenzen betragen.

Dämmungselemente mit C/Cc – Produkt

Dämmungselemente mit C/Cc Produkt
Keine Dämpfung 0 Schraubenfedern
Geringe Dämpfung 0,01 NR Naturkautschuke
Mittlere Dämpfung 0,05 CR Neoprene/Chloroprenkautschuke
Gute Dämpfung 0,1 NBR Nitrilkautschuke
Hohe Dämpfung 0,2–0,3 Schraubenfeder mit viskoser Dämpfung

Nach Empfang aller erforderlichen Informationen erhalten unsere Kunden eine kostenlose Beratung und Empfehlungen für die Verwendung aller Produkte von Farrat. Möglicherweise wird eine Gebühr erhoben, falls eine umfangreiche Standortbegutachtung mit Schwingungsmessungen erforderlich ist.

Die Dämpfung wird ausgedrückt als Verhältnis C/Cc (ζ) und beschreibt einen Anteil der Schwingungsenergie, die durch das Dämmungselement absorbiert und nicht an die gedämmte Anlage zurückgegeben, sondern innerhalb des Dämmergummis in Wärme umgewandelt wird. Gummi-Metall-Schwingungsdämmer werden meist aus NR-Naturkautschuk hergestellt, das eine geringe Dämpfung aufweist.Vorteile:

a) Effiziente Vibrationsisolierung

b) Vermeidung übermässiger Hitzebildung bei der Isolierung aktiver Vibrationsquellen. Wenn Öl- und andere Kontaminationen vorhanden sind, muss die Vibrationsisolierung so konstruiert sein, dass die Kontaminanten nicht mit dem Gummi in Kontakt kommen. Alternativ können NBR (Nitril)-Kautschuke eingesetzt werden, die eine hohe Beständigkeit gegen Öl und Chemikalien aufweisen.Phasenverschiebung (Winkel)

Wird ein gedämpfter Isolator einer Eingangsvibration ausgesetzt, ist die Reaktion gegenüber der Eingabe verzögert, was sich als Phasenverschiebung (Winkel) ausdrücken lässt. Je grösser die Phasenverschiebung, desto grösser fallen Dämpfung und umgewandelte Energie aus. Die Phasenverschiebung zwischen Ansprech- und Abfallerregung wird folgendermassen berechnet:

Phasenverschiebung (Winkel) φ = tan-1 (1/Q(ω/ω0 -ω0/ω) )

K = Federkonstante des Isolators N/m
M = Gelagerte Masse kg
ƒe = Störfrequenz Hz

Eine Dämpfung ist erforderlich, wenn die Bewegung der gelagerten Anlage (speziell um die Resonanzfrequenz) minimiert werden muss. Eine Dämpfung ist auch erforderlich, wenn Stösse absorbiert werden sollen.

Eigenfrequenzen und gekoppelte Modi

Bei den meisten Anwendungen gilt die vertikale Eigenfrequenz eines Dämmungssystems als wichtigster Parameter. Allerdings muss auch die Position des Dämmungselements eines Isolators im Verhältnis zur Schwerpunktlage der Maschine (C/g) berücksichtigt werden.

Ungekoppelte Modi

Isolatoren befinden sich auf derselben Horizontalebene wie der Schwerpunkt (C/g). Vertikale, horizontale und Rotationsmodi sind ungekoppelt.

Gekoppelte Modi

Isolatoren unterhalb der Schwerpunktebene (C/g)
Bewegung des Systems ist eine Kombination aus vertikaler, horizontaler und Rotationsbewegung mit Schaukelbewegung um ein niedriger oder höher gelegenes Schaukelzentrum.

Gummi-Metall-Vibrationsisolatoren

Gummi wird in natürlichen, synthetischen oder thermoplastischen Verfahren hergestellt.

NR Natural

  • Sehr hohe Elastizität
  • Geringe Dämpfung für maximale Vibrationsisolierleistung
  • Sehr geringes Kriechen
  • Geringe Chemikalien- und Ölbeständigkeit

NBR Nitrile

  • Mittlere Elastizität
  • Dämpfungsverhältnis C/Cc=&ζ= ca. 0,10
  • Geringes Kriechen
  • Hohe Chemikalien-
    und Ölbeständigkeit

CR Chloroprene/Neoprene

  • Hohe Elastizität
  • Dämpfungsverhältnis C/Cc=ζ= ca. 0,05
  • Geringes Kriechen
  • Mittlere Chemikalien- und Ölbeständigkeit
  • Feuerhemmende Eigenschaften

Typische Anwendungen:

Niederfrequenz-Vibrationsdämmung Lager im Bauwesen

Typische Anwendungen:

Vibrationsdämmende Befestigungen in hydraulischen und anderen chemischen Umgebungen.
Stossdämungspolster
Vibrationsdämmende Polster für Anlagen und Maschinen

Typische Anwendungen:

Schalldämpfungspolster Fliessestriche Lager im Bauwesen Vibrationsdämmende Polster Isolierung empfindlicher Aggregate

Optimale Halterungskonstruktion für Gummidämmungen

Für eine maximal elastische Lagerungsstabilität werden Gummi-Metall-Isolatoren in einem optimal auf die Kombination zwischen Scherung und Kompression ausgelegten Winkel zu den vertikalen Lasten angebracht. Idealerweise sollte die Scherungs- und Kompressionsstauchung nahezu gleich sein. Dieser Winkel sollte daher etwa 30 Grad betragen. Berechnung der vertikalen Stauchung δt (mm):

G = Schubmodul (N/mm²)
Ec = Kompressionsmodul (N/mm²)
H = Gummistärke (mm)
A= Belastete Gummifläche (mm²)
Ft = Last (N)