Gründe für die Isolierung gegen Stosswirkungen

Ein Stoss wird durch die Einwirkung einer Masse gegen eine andere erzeugt – beispielsweise beim Betrieb von mechanischen Pressen, Schmiedemaschinen, Fallhämmern und so weiter. Der durch die Einwirkung erzeugte Stossimpuls durchwandert die Maschinenstruktur als Ablenkungswelle. Wenn die Maschine starr mit ihrem Fundament verbunden ist, wird die Ablenkungswelle auf das Fundament und die Umgebung übertragen. Der Stoss führt in der Regel dazu, dass die betroffenen Massen in ihren Eigenfrequenzen schwingen/vibrieren.

Eine Reduzierung der Stossimpulsstärke wird durch geeignete Isolatoren erreicht, welche die Stossenergie durch Einfederung des Isolators speichern und anschliessend „weicher“ und über einen längeren Zeitraum mit einer geringeren Gesamtamplitude abgeben.

Ein Stossimpuls enthält Frequenzkomponenten von 0-. Daher ist eine Resonanz mit dem Isolator/der Masse nicht ganz zu vermeiden. Beträgt die Dauer des Stossimpulses weniger als eine Halbperiode des Isolationssystems, ist die Resonanz nicht erheblich.

Abbildung 4.1 zeigt die Ausgangskraft (in den tragenden Untergrund) im Vergleich zur Dauer einer von der Maschine erzeugten Stosswelle.

Fall 1 – die betreffende Maschine wird direkt mit dem tragenden Untergrund verbunden. Fall 1 zeigt eine hohe Kraftwirkung mit einer relativ kurzen Dauer.

Fall 2 – schematische Darstellung einer Maschine, die auf Feder- oder Elastomerisolatoren in Verbindung mit einem Fundamentblock installiert wurde. 

Es ist zu erkennen, dass in beiden Fällen derselbe Energiebetrag übertragen wird. In Fall 2 wird die Energie jedoch über eine längere Dauer abgegeben, was zu einer erheblich geringeren Spitzenkraft führt. In der Realität wird die übertragene Kraft von Menschen als Lärm oder Körperschallvibration wahrgenommen. Daher ist es in den meisten Fällen anzustreben, die Spitzenwerte der übertragenen Kraft so niedrig wie möglich zu halten, indem Feder- oder Elastomerisolatoren zwischen Maschine und Fundament oder ein elastisch gelagerter Fundamentblock verwendet wird.

Abbildung 4.2

Die Abbildung zeigt eine Maschine/Struktur, die starr mit ihrem Untergrund verbunden ist. Die in die Struktur übertragene Spitzenkraft ist sehr hoch und von relativ kurzer Dauer. Fast die gesamte von der Maschine ausgehende Stosskraft (bis auf den von der Maschine absorbierten Anteil) wird auf die Tragstruktur übertragen.

Abbildung 4.3

Hier wird die Verwendung von Feder- oder Elastomerisolatoren zwischen Maschine und tragendem Untergrund dargestellt. In diesem Fall wird bei korrekter Isolatorspezifikation die auf die Tragstruktur übertragene Spitzenkraft erheblich reduziert, was zu geringeren Körperschallemissionen und Vibrationen führt.

Abbildung 4.4 

Hier wird die Verwendung eines Feder- oder Elastomerisolators unter einem Fundamentblock gezeigt. In diesem Fall wird die übertragene Spitzenkraft fast auf Null reduziert. Der Fundamentblock erhöht die Systemmasse und verringert die Maschinenvibration und -bewegung durch Massendämpfung.