Freie Erregerkräfte sind häufig die Folge einer starren Maschinenpositionierung. Diese Kräfte lassen sich optimal mit Hilfe von Gummimetall-Lagerelementen auffangen und eliminieren. Auf diese Weise kann eine Überleitung der freien Erregerkräfte auf den festen Baukörper wirkungsvoll verhindert werden.
Harald-G.Untiedt
Aufgrund seiner speziellen Werkstoffeigenschaften eignet sich Gummi sehr gut zur Eliminierung von periodisch auftretenden Erreger- bzw. Stoßkräften. Dieser Werkstoff hat sich überall dort bewährt, wo bei starrer Maschinenlagerung freigesetzte Erregerkräfte wirken und erhebliche Störungen verursachen können oder eine elastische Lagerung von empfindlichen Geräten notwendig ist, um sie vor Erschütterungen zu schützen. In den Lagerelementen, die für Druck-, Schub- oder kombinierte Druck-/Schubbeanspruchung verwendet werden, sind Federwirkung und Dämpfung vereint.
Trennfeste Werkstoffkombination
Eine trennfeste Werkstoffkombination aus Metall und Gummi ist die Basis der Gummimetall-Lagerelemente. Diese können als Konstruktionselemente in allen Bereichen der Industrie eingesetzt werden. Die Bindung des Elastomers auf der Metalloberfläche erfolgt mit Hilfe von Haftvermittlern als Zweischichtsystem. Nach einem Vulkanisationsprozeß stellen die Haftvermittler eine feste Verbindung zwischen den beiden Werkstoffen her. Zudem kommt es zu einem wirkungsvollen Schutz vor Unterrostung.
Die gummielastischen Lagerelemente lösen viele Probleme in Zusammenhang mit einer aktiven und passiven Schwingungsdämpfung. Sie sind problemlos zu handhaben, langlebig und absolut wartungsfrei. Für die unterschiedlichen Anwendungsfälle gibt es die Gummimetall-Lagerelemente in verschiedenen Bauformen:
• Puffer zur elastischen Lagerung von leichten bis mittelschweren Aggregaten im allgemeinen Maschinen- und Pumpenbau (Abb. 1),
• Schienen zur elastischen Lagerung von schweren Baukörpern wie Motoren oder Rüttel- und Vibrationsmaschinen,
• Maschinenfüße für die elastische Aufstellung beispielsweise von Pumpen und Kompressoren, die bei guter vertikaler Durchfederung eine große Horizontalsteifigkeit gewährleisten.
Auslegung der Lagerelemente
Jede elastisch aufgestellte Maschine führt freie Schwingungen aus, wenn sie beispielsweise durch einen Stoß aus ihrer Ruhelage gebracht wird. Dieses System schwingt mit einer bestimmten Frequenz, wobei die Zahl der Schwingungen pro Zeiteinheit konstant ist (Eigenfrequenz). Wirkt zusätzlich auf die elastisch aufgestellte Maschine eine periodische Kraft mit einer bestimmten Frequenz (Erregerfrequenz), führt sie erzwungene Schwingungen aus. Das in Abbildung 2 dargestellte Diagramm zeigt, daß Eigen- und Erregerfrequenz wesentliche Parameter bei der Auslegung von Lagerelementen sind. Eine Schwingungsisolierung ist nur dann möglich, wenn die Erregerfrequenz genügend weit über der Eigenfrequenz liegt. Dabei muß in jedem Fall der Resonanzbereich, in dem Erreger- und Eigenfrequenz gleich sind, durchfahren werden. Der Resonanzbereich ist möglichst schnell zu verlassen, da sich sonst die Schwingungen aufschaukeln und damit die Amplituden rechnerisch unendlich groß werden können.
Bei den Gummimetall-Lagerelementen wird aufgrund der Werkstoffdämpfung ein Teil der Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt, so daß die Amplitude nicht über einen bestimmten Wert ansteigen kann. Für eine wirksame Aktiv- oder Passiventstörung ist es also notwendig, die Maschine in einem ausreichenden Maß überkritisch zu lagern.
In Ergänzung zum flexiblen Rohranschluß bzw. zur flexiblen Rohrverbindung nehmen Gummimetall-Lagerelemente mechanische Schwingungen und Erschütterungen an feststehenden Baukörpern auf. Abbildung 3 zeigt für eine Pumpeninstallation eine Systemlösung, die zu einer effizienten Geräusch- und Schwingungsentkopplung führt. Hierbei kommen Gummikompensatoren mit einer in Buchsen gelagerten Zugstangen-Verspannung (druckseitig) und einem Vakuum-Stützring (saugseitig) sowie Gummimetall-Maschinenfüße zum Einsatz. In Anlehnung an die Schallschutznorm DIN 4109 dienen die Gummi-Kompensatoren zur Aufnahme von Spannungen, allseitigen Schwingungen und akustischen Störungen. Die Gummimetall-Maschinenfüße vermeiden als elastische Lagerelemente Horizontalbewegungen, Erschütterungen und Geräusche. Maßnahmen zur Schwingungsisolation und einer damit verbundenen Geräuschabminderung sind – auch bei Verwendung von Kompensatoren – nur dann wirksam, wenn zugleich die Störquelle gegen den festen Baukörper abgeschirmt wird. Hier leisten Gummimetall-Lagerelemente einen wesentlichen Beitrag, denn sie ermöglichen eine körperschallisolierte Aufstellung von Anlagen und Apparaten sowie eine körperschallisolierte Auflage von Rohrleitungen.
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