Schwingungen dämpfen, Maschinen lagern: Gummi-Metall-Isolatoren für exaktes Messen in Akademie und Industrie

Auch drei Jahre nach Inbetriebnahme läuft der Prüfstand einwandfrei. So werden mit ihm aktuell im Rahmen einer Doktorarbeit unterschiedliche Materialien für Zahnräder getestet: „Der Teststand hat uns bei der Beurteilung von Werkstoffen und Prozessen für Sinterzahnräder in Hochleistungsmotoren in den letzten Jahren auch aufgrund der einwandfreien Schwingungsisolation viele wertvolle Erkenntnisse gebracht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Motoren des Prüfstandes für einen parallel stattfindenden Lehrbetrieb schlichtweg zu laut sind. Da die Mobilität des Prüfstandes ein wichtiger Faktor des Konzeptes ist, haben wir uns entschieden, ihn für weitere Forschungsarbeiten outzusourcen“, erklärt Professor Dr. Tillmann Körner von der Fakultät für Maschinenbau und Werkstofftechnik an der Hochschule Aalen. Bei einem europaweit im Bereich der Serienfertigung von hochfesten Aluminiumsinterbauteilen führenden Hersteller hat die mobile Einrichtung somit ein neues Zuhause gefunden. Diese Kooperation eignet sich perfekt, da die Studenten ihre anspruchsvollen akademischen Arbeiten direkt in praktische Projekte einfließen lassen können, sodass der Automotive-Spezialist seine Bemühungen der CO2-Reduktion mit neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen durch zusätzliche Gewichtsreduktionen weiter vorantreiben kann.

Bei der Entwicklung der mobilen Teststation für Sinterzahnräder wurde die Hochschule durch die ACE Stoßdämpfer GmbH aus Langenfeld unterstützt. Zu Beginn des Projekts hatten Studenten von Professor Körner bei der Beruhigung der 2,5 t schweren Konstruktion auf Stahlfedern gesetzt. Schnell stellte sich jedoch heraus, dass die durch die Motoren ausgelösten Vibrationen so stark waren, dass die empfindliche Messelektronik keine verwertbaren Daten liefern konnte.

Prüfstand an Hochschule Aalen erfolgreich von Schwingungen entkoppelt

Aufgebaut ist der Prüfstand auf einer Nutenplatte sowie auf Adapterplatten für Motoren und Getriebe mit Langlöchern zur Befestigung. Dadurch sind die Abstände sowie die Anordnung der Komponenten variabel. Lediglich die Lagerdeckel in den zwei Getriebekästen müssen angepasst werden, um verschiedene Zahnräder mit unterschiedlichen Achsabständen zu testen. Der Prüfstand mit den Maßen 1500 x 3000 x 1700 mm besteht aus zwei Motoren und den beiden Getriebekästen. Ein Motor gibt die Drehzahl vor, der andere dient als Last bzw. Generator.

In Getriebekasten II befinden sich die zu testenden Sinterzahnräder und in Getriebekasten I die Rückübersetzung. Die Nutenplatte ist an fünf Punkten mit dem Fuß des Tisches verbunden. Der Schaltschrank ist über Alu-Profile am Fuß des Tisches befestigt. Aufgrund des Gewichts der Gesamtkonstruktion rieten die Techniker von ACE zum Schutz der sensiblen Elektronik vor Schwingungen zu Gummi-Metall-Isolatoren des Typs SFM-52012-75. In drei verschiedenen Baugrößen konzipiert, eignen sich diese Maschinenfüße für Belastungsbereiche von 20 bis 1.000 kg. Für eine Lösung mit zusätzlicher Sicherheitstoleranz verwendeten die Studenten insgesamt fünf dieser modernen Maschinenelemente zum Entkoppeln der Schwingungen. Die vielseitigen, robusten und wartungsfreien Gummi-Metall-Isolatoren sind sofort einbaubar und zeichnen sich durch eine große Abreißsicherheit aus. Sie sind aus verzinktem Metall gefertigt, wobei in ihrem Inneren Neopren als Dämpfungswerkstoff verwendet wird. Bei ihrer Konstruktion wurde darauf geachtet, dass ihre Längssteifigkeit zweieinhalb Mal höher als die vertikale Steifigkeit ist und ihre Quersteifigkeit 75% der vertikalen Steifigkeit beträgt. Diese Merkmale unterstreichen die Robustheit und Variabilität der Isolatoren von ACE. Die Komponenten vom Typ SFM weisen zudem unter Maximalbelastung nur eine Eigenfrequenz von 8 Hz auf. In der Praxis zeigte sich, dass sie nicht nur den Belastungen standhalten, sondern zudem bei der Nennzahl der Motoren mehr als 80% der Schwingungen isolieren.

Kastentext

Ab sofort können Anwender unter www.ace-ace.de auf der Homepage der ACE Stoßdämpfer GmbH im Menü Berechnungen rund um die Uhr auch die ideale Auswahl für die Lagerung von Maschinen schnell und einfach vornehmen. Ob starr oder elastisch, ob abreißsicher oder nicht, ACE hat die passenden Produkte und Lösungen zur Schwingungsdämpfung und Vibrationsisolierung von Maschinen. ACE bietet mittels des neuen, intuitiv zu bedienenden Berechnungstools eine optimale Visualisierung verschiedenster möglicher Anwendungen.

Unter www.ace-ace.de/de/berechnungen/schwingungsdaempfung.html können Nutzer mehr als 2/3 aller typischen Auslegungsfälle in kürzester Zeit selbstständig berechnen und sich dafür die ideal passende Maschinenlagerung anzeigen lassen.