Schwingungsisolation

Übertragungsfunktion eines Einmassenschwingers für verschiedene Dämpfungswerte bei Krafterregung

Als Schwingungsisolierung wird in der Maschinendynamik das Phänomen bezeichnet, dass durch ein zwischen zwei Körpern angeordnetes Federelement Schwingungen (etwa Körperschall) aus dem einen Körper nicht vollständig auf den anderen Körper übertragen werden. Dabei spielt die Eigenfrequenz des zu isolierenden Körpers auf dem Federelement eine entscheidende Rolle, da Schwingungsisolierung erst für Frequenzen $>\sqrt{2}*\eta$ auftritt. Gleichzeitig wird das Isolierungsverhalten durch die Dämpfung des Federelements beeinflusst. Je höher die Dämpfung ist, desto geringer ist die isolierende Wirkung.

Die der Berechnung der Schwingungsisolation zugrundeliegende Übertragungsfunktion lautet $V = \sqrt{\frac{1+4D^2\eta^2}{(1-\eta^2)^2+4D^2\eta^2}}$ (s. Grafik rechts).

Dieses Phänomen wird im Anlagen- und Maschinenbau genutzt, um Schallemissionen aus Maschinen (etwa Getrieben in Windkraftanlagen) zu vermindern. Dazu wird die zu isolierende Maschine auf Federelemente meist aus elastomeren Werkstoffen gelagert. Um Schwingungsisolierung zu erreichen, muss die Maschine über ihrer Eigenfrequenz, also im überkritischen Bereich, betrieben werden. Daher wird beim Hochfahren der Maschine kurzzeitig die Resonanz durchfahren.

Weblinks

• Skript zur Schwingungsisolierung Uni Siegen
• Schwingungstechnik in Windkraftanlagen