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EFB-Forschungsbericht Nr. 010

Lärmarm konstruieren in Blech

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Hans Kurt Tönshoff, Dipl.-Ing. Ulrich Bernhardt, Institut für Fertigungstechnik und Spanende Werkzeugmaschinen der Universität Hannover

151 Seiten (Sw 73 Abb, 5 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-064-5

Preis (Digital) EUR 73,00

Preis (Print) EUR 82,40

Schlagwörter: lärmarm, Lamellen, Geschirr

Zusammenfassung

Bei Entwicklung und Konstruktion neuer bzw. bei Verbesserung und Weiterentwicklung bestehender Maschinen, Anlagen und Geräte steht der Konstrukteur häufig vor dem Problem, daß die zu erwartende bzw. bestehende Geräuschemission unbefriedigend oder unzulässig hoch ist.

Vielfach ist diese Emission auf Blechkonstruktionen zurückzuführen.
In dem vorliegenden Bericht werden Geräuschentstehungsmechanismen bei Blechkonstruktionen erläutert. Zum Vergleich des akustischen Verhaltens verschiedener Konstruktionsalternativen werden Abschätzverfahren angegeben, und es werden Verbesserungsmöglichkeiten des akustischen Verhaltens beschrieben.

Insbesondere verschiedene Möglichkeiten zur Dämpfungserhöhung werden unter akustischen, technologischen und, soweit allgemein gültig angebbar, wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausführlich dargestellt. An einigen Beispielen werden Wirksamkeit und Grenzen konstruktiver Lärmminderungsmaßnahmen an Blechkonstruktionen erläutert.

Ergänzend insbesondere zu den Tabellen 1 und 2 lassen sich zusammenfassend folgende Konstruktionsregeln für Blechkonstruktionen angeben:

  • Lärmminderungsmaßnahmen an Blechkonstruktionen sind nur wirksam, wenn diese das Gesamtgeräusch wesentlich bestimmen, der in diesem Fall entstehende Luftschall ist also indirekt.
  • Das Verhältnis zwischen Aufwand und akustischer Wirkung ist umso günstiger, je näher der Geräuschquelle Maßnahmen ergriffen werden.
  • Konstruktive Verbesserungen müssen an der lautesten Quelle bzw. den Bauteilen mit-den größten flächengewichteten Schallpegeln ansetzen, bei mehreren gleich oder ähnlich lauten Quellen an allen zugleich.
  • Konstruktiven Maßnahmen muß die Feststellung der Anregungsart eines Blechbauteils vorausgehen (krafterregt, geschwindigkeitserregt, impulserregt).
  • Steifigkeitserhöhungen verbessern das akustische Verhalten krafterregter Bauteile, sie verschlechtern i.a. das akustische Verhalten geschwindigkeits- oder impulserregter Bauteile.
  • Massenerhöhungen und punktuelle Zusatzmassen verbessern das akustische Verhalten krafterregter Bauteile, Massenerhöhungen auch das geschwindigkeitserregter; sie verschlechtern oft dasjenige impulserregter Bauteile.
  • Bauteile im Kraftfluß und abdeckende Bauteile einer Konstruktion sollten getrennt sein, der Kraftfluß sollte kurz geführt werden und sich auf wenige Bauteile beschränken (Funktionstrennung: z.B. Rahmen und körperschallisolierte Verkleidung).
  • Körperschallisolierungen abstrahlender Bauteile von Schwingungserregern bzw. Teilen großer Körperschallschnelle sind umso wirksamer, je weicher die Isolierelemente und je schwerer die zu isolierenden Bauteile sind ( ev. Zusatzmassen an den Isolierelementen).
  • Krafteinleitungen bzw. Koppelungen (auch Befestigungspunkte von Körperschall - Isolierelementen) sind an möglichst massehaltigen und steifen Orten einer Konstruktion vorzusehen (nicht jedoch bei Impulserregungen!).
  • Die Verkleinerung schallabstrahlender Flächen ist nur bei geschwindigkeitserregten Flächen wirksam.
  • Maßnahmen zur Dämpfungserhöhung sind nur unterhalb eines Grenzverlustfaktors akustisch wirksam, dieser ist u.U. bei Konstruktionen mit mehreren Fugen, Verschraubungen, Lagern, Passungen etc. bereits durch die vorhandene Strukturdämpfung erreicht; auch unterhalb des Grenzverlustfaktors beträgt in der Praxis die erreichte Lärmminderung oft nur, wenn man den Verlustfaktor d0 durch zusätzliche Bedämpfung erhöht.
  • Impuls- bzw. geschwindigkeitserregte Bauteile sind möglichst biegeweich zu gestalten, um die Schallabstrahlung zu verschlechtern; wo zulässig, sind als Abdeckungen Loch- und Gitterbleche geeignet, wenn nicht die Dämmung von Luftschall erforderlich ist.

Das Forschungsvorhaben "Lärmarm konstruieren in Blech" wurde von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V., Köln, (AiF) aus Mitteln des Bundeswirtschaftsministeriums über die DFB gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 10 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.   

Inhalt

0 Vorbemerkung
1 Einleitung
2 Einordnung von Blechbauteilen nach ihrem akustischen Verhalten
3 Grundlagen und Verfahren zur Abschätzung des Akustischen Verhaltens von Blechbauteilen
3.1 Die Entstehung indirekten Luftschalls
3.2 Abschätzung von Anregungsspektren
3.3 Abschätzung des Körperschallverhaltens Krafterregter Strukturen
3.4 Abschätzung des Körperschallverhaltens Geschwindigkeitserregter Strukturen
3.5 Abschätzung des Körperschallverhaltens Impulserregter Strukturen
3.6 Abschätzung der Wirksamkeit elastischer Lagerungen
3.7 Abschätzung der Schallabstrahlung
3.8 Der Grenzverlustfaktor
4 Diskussion der Auswirkung konstruktiver Lärmminderungsmaßnahmen
5 Möglichkeiten zur Dämpfungserhöhung und erreichbare Dämpfungswerte bei Blechbauteilen
5.1 Dämpfungsgrössen und Messverfahren
5.2 Dämpfungswerte verschieden bedämpfter Bleche
5.3 Zusammenfassung möglicher Bedämpfungsmassnahmen
6 Das akustische Verhalten beispielhafter Bleche und Blechstrukturen
6.1 Messverfahren, Messraum
6.2 Untersuchungen zum geräuschverhalten einfacher Bleche
6.2.1 Abschätzungen des akustischen Verhaltens
6.2.2 Messungen zum Geräuschverhalten einfacher Bleche
6.3 Geräuschuntersuchungen an Blechrutschen
6.4 Geräuschuntersuchungen an Fahrstuhllamellen
6.5 Geräuschuntersuchung an einer Blechstruktur (Modell)
6.6 Geräuschuntersuchungen An Innenbehältern einer Geschirrspülmaschine
7 Zusammenfassung
8 Literatur