Glossar Schwingungsisolierung
Von Eigenfrequenz bis Übertragungsfaktor: Hier erklären wir die wichtigsten Fachbegriffe rund um Antivibrationsmatten, elastische Lagerung und Körperschall – kurz, praxisnah und mit Verweisen auf weiterführende Seiten. Zahlenbeispiele sind vereinfachte Richtwerte; die verbindliche Auslegung erfolgt projektbezogen.
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D
Dämpfung
Dämpfung ist die Umwandlung von Schwingungsenergie in Wärme, bei Elastomeren durch innere Reibung im Werkstoff. Sie begrenzt die Schwingungsüberhöhung bei Resonanz, etwa beim Hochlauf einer Maschine. Im Isolierbereich verringert eine höhere Dämpfung die Isolierwirkung leicht. Kennwert ist häufig der Verlustfaktor; nicht zu verwechseln mit der Schwingungsisolierung, die den Übertragungsweg unterbricht.
Druckverformungsrest
Der Druckverformungsrest beschreibt, welcher Anteil einer Zusammendrückung nach Entlastung bleibend erhalten bleibt. Er wird nach DIN ISO 815 unter festgelegter Verformung, Temperatur und Dauer geprüft und in Prozent angegeben. Ein niedriger Wert spricht für gutes Rückstellvermögen und günstiges Langzeitverhalten. Siehe auch Kriechen und Normen & Regelwerke.
Dynamische Steifigkeit
Die dynamische Steifigkeit ist die Steifigkeit eines elastischen Elements unter schwingender Belastung. Bei Elastomeren liegt sie in der Regel über der statischen Steifigkeit und hängt von Frequenz, Amplitude und Vorlast ab. Deshalb liegt die tatsächliche Eigenfrequenz meist etwas höher als aus der statischen Einfederung berechnet. Gemessen wird sie z. B. nach ISO 10846.
E
Eigenfrequenz
Die Eigenfrequenz f0 ist die Frequenz, mit der ein elastisch gelagertes System nach einem Anstoß frei schwingt. Sie hängt von der Masse und der Steifigkeit der Lagerung ab und lässt sich vereinfacht aus der statischen Einfederung abschätzen: f0 ≈ 15,76 / √(Einfederung in mm) Hz. Für eine wirksame Isolierung muss sie deutlich unter der Erregerfrequenz liegen. Abschätzen können Sie sie mit unserem Isolations-Rechner.
Einfederung
Die Einfederung ist die Zusammendrückung eines Lagers unter der statischen Last der Maschine. Je größer die Einfederung, desto tiefer die Eigenfrequenz der Lagerung. Sie hängt von Flächenpressung, Werkstoff, Stärke und Lagenanzahl ab und wird aus der Federkennlinie im Datenblatt abgelesen.
Einfügedämmung
Die Einfügedämmung gibt in Dezibel an, um wie viel ein elastisches Element die übertragene Schwingung im Vergleich zur starren Aufstellung mindert. Vereinfacht gilt: dB = 20 · log10(1/T) mit dem Übertragungsfaktor T. Ein Isolationsgrad von 90 % entspricht so etwa 20 dB, 99 % etwa 40 dB.
Empfängerisolierung
Bei der Empfängerisolierung (auch passive Isolierung) wird ein empfindliches Gerät vor Schwingungen aus der Umgebung geschützt, etwa ein Mikroskop, eine Waage oder eine Messmaschine. Das Gegenstück ist die Quellenisolierung. Die physikalischen Grundlagen sind dieselben; die Störfrequenzen stammen hier aber aus Gebäude, Verkehr oder Nachbarmaschinen. Siehe Labore & Forschung.
Erregerfrequenz
Die Erregerfrequenz ist die Frequenz der Kraft, die eine Maschine in ihre Aufstellung einleitet. Bei rotierenden Maschinen gilt vereinfacht: Drehzahl in U/min ÷ 60 = Frequenz in Hz (z. B. 1.500 U/min → 25 Hz). Transformatoren brummen vor allem mit der doppelten Netzfrequenz, im 50-Hz-Netz also mit 100 Hz. Zusammen mit der Eigenfrequenz ergibt sie das Frequenzverhältnis.
F
Federkennlinie
Die Federkennlinie zeigt den Zusammenhang zwischen Last und Einfederung eines Lagers. Bei linearer Kennlinie steigt die Einfederung proportional zur Last; bei progressiver Kennlinie wird das Lager mit zunehmender Last steifer. Eine progressive Kennlinie, wie bei unseren Gummigranulatmatten, hält die Eigenfrequenz über einen weiten Lastbereich annähernd konstant. Kennlinien finden Sie im Datenblatt des jeweiligen Produkttyps.
Flächenpressung
Die Flächenpressung ist die Last je belasteter Fläche: Gewicht [kg] × 9,81 ÷ Fläche [mm²] = Flächenpressung [N/mm²]. Sie entscheidet, welche Lastklasse passt. Ist sie zu gering, bleibt die Matte zu steif; ist sie zu hoch, drohen übermäßige Einfederung und Setzung. Berechnen können Sie sie mit unserem Isolations-Rechner.
Frequenzverhältnis
Das Frequenzverhältnis η ist der Quotient aus Erregerfrequenz und Eigenfrequenz (η = ferr / f0). Eine Isolierwirkung entsteht erst ab η > √2 ≈ 1,41; darunter werden Schwingungen übertragen oder sogar verstärkt. In der Praxis wird ein Verhältnis von mindestens etwa 3 angestrebt.
I
Isolationsgrad
Der Isolationsgrad gibt an, welcher Anteil der Schwingungsanregung nicht in den Untergrund übertragen wird. Ohne Dämpfung gilt vereinfacht: Isolationsgrad = 1 − 1/(η² − 1), mit dem Frequenzverhältnis η. Bei η = 3 ergibt das rechnerisch rund 88 % (vereinfachtes Beispiel, Richtwert). Er entspricht 1 minus dem Übertragungsfaktor.
K
Kippschwingung
Kippschwingungen sind Dreh- bzw. Taumelbewegungen einer elastisch gelagerten Maschine um eine horizontale Achse. Sie treten vor allem auf, wenn der Schwerpunkt nicht mittig über den Lagern liegt oder sehr hoch sitzt. Abhilfe schaffen eine auf den Schwerpunkt abgestimmte Lageranordnung und gegebenenfalls ein Trägheitsfundament. Mehr im Ratgeber Warum eine Antivibrationsmatte nicht wirkt.
Körperschall
Körperschall ist Schall, der sich in festen Körpern ausbreitet – in Fundamenten, Decken, Wänden oder Rohrleitungen. Er wird an anderer Stelle oft wieder als hörbarer Luftschall abgestrahlt, etwa als Brummen in Nachbarräumen. Antivibrationsmatten unterbrechen den Körperschallweg zwischen Maschine und Bauwerk.
Kriechen
Kriechen bezeichnet die langsame Zunahme der Verformung eines Werkstoffs unter gleichbleibender Last. Bei Elastomeren tritt ein großer Teil davon in der ersten Zeit nach dem Belasten auf; die Folge ist eine Setzung der Maschine. Maßgeblich ist die Kriechkurve des jeweiligen Werkstoffs im Datenblatt. Siehe auch Druckverformungsrest und Werkstoffe & technische Daten.
L
Lastklasse
Lastklassen ordnen elastische Werkstoffe nach ihrer zulässigen statischen Dauerlast. Unsere Gummigranulatmatten sind in die Klassen G1 (bis 0,02 N/mm²) bis G8 (bis 1,50 N/mm²) eingeteilt; PUR-Elastomere decken etwa 0,002 bis 2,5 N/mm² ab. Die passende Klasse ergibt sich aus der Flächenpressung. Alle Klassen finden Sie unter Werkstoffe & technische Daten.
Luftschall
Luftschall ist Schall, der sich über die Luft ausbreitet und direkt gehört wird. Eine Antivibrationsmatte vermindert ihn nicht unmittelbar, sondern nur den Körperschall-Anteil. Gegen direkt abgestrahlten Luftschall helfen Kapselungen oder Schallschutzhauben.
M
Masse-Feder-System
Ein Masse-Feder-System ist das einfachste Modell einer elastischen Lagerung: eine Masse (Maschine oder Fundament) ruht auf einer Feder (Matte, Pad oder Federelement). Aus Masse und Steifigkeit ergibt sich die Eigenfrequenz. Im Bahnbau bezeichnet der Begriff zudem einen Oberbau, bei dem ein schwerer Betontrog elastisch gelagert wird – siehe Bahn & Verkehr.
Q
Quellenisolierung
Bei der Quellenisolierung (auch aktive Isolierung) wird die Schwingungsquelle – etwa eine Pumpe, ein Kompressor oder eine Presse – elastisch gelagert, damit möglichst wenig Schwingung in Fundament und Gebäude gelangt. Das Gegenstück ist die Empfängerisolierung. Welche Angaben für die Auslegung nötig sind, beschreibt DIN EN 1299 (siehe Normen & Regelwerke).
R
Resonanz
Resonanz tritt auf, wenn die Erregerfrequenz mit der Eigenfrequenz der Lagerung zusammenfällt (Frequenzverhältnis η ≈ 1). Die Schwingungen werden dann stark verstärkt – begrenzt nur durch die Dämpfung. Maschinen, die beim Hoch- und Herunterfahren den Resonanzbereich durchlaufen, sollten ihn zügig passieren.
S
Schallbrücke
Eine Schallbrücke ist eine starre Verbindung, die die elastische Lagerung umgeht – etwa eine starre Rohrleitung, eine Kabeltrasse, eine Verschraubung ohne elastische Hülse oder Mörtel an der Mattenkante. Über sie gelangt Körperschall am Lager vorbei ins Bauwerk. Schon eine einzige Schallbrücke kann die Wirkung einer Matte deutlich verschlechtern.
Shore-Härte
Die Shore-Härte (für Elastomere meist Shore A) beschreibt den Widerstand gegen das Eindringen eines genormten Prüfkörpers nach DIN ISO 7619. Sie ist ein nützlicher Werkstoffkennwert, reicht aber für die Auslegung nicht aus. Entscheidend ist die Federkennlinie des Lagers, die auch von Form, Stärke und Belastung abhängt. Mehr unter Werkstoffe & technische Daten.
T
Trägheitsfundament
Ein Trägheitsfundament ist ein schwerer Block oder Rahmen (meist aus Beton oder Stahl) zwischen Maschine und elastischer Lagerung. Es erhöht die gelagerte Masse, senkt den Schwerpunkt, verteilt die Last gleichmäßig und verringert die Bewegungen der Maschine. Es wird z. B. bei Pumpen, Kompressoren und Maschinen mit hohem Schwerpunkt eingesetzt, um Kippschwingungen zu begrenzen. Siehe Pumpen & Kompressoren.
U
Übertragungsfaktor
Der Übertragungsfaktor T (auch Transmissibilität) ist das Verhältnis der übertragenen zur eingeleiteten Schwingungsamplitude. Ohne Dämpfung gilt vereinfacht T = 1/(η² − 1) für η > √2. T > 1 bedeutet Verstärkung, T < 1 Isolierung. Der Isolationsgrad ist 1 − T; in Dezibel ausgedrückt ergibt sich die Einfügedämmung.
V
Verlustfaktor
Der Verlustfaktor (oft als d oder tan δ angegeben) ist ein Maß für die Dämpfung eines Werkstoffs: das Verhältnis der je Schwingung in Wärme umgewandelten zur gespeicherten elastischen Energie. Elastomere haben einen deutlich höheren Verlustfaktor als Stahlfedern. Der Wert ist werkstoff-, frequenz- und temperaturabhängig und steht – sofern angegeben – im Datenblatt.
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