Dämpfungselemente – Hersteller und Lieferanten finden

Dämpfungselemente reduzieren unerwünschte Schwingungen, Stöße, Geräusche und Bewegungen in Maschinen, Fahrzeugen, Geräten und technischen Konstruktionen.

Sie nehmen mechanische Energie auf, wandeln sie überwiegend in Wärme um oder begrenzen deren Übertragung auf angrenzende Bauteile. Dadurch schützen sie Komponenten, verbessern die Laufruhe und erhöhen die Funktionssicherheit technischer Systeme.
Die Bezeichnung Dämpfungselemente umfasst zahlreiche Bauformen und Wirkprinzipien. Dazu gehören beispielsweise Gummi-Metall-Elemente, Elastomerpuffer, Dämpfungsplatten, Schwingungsisolatoren, Drahtseildämpfer, Federisolatoren, Luftfederelemente, Rotationsdämpfer und viskoelastische Elemente. Je nach Ausführung wirken sie auf lineare, rotierende oder mehrachsige Bewegungen.
Dämpfungselemente sind von Stoßdämpfern abzugrenzen. Stoßdämpfer bremsen bewegte Massen meist gezielt über einen definierten Hub ab. Dämpfungselemente erfüllen häufig mehrere Aufgaben gleichzeitig: Sie tragen oder lagern Bauteile, entkoppeln Schwingungen, begrenzen Ausschläge, dämpfen Körperschall oder fangen einzelne Stöße auf. Die Grenzen zwischen den Produktgruppen können sich jedoch überschneiden.

Im Folgenden erfahren Sie, wie Dämpfungselemente funktionieren, welche Bauarten erhältlich sind, wo sie eingesetzt werden und welche Kriterien bei der Auswahl wichtig sind.

Funktionsweise von Dämpfungselementen

Eine mechanische Schwingung entsteht, wenn eine Masse durch eine äußere oder innere Kraft aus ihrer Ruhelage bewegt wird und aufgrund elastischer Rückstellkräfte wieder zurückschwingt. Antriebe, Motoren, Pumpen, Unwuchten, wechselnde Lasten, Stöße und Bewegungsabläufe können solche Schwingungen anregen.
Ohne ausreichende Dämpfung klingt die Bewegung nur langsam ab oder wird fortlaufend neu angeregt. Dämpfungselemente entziehen dem schwingenden System Energie. Je nach Wirkprinzip erfolgt dies durch:

• Innere Reibung in einem elastischen oder viskoelastischen Werkstoff,
• Reibung zwischen mechanischen Oberflächen,
• Verdrängung und Drosselung einer Flüssigkeit oder eines Gases,
• Biegung und Reibung von Drahtseilen,
• elektromagnetische Effekte,
• gezielt erzeugte Gegenkräfte,
• Umwandlung mechanischer Energie in Wärme.

Neben der eigentlichen Dämpfung spielt die Schwingungsisolierung eine wichtige Rolle. Bei der Quellenisolierung soll verhindert werden, dass eine Maschine ihre Schwingungen auf Fundament, Gebäude oder benachbarte Anlagen überträgt. Bei der Empfängerisolierung wird ein empfindliches Gerät gegen Schwingungen aus seiner Umgebung geschützt.
Für eine wirksame Isolierung müssen Masse, Steifigkeit und Dämpfung des Systems aufeinander abgestimmt werden. Jedes elastisch gelagerte System besitzt eine Eigenfrequenz. Liegt die Anregungsfrequenz in deren Nähe, kann Resonanz entstehen und die Schwingungsamplitude stark zunehmen. Eine wirksame Isolierung setzt deshalb normalerweise voraus, dass die Anregungsfrequenz ausreichend oberhalb der Eigenfrequenz des gelagerten Systems liegt.
Eine hohe Dämpfung begrenzt starke Bewegungen im Resonanzbereich. Sie führt jedoch nicht unter allen Betriebsbedingungen automatisch zur bestmöglichen Schwingungsisolierung. Bei der Auslegung muss daher zwischen Resonanzbegrenzung, Stoßaufnahme, Stabilität und Isolierwirkung abgewogen werden.

Wichtige Eigenschaften von Dämpfungselementen

Das Verhalten eines Dämpfungselements wird nicht allein durch seine Abmessungen bestimmt. Entscheidend sind unter anderem:

• Werkstoff und Werkstoffhärte,
• statische und dynamische Steifigkeit,
• zulässige Belastung,
• Einfederung beziehungsweise Verformung,
• Dämpfungsvermögen,
• Eigenfrequenz des gelagerten Systems,
• Anregungsfrequenz und Schwingungsamplitude,
• Belastungsrichtung,
• Temperatur und Umgebungsmedien,
• Häufigkeit und Dauer der Belastung,
• Alterung und Materialermüdung.

Bei elastomeren Dämpfungselementen ist die dynamische Steifigkeit häufig höher als die aus einer statischen Belastung ermittelte Steifigkeit. Für schwingungstechnische Berechnungen sollten deshalb möglichst dynamische Herstellerkennwerte verwendet werden.
Auch die Belastungsart beeinflusst die Eigenschaften. Elastomere können auf Druck, Schub oder eine Kombination beider Belastungen beansprucht werden. Zugbelastungen sollten nur eingesetzt werden, wenn das Element ausdrücklich dafür ausgelegt ist. Bei sicherheitsrelevanten Befestigungen ist häufig eine mechanische Abreißsicherung erforderlich.

Bauarten und Varianten von Dämpfungselementen

Elastomer-Dämpfungselemente

Elastomer-Dämpfungselemente nutzen die elastischen und viskoelastischen Eigenschaften von Gummi, Polyurethan, Silikon oder anderen technischen Elastomeren. Bei ihrer Verformung entsteht innere Reibung, durch die ein Teil der Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt wird.
Diese Elemente sind kompakt, wirtschaftlich und häufig wartungsfrei. Sie können gleichzeitig federn, dämpfen, isolieren und Geräusche reduzieren. Ihre Eigenschaften hängen jedoch deutlich von Temperatur, Frequenz, Verformung, Alterung und Kontakt mit Ölen, Kraftstoffen, Reinigungsmitteln oder Chemikalien ab.

Gummi-Metall-Elemente

Gummi-Metall-Elemente bestehen aus einem Elastomerkörper, der mit Gewindebolzen, Buchsen, Platten oder Flanschen aus Metall verbunden ist. Die Verbindung wird üblicherweise durch Vulkanisation hergestellt.
Je nach Geometrie eignen sich diese Elemente für Druck-, Schub- oder kombinierte Belastungen. Verbreitete Ausführungen sind zylindrische Puffer, Konuslager, Maschinenfüße, Flanschlager, Buchsen, Schienen, Anschlagpuffer und ringförmige Elemente.
Sie werden zur elastischen Lagerung von Motoren, Pumpen, Kompressoren, Lüftern, Aggregaten, Schaltschränken und zahlreichen weiteren Baugruppen eingesetzt.

Gummipuffer und Anschlagpuffer

Gummipuffer nehmen Stöße auf, begrenzen Bewegungen und verhindern den unmittelbaren Kontakt zwischen Bauteilen. Sie werden beispielsweise an Maschinenklappen, Förderanlagen, Türen, Fahrzeugaufbauten, Hebezeugen und beweglichen Maschinenteilen montiert.
Im Unterschied zu hydraulischen Stoßdämpfern speichern elastische Puffer einen Teil der aufgenommenen Energie und geben ihn bei der Rückverformung wieder ab. Bei einer falschen Auslegung kann deshalb ein unerwünschter Rückprall entstehen.

Elastomerfedern und Hohlfedern

Elastomerfedern übernehmen hohe elastische Verformungen und besitzen gleichzeitig eine werkstoffbedingte Dämpfung. Unterschiedliche Geometrien ermöglichen lineare, progressive oder anderweitig angepasste Federkennlinien.
Sie werden unter anderem in Pressen, Werkzeugen, Stanzeinrichtungen, Siebmaschinen, Aufzügen, Fahrzeugen und industriellen Puffersystemen verwendet. Hohlkörper und spezielle Profilformen erlauben größere Federwege als massive Gummipuffer.

Dämpfungsplatten und Dämpfungsmatten

Dämpfungsplatten werden flächig unter Maschinen, Aggregaten, Fundamentplatten oder empfindlichen Geräten angeordnet. Sie bestehen beispielsweise aus Polyurethan, Elastomer, Gummi, Verbundwerkstoffen oder mehrlagigen Materialkombinationen.
Platten lassen sich häufig auf die benötigte Kontur zuschneiden und ermöglichen eine gleichmäßige Lastverteilung. Wichtig ist die richtige Flächenpressung. Eine zu geringe oder zu hohe Belastung kann die gewünschte Einfederung und Isolierwirkung beeinträchtigen.

Profildämpfer und Dämpfungsprofile

Profildämpfer bestehen meist aus elastomeren Werkstoffen und besitzen speziell geformte Querschnitte. Durch Hohlräume, Rippen, Stege oder Kammern lässt sich der Kraft-Weg-Verlauf beeinflussen.
Sie eignen sich zum Abfangen größerer bewegter Massen, als Endanschläge oder zum Schutz bei seltenen Überfahrten einer Endposition. Für die Auswahl sind die aufzunehmende Energie, der verfügbare Verformungsweg, die maximal zulässige Kraft und die Rückstellwirkung entscheidend.

Maschinenfüße mit Schwingungsdämpfung

Schwingungsdämpfende Maschinenfüße verbinden die Aufstellung und Nivellierung einer Maschine mit einer elastischen Entkopplung. Sie bestehen häufig aus einem höhenverstellbaren Gewindeelement, einer tragenden Metallplatte und einer dämpfenden Unterlage.
Solche Füße vereinfachen die Montage und können eine feste Verankerung entbehrlich machen. Ob dies zulässig ist, hängt von Maschinendynamik, Schwerpunkt, auftretenden Horizontalkräften und Sicherheitsanforderungen ab.

Federisolatoren

Federisolatoren verwenden Stahlfedern zur elastischen Lagerung. Aufgrund ihrer großen Federwege und niedrigen Steifigkeit eignen sie sich besonders zur Isolierung niederfrequenter Schwingungen.
Da Metallfedern selbst nur eine geringe Dämpfung besitzen, werden sie häufig mit Elastomerauflagen, Reibungselementen oder viskosen Dämpfern kombiniert. Bei starken Stößen oder wechselnden Seitenkräften können zusätzliche Führungen und Bewegungsbegrenzer erforderlich sein.
Typische Anwendungen sind große Lüftungsgeräte, Pumpen, Verdichter, Notstromaggregate, Gebäudetechnik und schwere Produktionsmaschinen.

Drahtseildämpfer

Drahtseildämpfer bestehen aus Edelstahlseilen, die zwischen Halteleisten oder Befestigungsplatten geführt werden. Bei einer Belastung biegen sich die einzelnen Drähte und reiben aneinander. Dadurch verbinden diese Elemente Federwirkung mit vergleichsweise hoher Dämpfung.
Drahtseildämpfer können Stöße und Schwingungen aus mehreren Richtungen aufnehmen. Ihre Ganzmetallkonstruktion ist beständig gegen große Temperaturunterschiede, Alterung, UV-Strahlung, viele Chemikalien und korrosive Umgebungen.
Sie werden unter anderem in Schienenfahrzeugen, Schiffen, Luft- und Raumfahrtanwendungen, Elektroniksystemen, mobilen Geräten und militärischer Technik eingesetzt.

Luftfeder- und pneumatische Dämpfungselemente

Pneumatische Elemente nutzen komprimierte Luft als elastisches Medium. Sie ermöglichen niedrige Eigenfrequenzen und damit eine gute Isolierung niederfrequenter Schwingungen. Je nach Ausführung können sie zugleich zum Nivellieren und zur Höhenregelung verwendet werden.
Luftfederelemente sind für empfindliche Messgeräte, Prüfstände, Maschinen, Pressen, Fahrzeugaufbauten und Anlagen mit wechselnden Lasten geeignet. Sie benötigen jedoch eine zuverlässige Druckluftversorgung. Bei automatisch geregelten Systemen kommen Ventile, Höhensensoren und Steuerungskomponenten hinzu.
Da Luft kompressibel ist und Energie speichert, entsteht die Dämpfung nicht allein durch die Luftfederung. Für ein kontrolliertes Verhalten werden häufig Drosseln, Volumenkammern oder zusätzliche Dämpfer eingesetzt.

Hydraulische Dämpfungselemente

Hydraulische Dämpfungselemente erzeugen eine Gegenkraft, indem Öl durch Ventile oder definierte Drosselquerschnitte strömt. Sie können Bewegungen kontrolliert verzögern und besitzen im Vergleich zu rein elastischen Elementen eine geringere Rückfederung.
Zu dieser Gruppe gehören unter anderem hydraulische Dämpfer, Tür- und Klappendämpfer, Bewegungsregler sowie spezielle Schwingungsdämpfer. Industriestoßdämpfer bilden eine eigenständige, besonders auf die Energieaufnahme in Endlagen ausgerichtete Produktgruppe.

Rotationsdämpfer

Rotationsdämpfer bremsen Dreh- und Schwenkbewegungen. Im Inneren bewegt sich ein Rotor oder Flügel durch ein viskoses Medium. Die dabei entstehende Strömungsreibung erzeugt ein Gegenmoment und ermöglicht ein kontrolliertes Öffnen oder Schließen.
Rotationsdämpfer werden beispielsweise in Klappen, Deckeln, Schubladen, Sitzen, Armlehnen, Bedienelementen, Haushaltsgeräten, Fahrzeuginterieurs und feinmechanischen Baugruppen eingesetzt.
Es gibt einseitig und beidseitig wirkende Varianten. Bei einseitigen Rotationsdämpfern erfolgt die Dämpfung nur in einer Drehrichtung, während der Rücklauf weitgehend ungedämpft bleibt. Wichtige Auswahlgrößen sind Drehmoment, Drehwinkel, Drehgeschwindigkeit, Lebensdauer und Temperaturbereich.

Viskoelastische Dämpfungselemente

Viskoelastische Elemente verbinden elastische Rückstellung mit zeit- und geschwindigkeitsabhängiger Verformung. Sie bestehen aus Werkstoffen, deren Verhalten zwischen dem eines elastischen Festkörpers und einer viskosen Flüssigkeit liegt.
Sie können Schwingungen über einen breiten Frequenzbereich reduzieren und werden in Maschinen, Elektronik, optischen Systemen, Fahrzeugen, Gebäuden und Brückenkonstruktionen eingesetzt. Ihre Kennwerte reagieren häufig deutlich auf Temperatur und Belastungsfrequenz.

Reibungsdämpfer

Reibungsdämpfer bauen Energie durch Relativbewegung zwischen gegeneinander gepressten Oberflächen ab. Die Dämpfungskraft hängt unter anderem von Anpresskraft, Reibwert, Oberflächenzustand und Verschleiß ab.
Diese Elemente sind robust und können hohe Kräfte übertragen. Stick-Slip-Effekte und eine mit der Nutzung veränderliche Reibung müssen bei präzisen Anwendungen berücksichtigt werden.

Magnetorheologische Dämpfungselemente

Magnetorheologische Systeme enthalten eine Flüssigkeit, deren Fließwiderstand durch ein Magnetfeld verändert werden kann. Dadurch lässt sich die Dämpfungskraft innerhalb kurzer Zeit an den jeweiligen Betriebszustand anpassen.
Solche semiaktiven Systeme werden in Fahrzeugfahrwerken, Maschinen, Sitzen, Gebäuden und besonderen Schutzsystemen eingesetzt. Sie benötigen Sensorik, Steuerung und elektrische Energie, bringen aber üblicherweise selbst keine zusätzliche Bewegungsenergie in das System ein.

Elektromagnetische und Wirbelstromdämpfer

Wirbelstromdämpfer erzeugen eine berührungslose Gegenkraft durch elektromagnetische Induktion. Sie arbeiten verschleißarm und können Bewegungen ohne mechanischen Kontakt dämpfen.
Die Dämpfungswirkung ist in der Regel geschwindigkeitsabhängig und nimmt bei sehr langsamer Bewegung ab. Anwendungen finden sich unter anderem in Messgeräten, Prüfständen, Bahnsystemen, Maschinen und besonderen Bewegungsmechanismen.
Regenerative Dämpfer können einen Teil der Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandeln. Ihr Einsatz ist vor allem dort interessant, wo regelmäßig größere Bewegungsenergien auftreten.

Tilger und abgestimmte Dämpfungselemente

Schwingungstilger bestehen aus einer zusätzlichen Masse, die über ein Feder-Dämpfer-System an die zu schützende Konstruktion gekoppelt wird. Ihre Eigenfrequenz wird auf eine störende Schwingungsfrequenz abgestimmt.
Richtig ausgelegte Tilger reduzieren die Schwingungsamplitude innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs. Sie werden beispielsweise in Maschinen, Werkzeugen, Antriebssträngen, Hochhäusern, Brücken und schlanken Konstruktionen eingesetzt.
Da ihre Wirkung frequenzabhängig ist, können veränderliche Betriebsdrehzahlen oder wechselnde Systemeigenschaften eine einstellbare oder adaptive Ausführung erforderlich machen.

Aktive Dämpfungssysteme

Aktive Dämpfungssysteme erfassen Bewegungen mit Sensoren und erzeugen über Aktuatoren gezielte Gegenkräfte. Eine Regelung verarbeitet die Messwerte und passt die Gegenbewegung fortlaufend an.
Aktive Systeme können auch bei niedrigen Frequenzen wirksam sein und sich an wechselnde Betriebszustände anpassen. Dem stehen ein höherer technischer Aufwand, Energiebedarf und zusätzliche Anforderungen an Sensorik, Software und Ausfallsicherheit gegenüber.

Anwendungsbereiche von Dämpfungselementen

Maschinen- und Anlagenbau

Dämpfungselemente lagern Werkzeugmaschinen, Pressen, Pumpen, Kompressoren, Motoren, Lüfter und weitere Aggregate. Sie verhindern die Übertragung störender Schwingungen auf Fundamente und benachbarte Anlagen oder schützen Maschinen vor Schwingungen aus ihrer Umgebung.
Bei Präzisionsmaschinen können bereits geringe Bewegungen die Bearbeitungsqualität beeinflussen. Neben der Isolation sind deshalb eine stabile Positionierung und ein kontrolliertes Verhalten beim Anfahren und Abbremsen wichtig.

Automatisierungs- und Handhabungstechnik

In automatisierten Anlagen dämpfen die Elemente Bewegungen von Greifern, Schlitten, Klappen, Werkstückträgern und Schutzabdeckungen. Sie reduzieren Anschlaggeräusche und schützen Sensoren sowie empfindliche Komponenten.
Rotationsdämpfer ermöglichen kontrollierte Schwenkbewegungen, während Elastomer- und Profildämpfer häufig als kompakte Endanschläge dienen.

Fahrzeugtechnik

In Fahrzeugen werden Dämpfungselemente zur Lagerung von Motoren, Getrieben, Achsen, Fahrerhäusern, Sitzen, Abgasanlagen und elektronischen Komponenten eingesetzt. Sie verringern die Übertragung von Schwingungen und Körperschall auf Karosserie und Fahrgastraum.
Die Auslegung muss neben Komfortanforderungen auch Antriebskräfte, Fahrbahnstöße, Temperatur, Medienkontakt und sicherheitsrelevante Lastfälle berücksichtigen.

Schienenverkehr und Schiffbau

Schienenfahrzeuge und Schiffe sind fortlaufenden Schwingungen, Stößen und wechselnden Belastungsrichtungen ausgesetzt. Dämpfungselemente schützen Geräte, Innenausbauten, Antriebe, Leitungen und elektronische Systeme.
Drahtseildämpfer eignen sich besonders für Anwendungen mit starken Stößen, großen Temperaturbereichen und hohen Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit.

Bau- und Gebäudetechnik

In Gebäuden entkoppeln Dämpfungselemente Lüftungsanlagen, Pumpen, Kältemaschinen, Aufzüge und Rohrleitungssysteme. Dadurch wird verhindert, dass sich Körperschall über Wände, Decken und Tragwerke ausbreitet.
Bei Brücken, Hochhäusern und anderen Konstruktionen können viskose Dämpfer, Reibungsdämpfer oder abgestimmte Massendämpfer Bewegungen durch Wind, Verkehr oder Erschütterungen begrenzen.

Elektro-, Mess- und Medizintechnik

Empfindliche elektronische, optische und medizinische Geräte müssen häufig vor äußeren Schwingungen und Stößen geschützt werden. Gleichzeitig dürfen von eingebauten Lüftern, Pumpen oder Antrieben möglichst keine störenden Schwingungen auf das Gehäuse übertragen werden.
Hier kommen kompakte Elastomerlager, Luftfederelemente, Drahtseildämpfer und speziell abgestimmte viskoelastische Werkstoffe zum Einsatz.

Luft- und Raumfahrt

Bauteile in Luft- und Raumfahrtsystemen sind starken Vibrationen, Beschleunigungen, Stößen und Temperaturunterschieden ausgesetzt. Dämpfungselemente schützen Elektronik, Instrumente, Sitze, Nutzlasten und mechanische Baugruppen.
Geringes Gewicht, definierte Kennlinien, Alterungsbeständigkeit und zuverlässige Funktion unter extremen Bedingungen sind hier besonders wichtig.

Energie- und Verfahrenstechnik

Turbinen, Generatoren, Verdichter, Rohrleitungen und Pumpensysteme erzeugen dynamische Kräfte, die sich auf Tragwerke und angeschlossene Komponenten übertragen können. Geeignete Lagerungen, Rohrleitungsdämpfer und Schwingungsbegrenzer reduzieren Materialbelastungen und Geräusche.

Vorteile von Dämpfungselementen

• Schwingungen und Stöße werden reduziert.
• Körperschall und Betriebsgeräusche können vermindert werden.
• Maschinen und Geräte werden von ihrer Umgebung entkoppelt.
• Empfindliche Komponenten werden vor äußeren Belastungen geschützt.
• Lager, Verbindungen, Gehäuse und Tragstrukturen werden entlastet.
• Die Lebensdauer technischer Komponenten kann verlängert werden.
• Die Arbeits- und Prozessqualität lässt sich verbessern.
• Bedienkomfort und Arbeitsschutz können erhöht werden.
• Viele Bauformen sind kompakt und wartungsfrei.
• Unterschiedliche Werkstoffe und Kennlinien ermöglichen eine anwendungsspezifische Auslegung.

Grenzen von Dämpfungselementen

• Eine falsche Abstimmung kann Resonanzen verstärken, statt Schwingungen ausreichend zu reduzieren.
• Elastomere verändern ihre Eigenschaften mit Temperatur, Frequenz und Alterung.
• Dauerhafte Überlastung kann zu Kriechen, Setzen, Rissen oder Ablösung vom Metall führen.
• Eine zu geringe Belastung kann bei manchen Elementen eine unzureichende Einfederung und Isolierwirkung verursachen.
• Eine zu große Verformung kann das Element beschädigen oder zu instabilen Bewegungen führen.
• Elastische Elemente können gespeicherte Energie zurückgeben und einen Rückprall verursachen.
• Stahlfedern benötigen häufig zusätzliche Dämpfung und seitliche Führung.
• Pneumatische Systeme benötigen eine Druckluftversorgung und gegebenenfalls eine Niveauregelung.
• Aktive und adaptive Systeme erhöhen den Integrations-, Regelungs- und Wartungsaufwand.
• Nicht jedes Dämpfungselement ist zugleich für tragende oder sicherheitsrelevante Funktionen geeignet.

Wichtige Kaufkriterien für Dämpfungselemente

Dämpfungsaufgabe

Zunächst ist zu klären, ob Schwingungen isoliert, Stöße aufgenommen, Bewegungen gebremst, Geräusche vermindert oder mechanische Endlagen geschützt werden sollen. Ebenso wichtig ist die Frage, ob die Störung von der gelagerten Maschine ausgeht oder von außen auf ein empfindliches System einwirkt.
Eine Schwingungsisolierung erfordert andere Kennwerte als die Aufnahme eines einzelnen starken Stoßes. Elemente sollten deshalb nicht allein aufgrund ihrer Abmessungen oder maximalen Tragfähigkeit ausgewählt werden.

Masse und Lastverteilung

Die Gesamtmasse muss auf die Anzahl und Anordnung der Dämpfungselemente verteilt werden. Der Schwerpunkt einer Maschine liegt häufig nicht in deren geometrischer Mitte. Deshalb können einzelne Lagerstellen unterschiedlich stark belastet werden.
Jedes Element sollte innerhalb seines vorgesehenen Lastbereichs arbeiten. Eine ungleichmäßige Belastung kann zu verschiedenen Einfederungen, einer Schiefstellung und einer unzureichenden Isolierung führen.

Eigenfrequenz und Anregungsfrequenz

Für die Schwingungsisolierung müssen die niedrigste maßgebliche Anregungsfrequenz und die Eigenfrequenz des gelagerten Systems bekannt sein. Bei rotierenden Maschinen ergibt sich die grundlegende Anregungsfrequenz häufig aus der niedrigsten Betriebsdrehzahl. Weitere Frequenzen können durch Unwuchten, Kolbenbewegungen, Zahnkontakte oder wechselnde Prozesskräfte entstehen.
Je größer der geeignete Abstand zwischen Anregungs- und Eigenfrequenz ist, desto besser kann die Isolation oberhalb des Resonanzbereichs ausfallen. Häufig wechselnde Drehzahlen erfordern eine besonders sorgfältige Auslegung, da beim Hoch- und Herunterfahren Resonanzbereiche durchlaufen werden können.

Statische und dynamische Steifigkeit

Die statische Steifigkeit beschreibt das Verhältnis zwischen Last und Verformung bei langsamer Belastung. Für das Schwingungsverhalten ist jedoch die dynamische Steifigkeit entscheidend.
Da beide Werte insbesondere bei Elastomeren voneinander abweichen können, sollten Herstellerangaben zur dynamischen Kennlinie, Eigenfrequenz und zum Einsatzbereich berücksichtigt werden.

Dämpfungsgrad

Eine hohe Dämpfung reduziert starke Ausschläge im Resonanzbereich und lässt Schwingungen schneller abklingen. Für die Isolierwirkung bei höheren Frequenzen kann eine übermäßig hohe Dämpfung jedoch nachteilig sein.
Der erforderliche Dämpfungsgrad hängt daher vom Verhältnis zwischen normalem Betrieb, Resonanzdurchfahrt und möglicher Stoßbelastung ab.

Belastungsrichtung und Bewegungsfreiheit

Dämpfungselemente können in Druck, Schub, Zug oder mehreren Richtungen belastet werden. Die zulässigen Kräfte und Federwege unterscheiden sich je nach Richtung erheblich.
Bei mehrachsigen Bewegungen müssen seitliche Verschiebungen, Verdrehungen und mögliche Kippmomente berücksichtigt werden. Drahtseil- oder spezielle Elastomerelemente können für solche Belastungen besser geeignet sein als einfache zylindrische Puffer.

Werkstoff

Die Wahl des Elastomers richtet sich nach Temperatur, Medienkontakt, Witterung und dynamischer Belastung. Naturkautschuk besitzt gute elastische und dynamische Eigenschaften, ist jedoch nicht für jede Öl-, Kraftstoff- oder Witterungsbelastung geeignet.
Nitrilkautschuk, EPDM, Silikon, Polyurethan und weitere Werkstoffe bieten jeweils unterschiedliche Beständigkeiten. Die Eignung sollte anhand der tatsächlichen Medien, Konzentrationen, Temperaturen und Einwirkzeiten geprüft werden.

Temperatur und Umgebung

Hohe und niedrige Temperaturen verändern Steifigkeit, Dämpfung und Lebensdauer vieler Werkstoffe. Hinzu kommen mögliche Einflüsse durch Feuchtigkeit, Salz, UV-Strahlung, Staub, Öl, Chemikalien und Reinigungsverfahren.
Für Lebensmittelproduktion, Medizintechnik, Reinräume, Außenbereiche oder explosionsgefährdete Umgebungen können besondere Materialien, Oberflächen und Zulassungen erforderlich sein.

Einbauraum und Anschlüsse

Abmessungen, Befestigungsart, Gewinde, Flansche und Einbauhöhe müssen zur Konstruktion passen. Außerdem ist ausreichend Raum für die vorgesehene Verformung und mögliche seitliche Bewegung erforderlich.
Dämpfungselemente dürfen nicht durch angrenzende Bauteile blockiert oder unzulässig verspannt werden. Leitungen, Rohre und Kabel können eine elastisch gelagerte Maschine überbrücken und dadurch Schwingungen auf die Umgebung übertragen.

Stoßbelastung und zulässiger Federweg

Neben dem normalen Maschinengewicht müssen mögliche Stöße, Anfahrmomente, Bremskräfte und Notfallsituationen berücksichtigt werden. Ein Element kann die statische Last tragen und trotzdem für die auftretende Stoßenergie ungeeignet sein.
Bei begrenztem Federweg können zusätzliche Anschläge oder Fangvorrichtungen erforderlich sein. Diese dürfen die Schwingungsisolierung im normalen Betrieb nicht unbeabsichtigt überbrücken.

Sicherheit

Bei abhebenden Kräften, Überkopfbefestigungen oder sicherheitsrelevanten Baugruppen sind ausreißgesicherte Elemente beziehungsweise zusätzliche mechanische Sicherungen erforderlich. Ein Versagen des elastischen Werkstoffs darf nicht zum unkontrollierten Absturz oder Lösen der gelagerten Komponente führen.
Für mobile Anwendungen und Erdbebenbelastungen können Bewegungsbegrenzer und Transportsicherungen notwendig sein.

Lebensdauer und Wartung

Elastomere altern auch ohne sichtbare Beschädigung. Regelmäßige Kontrollen sollten auf Risse, bleibende Verformung, Versprödung, Quellung, Korrosion und Ablösung zwischen Elastomer und Metall achten.
Bei pneumatischen, hydraulischen und aktiven Systemen müssen zusätzlich Dichtheit, Druckversorgung, Sensorik und Steuerungsfunktionen geprüft werden. Eine gute Zugänglichkeit erleichtert Inspektion und Austausch.

Herstellerangaben und Prüfungen

Hersteller sollten belastbare Angaben zu Traglast, Federweg, Steifigkeit, Eigenfrequenz, Dämpfung, Temperaturbereich und Medienbeständigkeit bereitstellen. Je nach Anwendung können Dauerlauf-, Alterungs-, Korrosions-, Stoß-, Schwingungs- und Temperaturprüfungen erforderlich sein.
Bei anspruchsvollen Anwendungen empfiehlt sich eine schwingungstechnische Berechnung oder Messung. Nach der Montage kann überprüft werden, ob die tatsächlich erreichten Schwingungswerte mit den Auslegungszielen übereinstimmen.

Zusammenfassung

Dämpfungselemente reduzieren Schwingungen, Stöße, Körperschall und unerwünschte Bewegungen. Sie schützen Maschinen, Geräte und Konstruktionen, verbessern die Laufruhe und können die Lebensdauer beanspruchter Komponenten verlängern.
Das Angebot reicht von kompakten Elastomer- und Gummi-Metall-Elementen über Dämpfungsplatten, Profildämpfer, Federisolatoren und Drahtseildämpfer bis zu pneumatischen, hydraulischen, rotatorischen, elektromagnetischen und aktiv geregelten Systemen. Die verschiedenen Bauarten unterscheiden sich erheblich hinsichtlich Tragfähigkeit, Federweg, Eigenfrequenz, Dämpfungsvermögen und Umweltbeständigkeit.
Für eine zuverlässige Funktion müssen Dämpfungselemente auf Masse, Lastverteilung, Anregungsfrequenz, Eigenfrequenz, Belastungsrichtung und Umgebungsbedingungen abgestimmt werden. Eine hohe Tragfähigkeit allein gewährleistet noch keine wirksame Schwingungsisolierung. Entscheidend ist das dynamische Verhalten des gesamten gelagerten Systems

Dämpfungselemente können bei verschiedenen Herstellern und Lieferanten gekauft werden. Umfassende Informationen über Hersteller und Anbieter von Dämpfungselementen aus aller Welt finden Sie bei Exportpages.