TÄTIGKEITS- BERICHT 2009 - Cetex Institut für Textil

PUMPENTRÄGER - NOISE ABSORBING SYSTEM (NAS)
Projektleiter: Dipl.-Ing. Bert Böhme Laufzeit: 10/07-12/09
Ausgangssituation
Bei hydraulischen Antrieben erfolgt die Leistungsübertragung
über ein fluides Medium. Das
Fluid, in der Regel Mineralöl, wird zur Kraft- und
Momentenübertragung unter Druck gesetzt und
strömt in geschlossenen Kreisläufen zwischen
der Antriebsmaschine und Arbeitsmaschine.
Der Pumpenträger, ein topfförmiges Strukturbauteil,
ist die Umhausung der Antriebswelle und
bauliche Verbindung zwischen Elektromotor und
Hydraulikpumpe. Er garantiert die feste Verbindung
beider Komponenten und sichert deren Fixierung,
um einen Winkelversatz der Antriebswelle
zu vermeiden. Da Hydraulikpumpen in der Regel
freitragend ausgeführt sind, bildet der Pumpenträger
die einzige feste Verbindung über den
Motor zur Aufstellfläche. Damit muss er über den
Kraftrückschluss das gesamte Drehmoment aufnehmen
und erfährt durch die stirnseitig angeflanschte
Hydraulikpumpe zusätzlich eine starke
Biegebelastung. Der Pumpenträger stellt so ein
mechanisch hochbelastetes Bauteil dar. Als Gehäuse
dichtet er Antriebswelle und Kupplung zur
Außenumgebung ab und verhindert so das Eindringen
von Verunreinigungen über die Welle in
den Motor und die Pumpe. Gleichzeitig soll das
Gehäuse der Schallabsorption und Schwingungsentkopplung
dienen und damit die Laufgeräusche
des Antriebsaggregates dämpfen.
Forschungsziel
Marktübliche Pumpenträger bestehen meist aus
metallischen Werkstoffen, heute oft aus Aluminiumdruckguss
geringer Wandstärke. Diese Dünnwandigkeit
führt zu einer nur noch sehr geringen
Schallabsorption der Laufgeräusche der Antriebswelle
durch den Pumpenträger. Aluminiumdruckguss
besitzt kaum Dämpfungseigenschaften.
Hydraulikpumpen erzeugen durch ihre Pulsation
sehr starke Schwingungen, die vom Pumpenträgergehäuse
nicht gedämpft werden.
Außerdem besteht zwischen Elektromotor und
Hydraulikpumpe wegen der fehlenden Dämpfungseigenschaften
keine Schwingungsentkopplung.
Im ungünstigsten Fall liegt die Pulsation der
Pumpe in der Eigenfrequenz angeflanschter
Komponenten, und das gesamte Antriebsaggregat
schwingt mit sehr hoher Amplitude.
Erste Schwingungsuntersuchungen haben ergeben,
dass sich die Frequenzen des abgegebenen
Luft- und Körperschalls in Bereichen befinden, in
denen das menschliche Gehör seine größte
Empfindlichkeit besitzt. Der metallene dünnwan-
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dige Pumpenträger verstärkt die Laufgeräusche
zusätzlich, da er wie eine Glocke wirkt und als
Resonanzkörper die Schwingungsamplituden
noch erhöht.
Zielstellung des durchgeführten Projektes war
deshalb die Entwicklung von Komponenten zur
Geräuschdämmung des Pumpenträgers. Neben
einer entsprechenden Erstausrüstung neuer
Pumpenträger soll das zu entwickelnde Nachrüstkonzept
dazu dienen, akut bestehende Probleme
schlechter Schall- und Schwingungsisolierung
auch bei bereits im Einsatz befindlichen Antriebsaggregaten
zu beheben. Hierzu ist eine fertigungstechnisch
unaufwendige Lösungsvariante
konstruktiv zu erstellen, die ohne größeren Montageaufwand
einsetzbar ist. Dies können u. a.
textilgebundene Schall- und elastische Schwingungsdämpfungselemente
sein, die an den
Pumpenträger je nach vorhandenem Einbauraum
nachträglich angebracht werden.
Der Entwicklung und Herstellung benötigter
Schalldämpfungs- und Verstärkungstextilien für
eine Nachrüstvariante kommt dabei die besondere
Bedeutung zu. Ein besonderer Schwerpunkt
liegt auf der textiltechnischen Konzipierung sowie
die Anbindung und Integration in bzw. an den
Pumpenträger.
Forschungsergebnis
Für die zu entwickelnden schallisolierenden Textilien
wurden Abstandsgewirke verwendet, die bei
Notwendigkeit eine Befüllung mit unterschiedlichen
schallisolierenden Medien ermöglichen.
Zur Vermeidung einer umfangreichen und aufwendigen
Fertigung textiler Bauteile bereits für
die Durchführung erster Vorversuche, wurden
diese mit vorhandenem textilen Material in Form
von Meterware, zugeschnitten auf die entsprechende
Größe, durchgeführt. Mittels einer umfangreichen
Versuchsauswertung wurden die
Grundlagen für die Fertigung speziell abgepasster
textiler Abstandsgewirke – das textile Bauteil,
geschaffen. Für die Durchführung der Versuche
wurde ein Versuchsstand, bestehend aus einem
Grundgestell, zwei Motoren unterschiedlicher
Leistung, verbindbar mit dem entsprechend zu
prüfenden Pumpenträger an den Hydraulikpumpen
unterschiedlicher Bauart angeflanscht
werden können, konstruiert und gebaut. Die
angeflanschte Pumpe ist verbunden mit einem
Hydraulikaggregat. Der Versuchsstand wurde für
die durchzuführenden Messungen des Schallleistungspegels
im Versuchsraum der Firma SLG
Prüf- und Zertifizierungs GmbH aufgestellt.
Cetex Institut – Tätigkeitsbericht 2009