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Geräuschminderung an hydraulischen Verdrängereinheiten mittels Strukturmodifikation

Kontext

Am Anfang der Geräuschentstehungskette steht die Anregung einer Struktur durch auftretende Kräfte. Abhängig von dem Übertragungsverhalten des untersuchten Objektes werden die Schwingungen unterschiedlich stark gedämpft oder sogar verstärkt. Durch die Schwingungen der Oberfläche wird Luftschall erzeugt, der vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden kann.

Maßnahmen zur Geräuschminderung können daher durch Beeinflussung der Anregungskräfte, des Übertragungsverhaltens und des Abstrahlverhaltens erfolgen. Um Maßnahmen gezielt einzusetzen, ist es notwendig, die Ursachen der Geräuschentstehung zu kennen.

Vorgehensweise

Am IFAS werden Methoden zur Untersuchung der Geräuschentstehungsursachen erarbeitet und Maßnahmen zur Geräuschminderung abgeleitet. Die Modalanalyse ist ein Verfahren, um das Übertragungsverhalten einer Struktur zu untersuchen. Sie kann sowohl rechnerisch mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) als auch experimentell über Messungen der Körperschwingungen durchgeführt werden.



Halbschnitt des FE-Modells
Halbschnitt des FE-Modells einer Axialkolbenpumpe: Neben den äußeren Bauteilen wie Gehäuse und Ventilblock werden auch die wichtigsten Innenteile modelliert.

Aus den Ergebnissen der rechnerischen Modalanalyse lassen sich alle Eigenfrequenzen und Eigenschwingungsformen (Moden) der Struktur darstellen. Durch die Ergebnisse der experimentellen Modalanalyse kann die Anzahl der theoretischen Eigenfrequenzen und -moden auf die der tatsächlich für die Geräuschentstehung relevanten Moden reduziert werden. Anhand einer solchen Darstellung der Eigenfrequenzen und -moden kann man die maßgeblich an der Geräuschentstehung beteiligten Bereiche des Messobjektes erkennen.

Berechnungsergebnisse
Berechnungsergebnisse: Oben sind die im gezeigten Frequenzband geräuschbestimmenden Schwingungsformen dargestellt. In den roten Bereichen treten besonders hohe Schwingungsamplituden auf, die blauen Zonen schwingen am wenigsten. Die grauen Kurven stellen Schwingungsamplituden verschiedener Schwingungsformen dar. Die rote Kurve entspricht der Gesamtamplitude.


Eine aus diesen Ergebnissen abgeleitete Maßnahme kann die Versteifung eines kritischen Bereiches sein. Auf diese Weise werden die Dämpfung bestimmter Frequenzbänder erhöht und Resonanzen verschoben.



Optimierungen
Optimierungen, wie z. B. eine Versteifung bestimmter Gehäusebereiche, werden mit Hilfe der FEM ausgelegt.
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