Maschinenakustik

 

 

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Einleitung

Einen wichtigen Teilbereich des Umweltschutzes nimmt die Lärmbekämpfung ein. So hat der Gesetzgeber in der Vergangenheit die gesetzlichen Auflagen für die Lärmemission von Maschinen zunehmend verschärft. Er zwingt die Hersteller von Maschinen im Gerätesicherheitsgesetz zur Kennzeichnung ihrer Produkte, wenn diese eine Schallleistung von über 65 dB(A) abstrahlen.

Baumaschine 101dB

Baumaschine und die Angabe ihrer abgestrahlten Schallleistung.


Andere Anforderungen an Maschinen, wie größere Leistungen bei verringertem Materialeinsatz stellen die Berücksichtigung von akustischen Kriterien schon in der Konstruktionsphase in den Mittelpunkt. Gleichzeitig verstehen viele Hersteller eine geringe Geräuschemission als ein Qualitätsmerkmal und als Technologiegröße ihrer Produkte, um gegenüber Wettbewerbern konkurrenzfähig zu bleiben und diesen Vorsprung in der Werbung zu vermarkten. Der einfachste Weg, um an vorhandenen Konstruktionen die Lärmemission zu vermindern, besteht in der Verkleidung oder Beschichtung von Strukturen. Aus diesen sogenannten sekundären Lärmbekämpfungsmaßnahmen ergeben sich in der Serienproduktion jedoch erhöhte Stückkosten. Deshalb wird zunehmend versucht, bereits bei der Neukonstruktion Regeln für das akustische Gestalten von Produkten zu beachten, um durch geeignete Massen- und Steifigkeitsverteilungen schallabstrahlender Flächen die Schallemission zu vermindern. Die Maschinenakustik behandelt hauptsächlich diese primären Lärmminderungsmaßnahmen. Sie entwickelt Methoden zur

• Messung akustischer Kenngrößen, die das Körperschall- oder Luftschallverhalten von Strukturen beschreiben,
• Berechnung und Vorhersage von wichtigen akustischen Größen, wie Eigenfrequenzen, Körperschallmaß oder Schalleistung,
Optimierung von Strukturen zur Verbesserung ihrer akustischen Eigenschaften.

Aus Messungen sowie Berechnungsergebnissen können dann Konstruktionsregeln zur akustisch günstigen Gestaltung von Strukturen abgeleitet werden. Für einen effektiven Einstieg in die Maschinenakustik werden 2-Tages-Einführungsseminare in die Maschinenakustik angeboten.

 

 

Die Schallentstehungskette der Maschinenakustik

Zur akustisch günstigen Maschinengestaltung ist das Verständnis der Schallentstehungskette von der  Anregung des Körperschalls (siehe Plattenschwingungen als Beispiel) durch Erregerkräfte und die Umwandlung des Körperschalles in Luftschall wichtig:

Schallentstehungskette der Maschinenakustik: Kräfte, Körperschall, Luftschall

Schallentstehungskette der Maschinenakustik

Verallgemeinert lässt sich dieser Sachverhalt als Blockschaltbild der maschinenakustischen Wirkungskette zusammenfassen:

Blockschaltbild maschinenakustische Wirkungskette

Mathematisch lässt sich diese Wirkungskette als maschinenakustische Grundgleichung ausdrücken:

Maschinenakustische Grundgleichung

Ohne auf Einzelheiten dieser Gleichung einzugehen, lässt sich jedoch erkennen, dass Erregerkräfte F2, Körperschallübertragung Sh2 und Umwandlung in Luftschall rcs gleichberechtigte Faktoren der abgestrahlten Schallleistung P sind. Minimierung der Erregerkräfte und der Körperschallübertragung sind Hauptforschungsgebiete der angewandten Maschinenakustik. Klicke auf die Faktoren der Gleichung, um auf die Seiten zur Berechnung und Messung der einzelnen Faktoren der maschinenakustischen Grundgleichung zu verzweigen.

 

 

Akustische Meßgrößen

Zur akustischen Bestandsaufnahme von Lärm und zur akustischen Optimierung von Maschinen werden physikalische Größen gemessen:

  • Bei Körperschallmessungen werden wahlweise Wege, Schnellen oder Beschleunigungen gemessen.
  • Im Luftschall wird meist der Druck gemessen, Schallschnellen, Intensitäten ergeben sich durch Druckdifferenzen.

Zur Auswirkung von Lärm auf die menschliche Gesundheit und das (subjektive) Wohlempfinden werden statistische und medizinische Größen wie

herangezogen.

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