Adaptronische Schwingungsminderung
Eine Adaptronische (Aktive) Schwingungsminderung zeichnet sich im Vergleich zu konventionellen Schwingungsmindernden Maßnahmen (Feder, Dämpfer, Masse) durch eine Energiewandlung und Regelung zur Beeinflussung der Steifigkeit einzelner Lagerungselemente aus (vgl. z.B. https://de.wikipedia.org/wiki/Aktive_Radaufh%C3%A4ngung). Entsprechende Systeme können sowohl passiv als auch aktiv aufgebaut werden. Durch diese Möglichkeit erweitert sich der Lösungsraum Strukturdynamischer Systeme, d.h. dass z.b. Dämpfereinheiten ein deutlich größeres Frequenzband dämpfen als ein rein mechanischer Dämpfer. Eine „Adaptive“ Schwingungsminderung kann auf unterschiedlichsten Wegen realisiert werden. Nicht alle Lösungen benötigen ein aktives Wirkprinzip. Im Folgenden werden Passive und aktive Prinzipien Unterteilt.
Abbildung 1: Lösungsraum von Konventionellen und erweiterten Lösungen von Schwingungsminderung
Der große Unterschied von Aktiven Maßnahmen mit Energiewandlung besteht in der Möglichkeit, Adaptiv einen breiten Freuenzbereich abzudecken, wodurch bedeutend bessere Lösungen zur Schwingungsdämpfung entwickelt werden können als es bei Konventionellen Lösungen der Fall ist.
Abbildung 2: Passive und aktive Lagerungsmechanismen und Auswirkungen im Schwingungsfrequenzbereich
Inhaltsverzeichnis
Passive Maßnahmen
Klassische, passive Maßnahmen zur Schwingunsminderung sind unterteilbar aufgrund ihrer Wirkungsweise:
- Vermindern der Erregung
- Verstimmen des Systems
- Einbau zusätzlicher Dämpfung
- Schwingungsisolation
- Tilgung
- Neutralisation
Vermindern der Erregung
Die einfachste Art der Schwingungsminderung ist das Vermindern der Erregung. Jede auf eine Struktur aufgebrachte Erregung erzeugt eine Schwingungsantwort dieser Struktur. Durch den Einbau von Feder-/Dämpferelementen kann die Auswirkung der Erregung auf die Schwingungsantwort und damit idR. auch die Antwort verringert werden. Ein Beispiel ist eine Gummimatte als Unterlage für Waschmaschinen: Hierbei erzeugt die laufende Waschmaschine eine hörbare und oft spürbare Erregung des umliegenden Bodens (Schwingungsantort). Durch eine Gummimatte als Unterlage wird die Erregung des Bodens deutlich gemindert. Als anderes Beispiel kann das Auswuchten von Autorädern betrachtet werden.
Verstimmen des Systems
Jedes mechanische System besitzt eine oder mehrere Eigenfrequenzen. Werden diese Strukturen auf oder nahe dieser Frequenz angeregt ergibt sich besonders bei schwach gedämpften Systemen eine deutlich überhöhte Schwingungsantwort. Kann die Anregung des Systems nicht geändert werden, können die Steifigkeiten und/oder die Massen des Systems geändert werden, wodurch sich die Eigenfrequenzen des Systems ändern.
Einbau zusätzlicher Dämpfung
Durch den Einbau von Dämpfungselementen kann ein System nach einer Anregung schnell wieder zur Ruhe kommen. Bei mechanischen Systemen werden häufig Dämpfungselemente zusammen mit Federelementen eingesetzt, die die Anregung eines Systems mindern. Prinzipiell tritt bei Dämpfung eine Energiewandlung auf: Mechanische Dämpfer setzen meist mechanische Energie in Wärmeenergie um. Klassische Mechanische Dämpfer arbeiten nur in einem begrenzten Frequenzbereich optimal.
