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Material zur Herstellung von schallgedämpften Maschinenträgerelementen
Die Erfindung betrifft ein Material zur Herstellung von schalldämpfenden Maschinenträgerelementen,
bestehend aus z. B. stab- oder plattenförmigen Elementen und einem diese Elemente
bedeckenden verlustbehafteten Belag.
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Es ist bekannt, die Übertragung der von Maschinen erzeugten Körperschall-
bzw. Schwingungsenergie in die Maschinenfundamente und die damit in Verbindung stehenden
Bauteile durch besondere schall-bzw. schwingungsisolierend wirkende Elemente, z.
B. federnde Auffiängungen oder elastische Zwischenschichten, zu vermindern.
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Ferner ist an sich bekannt, schalldämpfende Maßnahmen an tragenden
stab- oder flächenförinigen Konstruktionsteilen selbst vorzunehmen, indem man diese
Teile mit verlustbehafteten Belägen, sogenannten Antidröhnmitteln, versieht. Auf
diese Weise gelingt jedoch mittels der bisher bekannten Dämpfungsmaterialien nur
die Dämpfung der Biegewellen, während die Ausbreitung der Dehnwellen im wesentlichen
unbeeinflußt bleibt. Der Energieanteil der Dehnwellen am fortgeleiteten Körperschall
ist meist beträchtlich und kann durchaus, z. B. bei aus Blechen und Profilen aufgebauten
Maschinenfundamenten (Maschinenträgerelementen), den Euergieanteil der Biegewellen
übertreffen.
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Um auch die Dehnwellenübertragung in stab- oder flächenförmigen Konstruktionsteilen
zu verringern, ist vorgeschlagen worden, die Dehnwellen zunächst in Biegewellen
umzuwandeln und die Energie dieser Biegewellen dann in bekannter Weise, z. B. durch
verlustbehaftete Beläge, in Wärine umzuwandeln. Zur Durchführung dieses Verfahrens
wurde ein Konstruktionsteil vorgeschlagen, das aus einem Paket ebener, parallel
zueinander angeordneter dünner Bleche oder Drähte besteht, in denen mit geringer
werdender Knicksteifigkeit der Einzelbleche bzw. -drähte anstatt der Dehnwellen
in wachsendem Maße Biegewellen angeregt werden.
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Die Erfindung will diese Einrichtung noch verbessern. Erfindungsgemäß
soll das Material zur Herstellung von schalldämpfenden Maschinenträgerelementen
in seiner Längsausdehnung in Richtung der die Delinwellen erzeugenden Schwingungen
verlaufen und durch z. B. sickenförinige Verformung die Dehnbelastung in eine Biegebelastung
umformen und in ihrem verlustbehafteten Dämpfungsbelag, z. B. Kunststoff, zum Teil
vernichten. Die Verringerung der hierdurch in Biegewellenenergie umgewandelten Dehnwellenenergie
erfolgt dann in bekannter Weise, z. B. durch die in der Praxis für die Biegewellendämpfung
bewährten verlustbehafteten Beläge. Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen beschrieben.
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In Anwendung dieser technischen Lehre sind eine Fülle von Gestaltungen
möglich, von denen in den F i (y. 1 a bis 1 e einige skizziert sind.
Das Metall ist jeweils mit 1, der verlustbehaftete Belag mit 2 bezeichnet.
Die Richtung der die Dehnwellen anregenden Wechselkraft ist durch den Doppelpfeil
3 angedeutet. Die Ausdehnung der skizzierten Beispiele in Richtung senkrecht
zur Zeichenebene kann dabei beliebig sein, so daß die F i g. 1 a bis
1 e Längsschnitte sowohl von stabförmigen wie von plattenförmigen Konstruktionselementen
darstellen.
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Zweckmäßig wird man mehrere gleichartige oder verschiedene, mit dem
Dämpfungsmaterial beschichtete Elemente miteinander kombinieren, wobei dies sowohl
aus konstruktiven wie auch aus akustischen Gründen erfolgen kann. Die F i
g. 2 a und 2b veranschaulichen je ein Beispiel: Bei der in
F i g. 2 a dargestellten Konstruktion wird die Ausbiegung beider Elemente
bei einer sehr großen Druckbeanspruchung selbsttätig begrenzt, da diese die beiden
Elemente gegeneinanderdrückt. Hierdurch erhält die Anordnung eine besonders große
Stabilität gegen Überlastung, z. B. gegen starke Stöße. Bei der in F i
g. 2 b skizzierten Konstruktion wird durch Aneinanderfügung zweier
Elemente A und B mit verschiedenen Abmessungen und daher auch verschiedenen
Resonanzfrequenzen der spektrale Dämpfungsverlauf der Anordnung verbessert.
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In den vorgenannten Beispielen müssen die Ab-
messungen der
Konstruktionselemente jeweils auf die Abmessungen der Konstruktion, zu deren Aufbau
sie Verwendung finden sollen, abgestimmt werden. Unter fertigingstechnischen Gesichtspunkten
ist oft ein stab- bzw. plattenföriniges Material von Interesse,
das
die genannte starke Dehnwellendämpfung besitzt und aus dem Konstruktionsteile beliebiger
Abmessungen herausgeschnitten werden können. In Weiterführung des Erfindungsgedankens
läßt sich ein solches stab- oder plattenförmiges Konstruktionsmaterial dadurch erhalten,
daß viele der vorgenannten Elemente in Belastungsrichtung nebeneinander und hintereinander
angeordnet und miteinander verbunden werden. Die einzelnen Elemente können dabei
gleiche oder auch verschiedene Gestalt bzw. Abmessungen haben, sollen jedoch zur
Erzielung eines fertigungstechnisch möglichst homogenen Materials klein sein. Ihre
Verbindung untereinander kann zwischen den metallischen Elementen selbst, aber auch,
zumindest teilweise oder zusätzlich, zwischen den verlustbehafteten Belägen erfolgen.
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Auf diese Weise wird eine zwei- bzw. dreidimensionale Zell- oder Gitterstruktur
erhalten, deren Maschen teilweise oder ganz mit dem Dämpfungsmaterial gefüllt sind.
In F i g. 3 ist ein Beispiel für eine solche Anordnung skizziert.
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F i g. 4 a und 4 b zeigen ein weiteres Beispiel für
eine derartige Konstruktion. Das Konstruktionsmaterial besteht im wesentlichen aus
vielen Elementen nach F i g. la mit kreisförmigem Querschnitt, die gemäß
F i g. 4 a in Belastungsrichtung hintereinander und nebeneinander angeordnet
sind.
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Die Verbindung benachbarter Elemente erfolgt durch das verlustbehaftete
Belagmaterial. Zur Erzielung einer genügenden mechanischen Stabilität und Biegesteifigkeit
werden zwei oder mehrere der in F i g. 4 a skizzierten Schichten in der Weise
aufeinander angeordnet und durch das Belagmaterial so miteinander verbunden, daß
die Drähte 4 der einen .Schicht die Drähte 5 der benachbarten Schicht kreuzen.
In F i g. 4 b ist ein Querschnitt durch ein der-.artiges Konstruktionsmaterial
senkrecht zur Belastungsrichtung skizziert, das zur Erzielung einer mechanisch widerstandsfähigen
Oberfläche zusätzlich mit dünnen Blechen 6 beschichtet ist.
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Während in den vorgenannten Beispielen die Schalldämpfung unmittelbar
im tragenden Konstruktionselement erfolgt, ermöglicht der Erfindungsgedanke auch
die Konstruktion besonderer, raumsparender Schalldämpfungselemente, die z. B. zur
nachträglichen Unterdrückung der Körperschallfort-,leitung in bestehende Konstruktionen
eingefügt werden können.
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Die praktische Brauchbarkeit verschiedener erfin-.dungsgemäßer Konstruktionselemente
konnte durch SchaRdämpfungsmessungen nachgewiesen werden. Unter Verwendung des Verlustfaktors
n der dynamischen Steifigkeit F = 1 F 1 (1
+ in) als Maß für die Dehnwellendämpfung, die das betreffende
Konstruktionselement bei Dehn-Wechselbeanspruchung aufweist, wurden z. B. für die
F i g. 4 b und die weiteren in F i g. 5 a und 5 b skizzierten
Konstraktionselemente im Frequenzbereich von 100 Hz bis 10 kHz mittlere
Werte für n von 0,1 und darüber ermittelt.
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Die Erfindung macht von den in der Praxis bewährten verlustbehafteten
Belagmaterialien für die Biegewellendämpfung Gebrauch und bietet insoweit keine
besonderen entwicklungs- und herstellungstechnischen Probleme. Grundsätzlich können
jedoch bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Konstruktionselemente beliebige
zur Dämpfung von Biegewellen geeignete Maßnahmen angewendet werden.