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Bild: _luSh_, iStock
Antreiben & Bewegen

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Geht das auch etwas leiser?

Text: Andreas Zeiff & Dietrich Homburg für Faulhaber Foto: _luSh_ ; Faulhaber
Bei der Auswahl von Kleinstantrieben spielt das Betriebsgeräusch eine wichtige Rolle. Nicht immer lassen sich Schwingungen im Antrieb oder in der Anwendung vermeiden. Doch oft lässt sich durch die richtige Auswahl von Montageort, Befestigung oder Gehäusegestaltung ein Großteil des Lärms eliminieren.

Moderne Kleinstantriebe sind ebenso flexibel einsetzbar wie ihre größeren Brüder. Allerdings unterscheiden sie sich auch in vieler Hinsicht. So erlaubt das große Verhältnis von Oberflächen zu Volumen kurzzeitig hohe Überlast, ohne den Kleinstantrieb zu schädigen. Die Fertigung von Zahnrädern oder Lagern ist allerdings schwieriger, da kleine Strukturen mit sehr geringen Toleranzen notwendig sind, um Funktion und Laufruhe sicherzustellen. Faulhaber unterstützt seine Kunden nicht nur bei der Antriebsauswahl, sondern auch bei der Gestaltung des Montageumfeldes in der Anwendung.

Ursachen von Lärm

Geräusche werden vom Menschen individuell bewertet: Was den einen stört, überhört der andere. Schall ist einfach betrachtet eine Schwingung von Massepunkten, die Energie erfordert. Physikalisch direkt messbar und zumindest zum großen Teil auch abschirmbar sind zwei Arten von Schall: der Körperschall, also Schwingungen in festen oder flüssigen Körpern und der Luftschall, Schwingungen von Gasmolekülen. Nur letzterer wird direkt über das Ohr auch auf größere Entfernungen registriert; Körperschall dagegen ist nur bei direktem Körperkontakt als Vibration wahrzunehmen. Werden Schwingungen im Körper beispielsweise über die Knochen zum Ohr weitergeleitet, ist Körperschall im Einzelfall auch als Geräusch wahrnehmbar. Wird Körperschall jedoch durch Oberflächen in Luftschall transformiert, kann auch er weitreichende Wirkung entfalten. Beide Arten von Schall müssen auf unterschiedliche Weise bekämpft werden. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise Schall erst gar nicht entstehen zu lassen, die Schallquelle zu isolieren oder die Vibrationsenergie der beteiligten Massepunkte in Wärme umzuwandeln.

Bewährte Methoden

Sind Maßnahmen gegen die Schallentstehung wie optimales Auswuchten oder Verwirbelungen im Kühlluftstrom vermeiden nicht ausreichend, kommt Dämmung oder Dämpfung infrage. Die Dämmung ist eine Schall- oder Schwingungsisolation, hingegen wandelt die Dämpfung Schwingungsenergie in Reibungswärme um. Schaumstoff, Filz oder Elastomere dämpfen besonders gut. Um effektiv zu wirken, müssen solche Materialien an Schwingungsbäuchen sitzen, also an den Orten maximaler Verformung und damit größter Reibung. An schallabstrahlenden Oberflächen angebracht, wird das Material oft als Dämmung bezeichnet, obwohl es primär dämpfend wirkt. Klassisches Beispiel sind Antidröhnmatten in KFZ-Türen. Luftschall lässt sich so nur unzureichend mindern, hier sind vielmehr Stoffe wie Siebe, Netze oder Schaumstoffe gefragt, in denen Luftteilchen schwingen können und ihre Schallenergie zu Wärme zerrieben wird. Die bekannten Dämmmatten aus Musikstudios mit ihren pyramidenförmigen Oberflächen sind hier ein klassisches Beispiel.

Luftschall kann auch durch Kapselung des genutzten Antriebs gemindert werden, die Ausbreitung des Schalls wird dabei begrenzt, also eingedämmt. Zu beachten sind von der Kapselung selbst verursachte Probleme wie Resonanzen und Hohlraumresonanzen. Wird die Kapselung zusätzlich mit dämpfendem Material ausgekleidet, mindert das die Probleme oft effektiv.

In der Praxis

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, die oben angeführten Arten der Schall- und Vibrationsminderung in die Praxis umzusetzen. Öffnungen in größeren Flächen reduzieren die Schallabstrahlung ebenso wie Versteifungsrippen an dünnen Gehäuseflächen. In beiden Fällen wird der Lautsprecher- oder Membraneffekt der jeweiligen Fläche reduziert, das Geräusch nimmt ab. Die Übertragung lässt sich durch weichelastische Zwischenlagen reduzieren, wie das Einlegen einer Gummischeibe zwischen Motor und Gehäuse. Auch eine Kupplung mit weichelastischem Einsatz reduziert die Übertragung von Schwingungen vom Motor auf Getriebe oder Anlagenteile. Diese Art der Entkopplung wirkt im Prinzip wie eine Lautsprecherspule ohne abstrahlende Membran. Eine höhere Gerätemasse im Bereich der Antriebsbefestigung ist ebenfalls günstig, es dürfen dabei aber keine störenden Resonanzen auftreten.

Soll ein Gerät möglichst geräuscharm laufen, sind neben einem Antrieb, der selbst möglichst wenig Luft- und Körperschall abstrahlt, auch konstruktive Maßnahmen im Gerät erforderlich. Oft lassen sich schon mit einfachen Mitteln erhebliche Verbesserungen erreichen. Wird Wert auf eine besonders hohe Laufkultur gelegt, kann der Anwender auf die umfangreiche Erfahrung des Antriebsherstellers zurückgreifen und so für praktisch jeden Einsatzfall wirksame Dämmungs- oder Dämpfungsvorschläge erhalten.

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