Ein weicherer Isolator kann die Schwingungsisolation verbessern, jedoch nur, wenn genügend Bewegungsspielraum vorhanden ist, damit er wirken kann.

Wenn die Steifigkeit für die tatsächliche Last zu gering ist, kann das Gerät nach der Installation stärker einsacken als erwartet. Dadurch verbleibt weniger Federweg für Vibrationen, Stöße, Bremsvorgänge, Start-Stopp-Bewegungen oder andere dynamische Lasten. Bei mobilen Geräten oder hohen Schränken kann eine übermäßige Bewegung zudem zu einem Stabilitätsproblem werden.

Anstatt also zu fragen: „Welcher Isolator ist der weichste?“, ist es sinnvoller zu fragen:Wie viel Bewegung kann das Gerät sicher zulassen?

Zu viel statische Einfederung verringert den verfügbaren Federweg

Für ein vereinfachtes lineares System gilt:

δ=F/k

wobei FF die getragene Last und kk die Isolatorsteifigkeit ist.

Eine geringere Steifigkeit bedeutet eine größere Einfederung bei gleicher Last. Eine gewisse statische Einfederung ist notwendig, doch zu viel davon reduziert den für dynamische Bewegungen verfügbaren Federweg.

Nehmen wir als vereinfachtes Beispiel an, ein Isolator verfügt über 20 mm nutzbaren Federweg. Wenn das Gerätegewicht eine statische Einfederung von 14 mm verursacht, verbleiben nur noch etwa 6 mm.

Die Last liegt möglicherweise immer noch innerhalb des im Datenblatt angegebenen Werts, aber der verbleibende Bewegungsspielraum ist bereits eingeschränkt.

Eine reine Nennlastangabe sagt nichts darüber aus, wie viel nutzbarer Federweg nach der Montage noch verbleibt.

Was passiert bei Stößen oder Bewegungen?

Der verbleibende Federweg wird wichtig, wenn das Gerät einer plötzlichen dynamischen Belastung ausgesetzt ist — beim Transport, beim Abbremsen von Fahrzeugen, beim Anlaufen von Maschinen, bei Schiffsbewegungen oder bei einem Stoß.

Wenn der Isolator bereits stark eingefedert ist, kann eine zusätzliche Auslenkung ihn nahe an seine mechanische Grenze bringen. Sobald der verfügbare Federweg aufgebraucht ist, kann das Ansprechverhalten deutlich steifer werden und mehr Stoßenergie auf das geschützte Gerät übertragen werden.

Dies ist wichtig für Geräte, die unter ständiger Vibration arbeiten, aber auch gelegentliche Stöße oder häufige Transporte überstehen müssen.

Eine Lagerung, die im Normalbetrieb gut funktioniert, hat unter Umständen nicht genügend Federweg für die ungünstigsten Betriebsbedingungen.

Der Schwerpunkt kann das Problem verschlimmern

Für eine erste Modellprüfung wird das Gerätegewicht häufig durch die Anzahl der Isolatoren geteilt.

Zum Beispiel:

100 kg Gerätegewicht ÷ 4 Isolatoren = 25 kg pro Isolator

Diese Berechnung setzt voraus, dass die Last einigermaßen gleichmäßig verteilt ist.

Betrachten wir nun einen Schaltschrank mit einem schweren Transformator oder Leistungsmodul, das auf einer Seite montiert ist. Zwei Montagepunkte können deutlich mehr als 25 kg tragen, während die anderen beiden weniger tragen.

Die Isolatoren federn nicht gleichmäßig ein.

Ein hoher Schwerpunkt birgt ein weiteres Problem. Hohe Schränke oder Geräteracks auf weichen Lagern können beim Bremsen, bei Quervibrationen oder bei Bewegungsänderungen stärker schwanken.

Bei HOAN ist das Gerätegewicht oft die erste verfügbare Information für eine erste Modellauswahl. Bei kompakten, symmetrischen Geräten kann dies ausreichen, um die Auswahl einzugrenzen. Bei hohen Geräten oder Baugruppen mit einseitig konzentrierten schweren Komponenten benötigen wir vor einer endgültigen Empfehlung auch das Montage-Layout und die Schwerpunktlage.

Kabel und Rohrleitungen können das Ergebnis verändern

Ein installiertes Isolationssystem umfasst mehr als nur die Isolatoren.

Stromkabel, HF-Kabel, Kühlschläuche, Rohre, Kanäle und Erdungsbänder verbinden das Gerät allesamt mit seiner Umgebung.

Angenommen, die Isolatoren ermöglichen 8 mm Bewegung, aber ein kurzes Kabel spannt sich bereits nach 3 mm. Das Kabel beginnt, der Bewegung Widerstand entgegenzusetzen, und bildet einen weiteren Steifigkeitspfad zwischen dem Gerät und seiner Basis.

Vibrationen können dann über diese Verbindung einen Teil des Isolationssystems umgehen.

Ein Isolator-Datenblatt kann nicht aufzeigen, wie ein kurzes HF-Kabel, ein Kühlschlauch oder eine benachbarte Struktur die Bewegung nach der Montage einschränkt. Freiräume und externe Anschlüsse müssen am montierten Gerät überprüft werden.

Warum wählt man nicht einfach einen steiferen Isolator?

Weil eine zu starke Erhöhung der Steifigkeit das gegenteilige Problem erzeugt.

Für ein vereinfachtes Schwingungssystem gilt:

fn=(1/2⨅)√(k/m)

Eine Erhöhung der Steifigkeit erhöht die Eigenfrequenz. Abhängig von der Erregerfrequenz kann dies die Isolationsleistung verringern.

Das praktische Ziel liegt zwischen den beiden Extremen:

Weich genug, um die erforderliche Isolation zu gewährleisten, aber steif genug, um Bewegungen zu kontrollieren und ausreichend Federweg für Stöße zu belassen.

Die richtige Balance hängt vom Gerät, der Schwingungsquelle, der Montageanordnung und der Betriebsumgebung ab.

Anzeichen dafür, dass Ihr Schwingungsisolator zu weich sein könnte

Einige Beobachtungen am installierten Gerät können helfen, ein mögliches Steifigkeitsproblem zu erkennen.

Diese Symptome bedeuten nicht automatisch, dass der Isolator falsch ist, aber sie sollten überprüft werden, bevor die Lagerung ausgetauscht wird.

Was sollte vor der Auswahl geprüft werden?

Das Gerätegewicht ist ein nützlicher Ausgangspunkt, reicht für die endgültige Auswahl jedoch selten aus.

Die tatsächliche Last an jedem Montagepunkt sollte berücksichtigt werden, insbesondere wenn der Schwerpunkt außermittig liegt. Die Betriebsfrequenz oder Drehzahl ist erforderlich, um zu verstehen, wie das Isolationssystem auf die Schwingungsquelle reagiert.

Treten Stöße auf, spielen auch die erwartete Beschleunigung, die Stoßdauer und die zulässige Bewegung eine Rolle.

Gleichzeitig sollte der verfügbare Einbauraum geprüft werden. Eine Halterung kann in einer Berechnung passend erscheinen, aber dennoch eine schlechte Wahl sein, wenn nicht genügend Bewegungsspielraum vorhanden ist.

Für die Auswahl von Drahtseilisolatoren HOAN prüft in der Regel:

Last pro Montagepunkt

Schwingungsfrequenz oder Drehzahl

Stoßbeschleunigung und -dauer

Schwerpunktlage

Montageausrichtung

verfügbarer Bauraum und Bewegungsspielraum

Das Gerätegewicht ist meist der Ausgangspunkt, nicht die endgültige Antwort.

Die richtige Balance finden

Ein Schwingungsisolator kann zu weich sein, selbst wenn seine Nennlast passend erscheint.

Zu viel statische Einfederung verringert den für Stöße verfügbaren Federweg. Eine geringe Steifigkeit kann zu übermäßigen Gerätebewegungen führen, während ungleichmäßige Belastung, ein hoher Schwerpunkt oder steife externe Verbindungen dazu führen können, dass sich das installierte System anders verhält als in der ursprünglichen Berechnung.

Das Ziel ist nicht, die geringstmögliche Steifigkeit zu wählen.

Ziel ist es, einen Isolator auszuwählen, der die erforderliche Schwingungsisolation bietet und gleichzeitig die Bewegungen in einem Bereich hält, den das Gerät und die Installation sicher aufnehmen können.