Eigenfrequenz- und Eigenformanalyse

Im Vorfeld hohe Schwingungen detektieren und somit Schäden vermeiden

Kommt es zu einer mechanischen oder akustischen Resonanzanregung, können hohe Schwingungsamplituden an Bauteilen, Rohrleitungen sowie Maschinen und Anlagen auftreten. Besonders kritisch wird es, wenn die Erregerfrequenzen mit den Eigenfrequenzen des schwingungsfähigen Systems übereinstimmen. Solche Resonanzerscheinungen können die Ursache für erhöhte Geräuschentwicklungen durch Körperschallabstrahlung oder für unzulässig hohe Bauteilschwingungen und damit verbundene Schwingungsschäden sein.

Im Rahmen einer Konstruktionsanalyse bestimmen wir die mechanischen Eigenfrequenzen und Eigenformen von Bauteilen. Dies erfolgt messtechnisch vor Ort am Bauteil und anhand von Schwingungsmodellen gemäß der Finite-Elemente-Methode. Zudem führen wir messtechnische und theoretische Untersuchungen zur Bestimmung von akustischen Eigenfrequenzen durch (z. B. Ursachenermittlung von Brummgeräuschen in Wärmetauschern). Ziel ist die Vermeidung von Resonanzeinflüssen, welche durch die Übereinstimmung der Eigenfrequenzen mit der Erregerfrequenz verursacht werden.

Treten aufgrund von Resonanzbedingungen erhöhte Schwingungen auf, sollten aufgrund der dynamischen Belastungen die Materialspannungen überprüft werden.

Unsere Leistungen im Kurzüberblick:

  • Messtechnische Eigenfrequenz- und Eigenformanalysen
  • Erstellung von Schwingungsmodellen
  • Analyse von Struktur- und Rohrleitungsschwingungen
  • Überprüfung auf Resonanzbedingungen
  • Konstruktionsberatung zur Veränderung der Eigenfrequenzen und Eigenformen
  • Berührungslose Erfassung von Oberflächenschwingungen durch Lasermesstechnik

Mit unserem Fachwissen und der umfassenden Sondermesstechnik unterstützen wir sie gerne bei der Ermittlung von Eigenfrequenzen und Struktureigenformen.

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Referenzprojekte

Rohrleitungsschwingungen am Kolbenverdichter überprüft

In einer Industrieanlage sollten zwei ca. 40 Jahre alte Kolbenverdichter durch baugleiche Verdichter ausgetauscht werden. Im Zuge der geplanten Sanierungsmaßnahme sollte u. a. die aktuelle Schwingungssituation messtechnisch überprüft werden.

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Erhöhte Schwingungen an einer Pumpenanlage gemindert

In einer Kläranlage wurden die saug- und druckseitigen Schlammleitungen zwischen zwei Faulbehältern erneuert. Nach der Inbetriebnahme der auf einer Zwischenebene positionierten Umwälzpumpen traten erhöhte Rohrleitungs- und Gebäudeschwingungen auf. Es wurden Schäden durch einen Dauerbetrieb der Anlage befürchtet.

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Maßnahmen zur Minderung der durch eine Rüttelrinne erzeugten Schwingungen an einem Stahlbau

Während des Betriebs einer drehzahlvariablen Rüttelrinne wurden erhöhte Schwingungen an der Geschossdecke und am Gebäude festgestellt. Um Schäden an Anlage und Gebäude zu verhindern und die Gesundheit der Mitarbeiter nicht durch unzulässig hohe Schwingungsbelastungen zu gefährden, sollte die Ursache der bemängelten Schwingungssituation messtechnisch ermittelt werden. Des Weiteren waren praktikable Minderungsmaßnahmen vorzuschlagen.

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Fallstudien

Versteifungsmaßnahmen an einer vertikalen Pumpe
Versteifungsmaßnahmen

Erhöhte Motorschwingungen nach Inbetriebnahme einer vertikalen Pumpe

  • Zeit- und phasenrichtige Bestimmung der maßgeblichen Schwingungsamplituden und -frequenzen an Lager- und Gehäusestellen mit einer mehrkanaligen Messtechnik.
  • Übereinstimmung von Struktureigenfrequenz und fester Drehfrequenz sowie Detektion einer biegeweichen Strukturstelle unterhalb der Motorenbefestigung.
  • Gegenüberstellung der Messwerte mit den Richtwerten der DIN 10816 – Teil 3.
  • Schwingungsminderung durch Versteifungsmaßnahmen (Veränderung der maßgeblichen mechanischen Eigenfrequenz) und Kontrollmessung.
Schüttelsiebe
Schüttelsiebe

Schwingungen im Stahlbau durch den Betrieb von Schüttelsieben

  • Erfassung der Deckenfeldschwingungen während des Einzel- und Parallelbetriebs sowie Variation der Anregungskräfte.
  • Bestimmung und Veränderung der Eigenfrequenzen der Geschossdecke.
  • Klärung der Vibrationseinwirkung auf Personen am Arbeitsplatz sowie auf den Stahlbau.
  • Ausarbeitung von kurzfristigen Maßnahmen (eingeschränkter Betrieb) sowie Vorschläge für Minderungsmaßnahmen zum Erreichen eines dauerhaften und sicheren Betriebs der Gesamtanlage ohne Einschränkungen.
Zylinderschwingungen
Zylinderschwingungen

Risse am Zylindergehäuse nach Änderung der Betriebsbedingungen

  • Zeitgleiche Erfassung der Zylinderschwingungen in drei Raumrichtungen zusammen mit der Verdichterdrehzahl.
  • Vergleich der gemessenen Effektivwerte der Schwinggeschwindigkeit mit den zulässigen Richtwerten.
  • Bestimmung der mechanischen Eigenfrequenzen des Zylinders.
  • Schwingungsminderung durch Versteifungsmaßnahmen (Veränderung der maßgeblichen mechanischen Eigenfrequenz) und Kontrollmessung.