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Eigenfrequenz- und Eigenformanalyse

Resonanzen erkennen und Schwingungsschäden vermeiden

Resonanzanregungen zählen zu den häufigsten Ursachen für erhöhte Schwingungen in Maschinen, Stahlbaukonstruktionen und Rohrleitungssystemen. Stimmen Betriebsanregungen mit den Eigenfrequenzen eines Systems überein, entstehen überhöhte Schwingamplituden und eine unzulässige Vibrationsbelastung. Die Folgen reichen von Lockerungen und Rissbildung bis zu strukturellen Schäden an Tragwerken, Fundamenten oder Aggregaten.

Unser Vorgehen:

Im Rahmen fundierter Schwingungsanalysen ermitteln wir Eigenfrequenzen und Eigenformen von Bauteilen, Stahlkonstruktionen und kompletten Anlagen. Grundlage sind präzise Schwingungsmessungen sowie experimentelle Modalanalysen unter realen Randbedingungen. Ergänzend führen wir rechnergestützte Untersuchungen mittels Finite-Elemente-Methoden durch, um das dynamische Strukturverhalten detailliert abzubilden.

Neben mechanischen Eigenschwingungen analysieren wir bei Bedarf auch akustische Eigenfrequenzen, wenn Luft- oder Hohlraumresonanzen das Schwingungs- oder Geräuschverhalten beeinflussen. Die strukturierte Vibrationsanalyse ermöglicht es, kritische Resonanzzustände eindeutig zu identifizieren und konstruktive Schwachstellen nachvollziehbar zu bewerten.

Sie suchen professionelle Hilfe bei der Ermittlung von Eigenfrequenzen und Struktureigenformen?

Im Rahmen einer technischen Vibrationsdiagnose entwickeln wir konkrete Maßnahmen zur Entkopplung, Versteifung oder Dämpfung von Strukturen. Ziel ist die sichere dynamische Auslegung und die langfristige Stabilität Ihrer Konstruktion oder Anlage.

Unsere Leistungen im Kurzüberblick:

Wir bieten Ihnen umfassende Unterstützung bei der präzisen Ermittlung von Eigenfrequenzen und Struktureigenformen.

  • 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
Erstellung von Schwingungsmodellen
Erstellung von Schwingungsmodellen
Eigenfrequenz- und Eigenformanalysen
Eigenfrequenz- und Eigenformanalysen
Messtechnische Bestimmung der Eigenfrequenz und Eigenformen
Messtechnische Bestim­mung der Eigenfrequenz und Eigenformen
Messtechnische Überprüfung der vorgeschlagenen Minderungsmaßnahmen
Messtechnische Überprüfung der Minderungsmaßnahmen

Verlassen Sie sich auf unsere Expertise, um potenzielle Schwachstellen frühzeitig zu erkennen und effektive Lösungen zu entwickeln. Kontaktieren Sie uns für maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Anforderungen.

Kontaktieren Sie uns

Bei erhöhten Schwingungen aufgrund von Resonanzbedingungen ist eine Überprüfung der Materialspannungen aufgrund der dynamischen Belastungen empfehlenswert.

Hier erfahren Sie mehr dazu:

Dynamische und statische Lasten

Referenzprojekte

Erhöhte Schwingungen an einer Pumpenanlage gemindert
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Erhöhte Schwingungen an einer Pumpenanlage gemindert

Nach der Erneuerung von Schlammleitungen in einer Kläranlage traten erhöhte Rohrleitungs- und Gebäudeschwingungen im Bereich der Umwälzpumpen auf. Im Rahmen einer schwingungstechnischen Untersuchung wurden Schwingungsmessungen an Pumpen, Rohrleitungen und der Geschossdecke sowie Druckpulsationen im Fördermedium erfasst. Die Analyse zeigte eine Resonanz zwischen Pumpendrehfrequenz und mechanischen Eigenfrequenzen der Struktur. Durch gezielte Maßnahmen zur Reduzierung der pulsationsbedingten Anregung konnten die Schwingungen deutlich vermindert und ein störungsfreier Anlagenbetrieb erreicht werden.

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

Beim Betrieb mehrerer Vibrationsrinnen auf einer Stahlträger-Geschossdecke traten erhöhte Struktur- und Gebäudeschwingungen auf. Durch Schwingungsmessungen sowie eine Eigenfrequenzanalyse des Stahlbaus mittels FEM wurde eine Resonanz zwischen der Anregungsfrequenz der Unwuchtmotoren und der Eigenfrequenz der Decke bei etwa 9,9 Hz identifiziert. Zur Minderung der Schwingungen wurden die Vibrationsrinnen auf einer schwingungsentkoppelten Sperrmasse (Zweimassenschwinger) montiert. Dadurch reduzierte sich die Schwinggeschwindigkeit des Stahlbaus deutlich.

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Schwingungsprobleme an einer drehzahlvariablen Vertikalpumpe nach einem Motorwechsel
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Schwingungsanalyse einer Vertikalpumpe zur Reduzierung von Betriebsschwingungen

Nach einem Motorwechsel traten an einer drehzahlvariablen Vertikalpumpe erhöhte Betriebsschwingungen auf. Zur Ursachenanalyse wurden Schwingungsmessungen an Motor, Fundament und Pumpengehäuse sowie eine Eigenfrequenzanalyse der Gesamtstruktur durchgeführt. Die Untersuchung zeigte eine Resonanz zwischen Antriebsfrequenz und mechanischer Eigenfrequenz des Systems. Durch konstruktive Maßnahmen zur Versteifung des Pumpengehäuses konnten die Schwingungen deutlich reduziert und ein sicherer Dauerbetrieb der Anlage ermöglicht werden.

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Messung von Bodenerschütterungen zur Sicherstellung des ungestörten Betriebs einer geplanten Anlage
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Bodenerschütterungsmessung zur Bewertung von Schwingungen in Produktionshallen

Für die Aufstellung einer schwingungsempfindlichen Wiegevorrichtung wurden die Bodenerschütterungen in einer Produktionshalle messtechnisch untersucht. Während des Betriebs von Stahlpressen sowie bei Staplerfahrten wurden Schwinggeschwindigkeiten und Frequenzen des Hallenbodens erfasst und mit den Vibration-Criteria-Curves (VC-A) sowie VDI 2038 bewertet. Die Messungen zeigten eine Überschreitung der zulässigen Schwingwerte. Zur Sicherstellung eines störungsfreien Anlagenbetriebs wurde eine Schwingungsentkopplung mittels elastisch gelagertem Fundamentblock empfohlen.

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Brummgeräusche einer Rauchgasreinigungsanlage beseitigt
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Tieffrequente Brummgeräusche in einer Rauchgasreinigungsanlage durch Resonanz im Rauchgaskanal

In einer Rauchgasreinigungsanlage traten unter bestimmten Betriebsbedingungen tieffrequente Brummgeräusche sowie erhöhte Schwingungen des Rauchgaskanals auf. Im Rahmen einer messtechnischen Untersuchung wurden Kanalwandschwingungen, Druckpulsationen im Rauchgas sowie Schalldruckpegel erfasst. Die Analyse zeigte eine akustische Resonanz des Rauchgaskanals, angeregt durch Wirbelablösungen an den Rohrbündeln eines Wärmetauschers. Durch gezielte Maßnahmen zur Vermeidung der Resonanzanregung und Druckpulsationen konnten die Schwingungen und Geräusche der Anlage dauerhaft beseitigt werden.

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Erschütterungsuntersuchungen für den Neubau eines Forschungsgebäudes – Prognose, Messung, Beurteilung und Minderung
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Erschütterungsuntersuchungen für den Neubau eines Forschungsgebäudes – Prognose, Messung, Beurteilung und Minderung

Für den Neubau eines Forschungsgebäudes mit hochsensiblen Laborgeräten wurden Schwingungs- und Erschütterungsuntersuchungen durchgeführt. Ziel war die Bewertung externer Erschütterungseinwirkungen auf Gebäude und Laborgeräte. Dazu wurden Schwingungsmessungen, Erschütterungsprognosen sowie Gebäudesimulationen durchgeführt und mit Vibration-Criteria-Curves und DIN 4150 bewertet. Auf dieser Grundlage wurden Maßnahmen zum Erschütterungsschutz und zur schwingungsarmen Aufstellung empfindlicher Geräte entwickelt.

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Selbsterregte Schwingungen in Feuerungen Brennkammer Kraftwerk
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Ursachenanalyse erhöhter Schwingungen während des Parallelbetriebs von Ölbrennern im Heizkraftwerk einer Abfallverbrennungsanlage

Nach der Wiederinbetriebnahme einer Abfallverbrennungsanlage traten beim Parallelbetrieb zweier Ölbrenner starke Druckpulsationen und Schwingungen im Feuerraum auf. Durch Druck- und Schwingungsmessungen im Brennraum und an der Kesselstruktur wurde festgestellt, dass selbsterregte thermoakustische Schwingungen die Ursache der Dröhn-Geräusche und Anlagenvibrationen waren. Auf Basis der Messergebnisse wurden betriebliche und konstruktive Maßnahmen zur Stabilisierung der Verbrennung entwickelt.

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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.