Prognose und Optimierung von Getriebeschwingungen an der Schnittstelle zum Fundament

Lärm gilt in der heutigen Zeit als eine große Belastung für Mensch und Umwelt. Die Anforderungen an das akustische Verhalten von Getrieben resultieren sowohl aus den gesetzlichen Vorschriften bzgl. Geräuschemission, Umwelt- und Arbeitsschutz als auch aus den industriellen Ansprüchen an Komfort. Daher stellt für die industrielle Anwendung die Körperschallabstrahlung eines Getriebes ein Qualitätsmerkmal für die Beurteilung des Geräuschverhaltens dar und kann somit u. a. auch als Kaufkriterium gegenüber Konkurrenzprodukten angesehen werden. In vielen Fällen stellt die Übertragung von Vibrationen in Form von Körperschall ein besonderes Problem dar. Durch die zum Teil konstruktiv bedingte starre Ankopplung von Bauteilen an den Maschinenrahmen können Schwingungen mit geringer Abschwächung über weite Strecken geleitet werden und für unerwünschte Abstrahlung sorgen. Eine Betrachtung des Körperschallverhaltens ist zur effektiven Lärmbekämpfung daher unumgänglich. In einem Antriebsstrang lassen sich verschiedene Arten von Vibrationsquellen mit unterschiedlichen Charakteristika identifizieren. So sind beispielsweise bei Verbrennungsmotoren schmalbandige, zur Drehzahl proportionale Erregungen typisch. Bei Asynchronmotoren induziert die periodisch wechselnde Netzfrequenz Anregungen bei weitestgehend konstanter Frequenz. Als weitere wichtige Vibrationsquelle sind Zahnradgetriebe zu nennen. Durch die über den Wälzweg veränderliche Zahnsteifigkeit ergibt sich im Betrieb ein parametererregter Schwinger, der schmalbandige Anregungen in das System leitet. Die Einhaltung der akustischen Emissionsgrenzwerte wird dem Kunden vom Getriebehersteller beim Verkauf vertraglich zugesichert und kann somit auch als ein Kaufkriterium angesehen werden. Um diese Grenzwerte einzuhalten, ist es oft schon in der frühen Konzeptionsphase für ein neues Getriebe notwendig, Prognosen für das Körperschallverhalten abgeben zu können. Im Bereich der Kleinserien- und Einzelfertigung von Getrieben gibt es keine Möglichkeit, Messergebnisse für jeden Prototypen zu ermitteln, auf die sich eine Prognose in der frühen Projektphase stützen kann. Das liegt daran, dass bisher der entsprechende Getriebetyp noch nicht in der speziellen Ausführung gefertigt wurde. Jedoch können bei Fehleinschätzungen erhebliche Zusatzkosten aufgrund aufwändiger Nacharbeiten zur Lärmminderung am auskonstruierten Getriebe erfolgen.