ContiTech Schwingmetall Presse

Hannover, August 2009.Federungssysteme müssen gut aufeinander abgestimmt sein • Mobile Messausrüstung von ContiTech Vibration Control untersucht Industriefahrzeuge

Industriefahrzeuge zeigen in der Praxis mitunter ein anderes Schwingungsverhalten als bei der Entwicklung errechnet wurde. Statt der gewünschten Schwingungsisolation treten dann möglicherweise sogar Resonanzeffekte auf, die Schwingungen sogar verstärken. Ein Konstruktionsfehler liegt dabei nicht zwangsläufig vor. Manchmal reichen auch schon geänderte Umweltbedingungen, zum Beispiel andere Bodenverhältnisse im Einsatz als auf dem Prüfstand, um das Schwingungsverhalten des Fahrzeuges zu beeinflussen. Die Folge sind höhere mechanische Belastungen für Bauteile und eine höhere Schwingungsbelastung für den Bediener im Einsatz. Die Federungssysteme des Fahrzeugs müssen gut aufeinander abgestimmt sein. Bei normalem Einsatz sollten Federungen in der Regel nicht an den oberen oder unteren Endlagen anschlagen. Die dann stark zunehmende Progression der Federsteifigkeit bedeutet eine zusätzliche Belastung, zum Beispiel für den Rücken des Fahrers.

Der Gesetzesgeber hat ein Auge auf Schwingungen am Arbeitsplatz: Die EU-Richtlinie Vibration/2002/44/EG gilt seit März 2007 auch als deutsches Recht. Sie legt verbindliche Grenzwerte für den Bereich der Hand-Arm-Schwingungen und auch für Ganzkörperschwingungen fest. Dem Hersteller bleibt nichts anderes übrig, als den Ursachen der Schwingungsbelastung auf den Grund zu gehen und Maßnahmen zu ergreifen, diese zu reduzieren.

Mobile Messtechnik von ContiTech ermittelt Problemstellen

ContiTech Vibration Control ist bei der Ursachenanalyse mit einem besonderen Service behilflich. Die Experten für Schwingungsminderung bieten ihren Kunden einen mobilen Messservice an, mit dem schwingungsrelevante Komfortverbesserungen in Prototypen und Serienfahrzeugen ermittelt werden können. Der Hersteller von schwingungs- und geräuschoptimierenden Lagerelementen für Anlagen, Fahrzeugkabinen, Maschinen und Motoren verfügt über eine mobile Messeinrichtung, mit dem die Schwingungsdynamik von Anlagen und Fahrzeugen beim Kunden vor Ort analysiert werden können. Sie ermöglicht dabei Messungen an Fahrzeugen, die in Betrieb sind. „Wir können somit Fahrzeuge unter realen Bedingungen auf ihr Schwingungsverhalten untersuchen, den Ursachen für ungewünschte Vibrationen vor Ort auf den Grund gehen und Maßnahmen zur Schwingungsdämmung und -dämpfung vorschlagen“, erklärt Jens Hoffmann, Branchenmanager Industriefahrzeuge, ContiTech Vibration Control. „Genauso gut lassen sich Neuentwicklungen schon im frühen Prototypenstadium analysieren und somit wertvolle Erkenntnisse für die weitere Entwicklung ermitteln.“

Schwingungstests unter realen Bedingungen

Das Messsystem besteht aus einem tragbaren und WLAN-fähigen Messdatenerfassungsgerät, ein- und triaxialen Sensoren zur Schwingungsmessung, Mikrofonen für die Schallpegelmessungen und einem Laptop für die Analyse der Messdaten. Das Messdatenerfassungssystem verfügt über acht Messkanäle mit einer hohen Abtastrate pro Kanal. „Mit dem Messsystem sind wir in der Lage, umfangreiche Messungen vorzunehmen. Damit können wir die unterschiedlichsten Schall- und Schwingungsemissionen eines Fahrzeuges analysieren, um so den Verursacher von Luft und Körperschall sowie Vibrationen zu benennen, beziehungsweise Empfehlungen auszusprechen, wie diese neutralisiert werden können“, erklärt Physik-Ingenieur Norbert Garbers, ContiTech Vibration Control. Ergänzt wird das Prüfsystem durch Impulshammer zur Anregung von modalen Eigenschwingungen vom Fahrzeug und ein Kleinhammerwerk (System Gösele) zur Körperschallanregung im Fahrzeug. Für Spezialfälle sind Geophone für die Aufnahme von Schwinggeschwindigkeiten vorhanden. „Im Normalfall wird die Schwingung als Beschleunigung gemessen, manchmal erfordern aber Normen und Vorschriften, dass die Schwingungen zum Beispiel im Gebäude als Schwinggeschwindigkeit gemessen werden“, sagt Garbers.

Bei der Vor-Ort-Messung werden Messdatenerfassungsgerät, Mikrofone und Sensoren im Fahrzeug positioniert und miteinander verkabelt. Messgerät und Laptop sind über ein WLAN-Netz miteinander verbunden. So kann das Fahrzeug auf einer Teststrecke getestet werden, anstatt nur auf einem Prüfstand. Die Datenerfassung lässt sich dabei auf zwei unterschiedlichen Wegen starten – entweder indirekt, wenn ein Messwert einen vorher definierten Grenzwert überschreitet, oder aber direkt und handgesteuert über einen Schaltknopf am Messgerät. Beide Methoden können am Laptop eingestellt werden. Vorteil der Datenübertragung mit WLAN ist, dass die in Echtzeit übermittelten Messdaten am Rechner sofort einen ersten Eindruck von der vorhandenen Situation vermitteln.

Dank des autarken Messsystems lassen sich diverse Situationen aus der Praxis testen – etwa der Leerlaufbetrieb, sowie Arbeits- und Fahrbetrieb. Damit die Tests vor Ort reibungslos verlaufen können, klären die Fachleute bei ContiTech Vibration Control schon im Vorfeld den Messumfang und wie die Messungen vor Ort durchgeführt werden können. „Unser Prüfszenario ist vielfältig. Wir können beispielsweise die Funktionalität eines Prototypen testen, die Leistungsfähigkeit verschiedener Lager miteinander vergleichen oder prüfen, ob eine Produktoptimierung erfolgreich gewesen ist“, sagt Branchenmanager Hoffmann, der diese Tests beim Kunden selber durchführt.

Lösungen auch für komplexe Anforderungen

Gemessen wird in der Regel an einem Tag. Die Auswertung erfolgt dann zeitnah durch die ContiTech-Ingenieure. Dazu wird der Ist-Zustand anhand der erfassten Werte genau analysiert, und daraus dann das Optimierungspotenzial ermittelt. „Dazu bilden wir am Rechner ein Modell ab, das dem Ist-Zustand des getesteten Fahrzeugs gleicht. Wir haben die Möglichkeit, das Modell als komplexes Mehrkörpersystem abzubilden, wodurch beispielsweise ganze Fahrzeuge simuliert werden können“, so Garbers. Die Analyseergebnisse werden dokumentiert und danach dem Kunden zusammen mit einem Verbesserungsvorschlag zur weiteren Verwendung übergeben.

Mit dem Prüfverfahren sind die Ingenieure von ContiTech in der Lage, auch für komplexe Anforderungen optimierte Lösungen anzubieten. Ein Hersteller beispielsweise hatte bei einem seiner Fahrzeugtypen störende Anregungen bei einer bestimmten Frequenz identifiziert. „Nach einer komplexen Testreihe konnten wir den Abtrieb für eine Hydraulikpumpe am Motor als Verursacher identifizieren“, erklärt Garbers. Dazu hatte das Testteam Triaxsensoren am Motor, oberhalb der Motorlager, sowie unterhalb und innerhalb der Kabine angebracht. „Wir stellten dabei fest, dass die Kabine zu steif gelagert war und empfahlen dem Kunden, Hydrolager für die Kabinenlagerung zu verwenden.“

Nachfrage steigt

Der Bedarf nach solchen Prüfverfahren ist gestiegen, die Kundennachfrage ist groß. Das mobile Messequipment von ContiTech Vibration Control ist oft im Einsatz: „In den vergangenen Jahren haben die Anfragen zugenommen“, weiß Branchenmanager Jens Hoffmann. Dabei wurden so unterschiedliche Fahrzeuge wie Bagger, Radlader, Mobilkrane oder Gabelstapler geprüft. Aber auch zur Messung in stationären Anlagen und Maschinen wird diese Ausrüstung eingesetzt.