Geräuschlose Dichtungen bevorzugt

(Bild: HAW München)

26.11.2018 Geräuschlose Dichtungen bevorzugt

Das Prandtl-Tomlinson-Reibungs-Modell als Erklärungsversuch von Geräuschentwicklungen an Gleitringdichtungen – Teil 1: Grundlagen

von Professor Dr. Peter Waidner (Hochschule für angewandte Wissenschaften München)

Geräusche, verursacht durch Dichtungen, kommen nicht allzu häufig vor. Wenn Dichtungen in der Praxis „quietschen“, ist die Lösung dieses Problems oft mit erheblichem Aufwand verbunden. Besser man berücksichtigt dies vorher.

Geräusche entstehen durch Reibung. Die klassische Reibungstheorie und das Verhalten nach Sommerfeld (beschrieben durch die Stribeck-Kurve) gelten auch für Gleitringdichtungen. Der Stick-Slip-Effekt im ersten abfallenden Bereich der Stribeck-Kurve zwischen Haft- und Gleitreibung ist meist technisch unerwünscht, aber nicht immer vermeidbar. Ist eine Vermeidung des Stick-Slip-Effekts durch
entsprechende Schmierung nicht möglich, so kann durch eine Veränderung der schwingungstechnischen
Kennwerte (Feder und/oder Masse) sowie eine schwingungsdämpfende Konstruktion oder die Wahl von Werkstoffen mit Eigendämpfung die Wirkung abgemildert werden.

Ungünstige Schmierverhältnisse, insbesondere unter Mischreibungszustand und damit im zweiten abfallenden Bereich der Stribeck-Kurve bei nennenswerten Geschwindigkeiten, führen zu Drag-Stick-Slip und können bekannterweise selbsterregte periodische, aperiodische oder stochastische Bauteilschwingungen erzeugen, die auf freie Bauteiloberflächen übertragen werden können und dort
zu Schallemissionen führen können. Negative Auswirkungen können bei Führungen, Lagern oder anderen reibenden Maschinenelementen, wie z.B. Bewegungsspindeln, beobachtet werden und führen neben der unerwünschten Geräuschentwicklung zu Schwingungsschäden an den Bauteilen infolge von
Dauerbrüchen oder Riffelbildung von Linearführungen an den reibenden Oberflächen oder zur Polygonisation von Rädern im Rad-Schiene-Kontakt. Störgeräusche wie das Quietschen der Tafelkreide, ratternde Scheibenwischer oder Bremsenquietschen sind reichlich untersucht und darüber hinaus sind
auch weitere Beispiele dieses Phänomens allgemein bekannt. Aber auch Gleitringdichtungen können  Störgeräusche verursachen: Ein Beispiel sind die Kühlwasserpumpen von Kfz. Sie können unter
spezifischen Betriebszuständen – insbesondere im Leerlauf der Verbrennungs-Motoren – nach einer bestimmten Betriebszeit von einigen hundert Stunden (meist nach einem „normalen“ Einlauf) unangenehm quietschende, pfeifende, heulende, zwitschernde, brummende oder andere Geräusche verursachen.