Einsatz der Simulation zur Pulsations- und Geräuschminderung hydraulischer Anlagen

Die Verdrängerpumpen sind oft die Hauptgeräuschquellen in Hydrauliksystemen, wobei große innere Wechsellasten Schwingungen und Geräusche verursachen. Förderstromschwankungen breiten sich als Flüssigkeitsschall über das Leitungssystem aus und führen an anderen Bauteilen zu Schwingungen und Schallabstrahlung. Diese Arbeit demonstriert, wie simulationstechnische Werkzeuge zur Reduzierung von Pumpenschwingungen und Pulsationsübertragung eingesetzt werden können. Mithilfe der Finite-Elemente-Methode wird das Schwingungsverhalten einer Axialkolbenpumpe unter Berücksichtigung der dynamischen Kräfte und Momente, die aus den Zylinderdrücken resultieren, berechnet. Die Simulationsergebnisse werden mit experimentellen Schwingungsanalysen verglichen. Das Berechnungsverfahren dient der Entwicklung von Optimierungsmaßnahmen durch Strukturmodifikationen. Für die Pulsationsübertragung werden Simulationsmodelle für Rohr- und Schlauchleitungen erstellt und in das Hydraulik-Simulationsprogramm DSHplus integriert. Diese Modelle werden durch den Vergleich mit experimentell ermittelten Pulsations-Übertragungsfunktionen verifiziert. Abschließend wird der Einsatz der Modelle zur Berechnung und Optimierung des Übertragungsverhaltens hydraulischer Systeme anhand eines Anwendungsbeispiels demonstriert. Pulsationsmessungen am realen System bestätigen die Effektivität der simulationstechnisch entwickelten Optimierungsmaßnahmen.