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Formelsammlung und Berechnungsprogramme
Maschinen- und Anlagenbau

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Update:  26.11.2020

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Dieser Band beschreibt das Ausmaß von Lärmwirkungen mit Hilfe objektivierbarer Einflussfaktoren.




Grundlagen zur Technischen Akustik.


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Schallkomponenten

Mit den folgenden Pegelgleichungen, können die Schallemissionen verschiedenen Schallkomponenten abgeschätzt werden.


Hinweis

In dieser Formelsammlung steht f√ľr die Funktion log der Zehnerlogarithmus, z. B. log(100) = 2
Heute wird der Zehnerlogarithmus auch mit der Funktion lg oder lg10 bezeichnet.
Der nat√ľrliche Logarithmus ist mit der Funktion ln bezeichnet, z. B. ln(2) = 0,693.

Schallpegel von Motoren

E-Motor Niederspannung [1]

Schallpegel eines Elektr. Niederspannungsmotors. Angaben sind nur Näherungswerte.


Schallpegel E-Niederspannungsmotor
L WA = Schallleistungspegel (dB(A))
P N = Motorleistung (kW) - 1...3000 kW
L WA = Schallleistungspegel (dB(A))
P N = Motorleistung (kW) - 1...3000 kW
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E-Motor Hochspannung [1]

Schallpegel eines Elektr. Hochspannungsmotors. Angaben sind nur Näherungswerte.


Schallpegel E-Hochspannungsmotor
L WA = Schallleistungspegel (dB(A))
P N = Motorleistung (kW)
L WA = Schallleistungspegel (dB(A))
P N = Motorleistung (kW)
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Dieselmotor [2]

Schallabstrahlung vom Motorblock.


Dieselmotor
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = Nennleistung (kW)
N   = Nenndrehzahl (1/min)
n   = Drehzahl (1/min)
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Dieselmotor - 3,3 ‚ȧ P ‚ȧ 50 kW - n = 3000 /min - [3]

Schallabstrahlung vom Motorblock.


Dieselmotor
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = Nennleistung (kW)

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Dieselmotor - 27 ‚ȧ P ‚ȧ 414 kW - n = 1500 /min - [3]

Schallabstrahlung vom Motorblock.


Dieselmotor
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = Nennleistung (kW)
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Dieselmotor - 175 ‚ȧ P ‚ȧ 7400 kW - n = 12000‚Ķ2600 /min - [3]

Schallabstrahlung vom Motorblock und serienmäßig bedämpftes Ansauggeräusch.


Dieselmotor
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = Nennleistung (kW)
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Auspuff Automotor [2]

Auspuffgase werden in Abh√§ngigkeit von der √Ėffnungsfrequenz der Ausla√üventile periodisch ausgesto√üen.


Auspuff Automotor
LW = unbewerteter Schallleistungspegel (dB)
f   = Ventil√∂ffnungsfrequenz (s)
n   = Drehzahl (1/min)
Z   = Zylinderzahl (-)
S   = Ventil√∂ffnungsquerschnitt (m2)
LW = unbewerteter Schallleistungspegel (dB)
f   = Ventil√∂ffnungsfrequenz (s)
n   = Drehzahl (1/min)
Z   = Zylinderzahl (-)
S   = Ventil√∂ffnungsquerschnitt (m2)


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Schallpegel von Maschinen

Zahnradgetriebe [2]

Die Ger√§uschemision h√§ngt ab von der √ľbertragenen Leistung und der Fertigungsg√ľte.


Zahnradgetriebe
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
K   = -5 dB - hohe Fertigungsg√ľte
K   = 0 dB - normale Fertigungsg√ľte
K   = +10 dB - schlechte Fertigungsg√ľte
P   = √ľbertragbare Leistung (kW)
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
K   = -5 dB - hohe Fertigungsg√ľte
K   = 0 dB - normale Fertigungsg√ľte
K   = +10 dB - schlechte Fertigungsg√ľte
P   = √ľbertragbare Leistung (kW)
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Drehbank [2]

Breitbandige Grundgeräusche werden vom Antrieb und Getriebe erzeugt.


Drehbank
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
K   = 0 dB - ohne Zerspanvorgang
K   = 20 dB - mit Zerspanvorgang
P   = aufgenommene Leistung (kW)
N   = max. m√∂gliche Spindeldrehzahl (1/min)
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Fräsmaschine [2]


Fräsmaschine
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = aufgenommene Leistung (kW)
N   = max. Drehzahl (1/min)
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = aufgenommene Leistung (kW)
N   = max. Drehzahl (1/min)
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Kreiselpumpe [1]

Schallpegel einer Kreiselpumpe. Angaben sind nur Näherungswerte.


Schallpegel Kreiselpumpe
L WA = Schallleistungspegel (dB(A))
P N = Motorleistung (kW)
L WA = Schallleistungspegel (dB(A))
P N = Motorleistung (kW)
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Ventilator [2]

Die Geräuschentwicklung hängt vom Konstruktionsprinzip ab.


Ventilator
LW = unbewerteter Schallleistungspegel (dB)
K   = 2,5 dB - Radialventilatoren mit r√ľckw√§rts gekr√ľmmten Schaufeln
K   = 11,8 dB - Axialventilatoren bis zu mittleren Druckdifferenzen
V   = Volumenstrom (m3/s)
őĒp   = Druckdifferenz (Pa)
U   = Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades (m/s)
D   = Laufraddurchmesser (m)


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Luftk√ľhler [2]

Sonderform des Axialventilators, langsam laufender Ventilator.


Luftk√ľhler
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = aufgenommene Leistung (kW)
U   = Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades (m/s)
D   = Laufraddurchmesser (m)
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Heizkessel [2]

Das Geräusch von Heizkessel wird bestimmt vom Volumendurchsatz des Brennstoffes un der Art des Brenners.


Heizkessel
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
K   = 107 dB - f√ľr selbstansaugende Brenner
K   = 95 dB - f√ľr zwangsbel√ľftete Brenner
P   = Heizleistung (MW) (g√ľltig f√ľr P > 1 MW)
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
K   = 107 dB - f√ľr selbstansaugende Brenner
K   = 95 dB - f√ľr zwangsbel√ľftete Brenner
P   = Heizleistung (MW) (g√ľltig f√ľr P > 1 MW)
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Holzbearbeitungsmaschine [2]

Im Leerlauf wird √ľberwiegend ein tonales Ger√§usch bei gerader Messerwelle abgestrahlt. Eine Drallmesserwelle senkt den tonalen Anteil und macht das Ger√§usch breitbandiger.


Holzbearbeitungsmaschine
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
K   = 75 dB - gerade Messerwelle
K   = 63 dB - Drallmesserwelle
N   = max. m√∂glich Drehzahl (1/min)
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
K   = 75 dB - gerade Messerwelle
K   = 63 dB - Drallmesserwelle
N   = max. m√∂glich Drehzahl (1/min)
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Kolbenverdichter [2]

Die Gehäuseabstrahlung wird von den mechanischen Vorgängen in der Maschine bestimmt.


Kolbenverdichter
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = aufgenommene Leistung (kW)
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = aufgenommene Leistung (kW)
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Turboverdichter [2]

Die Schallabstrahlung vom Gehäuse wird von den instationären Strömungsvorgängen im Inneren bestimmt.


Turboverdichter
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = aufgenommene Leistung (kW)
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = aufgenommene Leistung (kW)


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Schallwerte von Ventilatoren

Abschätzung der Gesamtschallleistung von Ventilatoren

Der nach dieser Formel ermittelte Gesamtschallleistungspegel dient nur f√ľr eine Absch√§tzung. Dieser Wert tritt auch nur ein, wenn der Ventilator im optimalen Betriebspunkt betrieben wird d. h. bei maximalem Wirkungsgrad. Die genauen Werte sind aus den Technischen Datenbl√§ttern der Hersteller zu entnehmen.


Ventilatordaten Schallwerte Formel
L w = Gesamtschallleistungspegel (dB) ¬Ī 4 dB
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
őĒp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
L w = Gesamtschallleistungspegel (dB) ¬Ī 4 dB
V = Volumenstrom (m¬≥/s) 
őĒp t = Totaldruckerh√∂hung (Pa)
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Ermittlung des Oktavleistungspegels

Zur Ermittlung des frequenzbezogenen Oktavleistungspegels sind die folgenden Werte bei den einzelnen Frequenzwerten vom Gesamtleistungspegel abzuziehen.


Venti­lator­typ Pegel­differenz (dB) bei Oktav­frequenz (Hz)
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Typ 1 2 7 12 17 22 27 32 37
Typ 2 9 8 7 12 17 22 26 31
Typ 3 9 8 7 7 8 10 14 18

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Typ 1 = Radial Ventilator Trommell√§ufer mit vorw√§rts gekr√ľmmter Beschaufelung
Typ 2 = Radial Hochleistungsventilator mit r√ľckw√§rts gekr√ľmmter Beschaufelung
Typ 3 = Axial Ventilator

Beispiel: Axialventilator V=10 m³/s - pt=2000 Pa
Gesamtschallleistungspegel Lw = 37+10*log(10)+20*log (2000)= 113 dB

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Gesamt­schall­leistung Lw (dB) 113 113 113 113 113 113 113 113
Spez. Schall­leistung Typ 3 (dB) 9 8 7 7 8 10 14 18
Oktav Leistungs­pegel (dB) 104 105 106 106 105 103 99 95

Weitere Links:
Berechnung des Gesamtschallpegels mit A-Bewertung

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Einfluss der Ventilatordrehzahl auf den Geräuschpegel

√Ąnderung des Schallpegels bei √Ąnderung der Ventilatordrehzahl.


Ventilatordaten Schalländerung Formel
őĒL = Schallpegel√§nderung (dB)  
n = neue Drehzahl (1/min) 
n 0 = Nenndrehzahl (1/min)
őĒL = Schallpegel√§nderung (dB)  
n = neue Drehzahl (1/min) 
n 0 = Nenndrehzahl (1/min)
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Drehfrequenz eines Ventilators (Hauptstörfrequenz)


Ventilatordaten Drehfrequenz Formel
f D = Drehfrequenz (Hz) 
Z = Schaufelanzahl des Ventilators (-) 
n = Drehzahl (1/min) 
f D = Drehfrequenz (Hz) 
Z = Schaufelanzahl des Ventilators (-) 
n = Drehzahl (1/min) 


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Schallpegel von sonstigen Schallquellen

L√ľftungsgitter [2]

Bei der Anstr√∂mung von L√ľftungsgitter werden die Gitterelemente umstr√∂mt.


L√ľftungsgitter
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
S   = Gitterfl√§che (m2)
ő∂   = Druckverlustbeiwert des Gitters (-)
u   = Str√∂mungsgeschwindigkeit (m/s)
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Sicherheitsventil [2]

Pegel der an der Ausblasöffnung emittierten Schallleistung.


Sicherheitsventil
LW = unbewerteter Schallleistungspegel (dB)
m   = Massenstrom (t/h)
p   = Kesseldruck (bar)
T   = Kesseltemperatur (T)
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Druckluftd√ľse [2]


Dauernd arbeitende Druckluftauslässe.

Druckluftd√ľse

Periodisch arbeitende Druckluftausl√§sse f√ľhren zus√§tzlich in Abh√§ngigkeit von der Periodendauer zu Pegelspitzen.

Druckluftd√ľse
LW = unbewerteter Schallleistungspegel (dB)
V   = Volumenstrom (m3/s)
S   = D√ľsenfl√§che (m2)
T 0 = Periodendauer (s)
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Heiße Abgasstrahlen [2]

Die Schallabstrahlung von heißen Abgasen, die mit hoher Strömungsgeschwindigkeit ausströmen (z. B. Strahltriebwerke), ist im Wesetlichen von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig.


Heiße Abgasstrahlen
LW = unbewerteter Schallleistungspegel (dB
ŌĀ   = Dichte im Quellgebiet (kg/m3)
u   = Str√∂mungsgeschwindigkeit (m/s)
S   = Austrittsfl√§che (m2)
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Transformator [2]


Transformator
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = elektrische Leistung (105 kW)
LWA = A-bewerteter Schallleistungspegel (dB(A))
P   = elektrische Leistung (105 kW)
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Schallpegeländerung

Dieselmotor - Schallpegeländerung durch Drehzahländerung

√Ąnderung des Schallpegels eines Dieselmotors bei Drehzahl√§nderung. Angaben sind nur N√§herungswerte.


Schallpegeländerung Dieselmotor
őĒ L = Pegel√§nderung (dB)‚Äā
n 1 = Ausgangsdrehzahl (1/min)‚Äā
n 2 = Neue Drehzahl (1/min)‚Äā
őĒ L = Pegel√§nderung (dB)‚Äā
n 1 = Ausgangsdrehzahl (1/min)‚Äā
n 2 = Neue Drehzahl (1/min)‚Äā
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Viertakt Ottomotor - Schallpegeländerung durch Drehzahländerung

√Ąnderung des Schallpegels eines Viertakt Ottomotors bei Drehzahl√§nderung. Angaben sind nur N√§herungswerte.


Schallpegeländerung Ottomotor-4 Takt
őĒ L = Pegel√§nderung (dB)‚Äā
n 1 = Ausgangsdrehzahl (1/min)‚Äā
n 2 = Neue Drehzahl (1/min)‚Äā
őĒ L = Pegel√§nderung (dB)‚Äā
n 1 = Ausgangsdrehzahl (1/min)‚Äā
n 2 = Neue Drehzahl (1/min)‚Äā
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Zweitakt Ottomotor - Schallpegeländerung durch Drehzahländerung

√Ąnderung des Schallpegels eines Zweitakt Ottomotors bei Drehzahl√§nderung. Angaben sind nur N√§herungswerte.


Schallpegeländerung Ottomotor-2 Takt
őĒ L = Pegel√§nderung (dB)‚Äā
n 1 = Ausgangsdrehzahl (1/min)‚Äā
n 2 = Neue Drehzahl (1/min)‚Äā
őĒ L = Pegel√§nderung (dB)‚Äā
n 1 = Ausgangsdrehzahl (1/min)‚Äā
n 2 = Neue Drehzahl (1/min)‚Äā
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Schallpegeländerung von Reifen- und Rollgeräuschen durch Geschwindigkeitsänderung

√Ąnderung des Schallpegels von Reifen- und Rollger√§uschen bei √Ąnderung der Fahrgeschwindigkeit. Angaben sind nur N√§herungswerte.


Schallpegeländerung Reifenrollgeräusch
őĒ L = Pegel√§nderung (dB)‚Äā
v 1 = Ausgangsgeschwindigkeit (m/s)‚Äā
v 2 = Neue Geschwindigkeit (m/s)‚Äā
őĒ L = Pegel√§nderung (dB)‚Äā
v 1 = Ausgangsgeschwindigkeit (m/s)‚Äā
v 2 = Neue Geschwindigkeit (m/s)‚Äā

[1] M. Möser - Taschenbuch der Technischen Akustik
[2] Hubert M. - Mustervorlesung Maschinentechnik (Bundesanstalt f√ľr Arbeitsschutz Dortmund 1985)
[3] Bundes Ministerium f√ľr Wirtschaft und Arbeit (BMWA 2001-√Ėsterreich)
     Technische Grundlage f√ľr die Beurteilung von Emissionen aus Station√§r-Motoren



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