Im vorliegenden Forschungsprojekt „Ursachen und Vorhersage von Silovibrationen - ein Beitrag zur baustatischen Silodimensionierung“ wurden Mechanismen der Entstehung von Silovibrationen identifiziert und deren labortechnische Vorhersage ermöglicht. Im Rahmen des Projekts wurden weiterhin eine Modellvorstellung entwickelt und die schüttguttechnische Charakterisierung um dynamische Eigenschaftsprofile granularer Medien erweitert.
Ursächlich auf Silovibrationen einwirkend finden sich dynamische Effekte, die auf Grundlage von Stick-Slip-Effekten wirken und in Form von Spannungspulsationen auftreten. Auf Grundlage dieser Annahme wurde die zentrale Modellvorstellung des Einmassen-Reibschwingers entwickelt. Im Zusammenhang mit dieser Modellvorstellung kann die Entstehung von Silovibrationen als maßgeblich abhängig von primären Schüttguteigenschaften und Reibcharakteristiken beschrieben werden. Abgeleitet aus den Erkenntnissen zu kritischen Materialparametern wurde eine Methode zur Charakterisierung von Schüttgütern entwickelt, die das dynamische System- und Schwingverhalten von Schüttgütern im Realmaßstab modellieren und vorhersagen lassen. Anhand dieser neu entwickelten Methode wurde an einem bislang als nichtschwingend beschriebenen PE-Granulat die labortechnische Vorhersage von Silovibrationen überprüft, sein dynamisches Verhalten und damit die Leistungsfähigkeit der neuen Methodik bestätigt. Die Erkenntnisse konnten auf diese Weise durch die Zusammenarbeit mit den industriellen Mitgliedern des projektbegleitenden Ausschusses verifiziert und eine laborseitige Vorhersage erfolgreich durchgeführt werden.
Die Methode zur laborseitigen Vorhersage von Silovibrationen sieht vor, die kritisch auf Silovibrationen einwirkenden schüttguttechnischen Parameter und Reibcharakteristiken zu quantifizieren und die Schwingungsneigung, folglich die Neigung zu Silovibrationen, eines Materials auf Basis einer Stabilitätskarte zu bewerten und vorherzusagen. Ferner konnte im Verlauf des Projekts gezeigt werden, dass eine laborseitige, phänomenologische Abbildung des Schwingverhaltens für die Vorhersage nicht notwendig ist. Vielmehr sind die Schüttguteigenschaften zu quantifizieren und daraus die Wahrscheinlichkeiten für Silovibrationen abzuleiten. Im Zusammenhang mit den Ergebnissen und auftretenden Stick-Slip-Schwingungen kann geschlossen werden, dass diese ursächlich für Silovibrationen im Realmaßstab sind.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 06/2015 bis 06/2019 an der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik (Agricolastr. 1, 09596 Freiberg, Tel.: 03731/392916) unter der Leitung von Prof. Dr. Urs Peuker (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr. Urs Peuker) und der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung (Agricolastr. 1, 09596 Freiberg, Tel.: 03731/392997) unter der Leitung von Prof. Dr. M. Kröger (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr. M. Kröger.
Das IGF-Vorhaben Nr. 18744 BR der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.