DD237202A1 - Schwingungsdaempfer zur daempfung mechanischer schwingungen von elastisch gelagerten maschinen, geraeten und anlagen - Google Patents

Abstract

Der erfindungsgemaesse Schwingungsdaempfer dient zur Daempfung mechanischer Schwingungen von elastisch gelagerten, vorzugsweise stationaeren Maschinen, Geraeten und Anlagen. Ziel der Erfindung ist es, einen einfachen, billig herzustellenden Schwingungsdaempfer zu schaffen, der die Nachteile bekannter Loesungen beseitigt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Gestaltung und Funktionsweise bekannter Stoffdaempfer dahingehend veraendert wird, dass dem Daempfungsmedium eine gezielte Scherbeanspruchung aufgezwungen wird, und so die Betriebseigenschaften des Daempfers verbessert werden, indem saeulenfoermige Daempfungskoerper wechselweise am schwingenden Bauteil und an der festen Unterlage parallel zueinander befestigt sind und dass sich zwischen diesen das Daempfungsmedium befindet. Die Hauptanwendungsgebiete des Daempfers sind Faelle der schwingungsisolierten Aufstellung von Maschinen, Geraeten und Anlagen, bei denen grosse Daempfungskraefte erforderlich sind, insbesondere bei Stossisolierung (Schmiedehaemmer, Exzenterpressen) und Passivisolierung, d. h. Isolierung von Stoessen und Schwingungen, die von der Umgebung auf die jeweilige Maschine uebertragen werden (z. B. Aufstellung von Walzenschleifmaschinen und dgl.). Fig. 3

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Schwingungsisolierung von vorzugsweise stationären Maschinen, Geräten und Anlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur schwingungsisolierten Aufstellung von Maschinen, Geräten und Anlagen werden in vielen Fällen Federelemente (z.B.

Stahlschraubenfedern) in Verbindung mit speziellen Dämpfern angewendet. Insbesondere bei Stoß- und Passivisolierungen werden dabei relativ hohe Dämpfungskräfte benötigt.

Die dabei eingesetzten Dämpfer lassen sich in die Hauptgruppen Reibungsdämpfer, Strömungsdämpfer und Stoffdämpfer unterteilen.

Reibungsdämpfer, z. B. nach DE OS 2832161, zeichnen sich zwar durch relativ einfachen Aufbau aus, zeigen aber ein für viele Anwendungsfälle ungünstiges Dämpfungsverhalten (konstante Dämpfungskraft) sowie starke Abhängigkeit der Wirksamkeit vom Verschleißzustand.

Strömungsdämpfer, insbesondere hydraulische Kolbendämpfer, z. B. nach DE OS 3002948, ergeben eine gute Dämpfungswirkung (nahezu geschwindigkeitsproportionale Dämpfungskraft), sind aber auf Grund des komplizierten Aufbaus teuer und besitzen außerdem noch viele funktionsbeeinflussende Verschleißteile.

Stoffdämpfer, z. B. nach DE OS 2650100 oder DE 3010520, nutzen das Theologische Verhalten von hochviskosen Medien, indem in einem derartigen Dämpfungsmedium ein Dämpfungskörper bewegt und dadurch eine Dämpfungskraft erzeugt wird.

Der in DE 3010520 vorgeschlagene Dämpfer besteht aus einer mit der festen Unterlage verbundenen und mit Dämpfungsmedium gefüllten Kammer, die durch Überströmkanäle mit einem engen Spaltraum verbunden ist. In diesen Spaltraum ragt eine dünne Dämpfungsplatte, die am schwingenden Bauteil befestigt ist. Bei einer Bewegung der Dämpfungsplatte wird infolge der hohen Viskosität des Dämpfungsmediums eine Dämpfungskraft erzeugt. Gleichzeitig wird durch die Verdrängerwirkung der Dämpfungsplatte das Dämpfungsmedium durch die Überströmkanäle in den Kammerraum gedrückt bzw. zurückgesaugt. Der Dämpfer nach DE 3010520 stellt also eine Kombination zwischen Stoffdämpfer und Strömungsdämpfer dar.

Nachteilig ist dabei vor allem die geringe Bewegungsmöglichkeit in horizontaler Richtung, da in vielen Fällen (z. B. Lagerung vr η Exzenterpressen und Werkzeugmaschinen) Schwingungen in vertikaler und horizontaler Richtung gedämpft werden müssen.

Die Anordnung des Dämpfers nemäß DE 3010520 innerhalb der Schraubenfeder begrenzt den Bauraum und somit die Größe der wirksamen Dämpfungsplattenfläche, so daß die Erzeugung großer Dämpfungskräfte in vielen Anwendungsfällen, wo kurze Schraubenfedern mit großem Drahtdurchmesserund relativ geringem Innendurchmesser eingesetzt werden (z.B. Lagerung von Schmiedehämmern), nicht möglich ist. Weiterhin wirkt sich der Undefinierte Anteil der Stoff- und Strömungsdämpfung an der Gesamtdämpfungswirkung ungünstig auf die Vorausberechnung der Dämpfungswirkung und somit auf die Dimensionierung

Die Dämpferausführung nach DE 2650100 besitzt die Vorteile des einfachen Aufbaues, des nahezu uneingeschränkten Bauraumes sowie der Beweglichkeit in horizontaler und vertikaler Richtung, dabei treten aber auch einige beträchtliche funktionsbeeinflussende Nachteile auf.

Problematisch ist vor allem das Temperaturverhalten, da die Eigenerwärmung des Dämpfers zu einer Viskositätsverringerung des Dämpfungsmediums und somit zu einem Nachlassen der Dämpfungswirkung führt. Es ist in der Regel ein großes Volumen des Dämpfungsmediums mit relativ kleiner freier Oberfläche zur Wärmeableitung vorhanden. Zusammen mit der schlechten Wärmeleitfähigkeit der eingesetzten Dämpfungsmedien kommt es zu einer größeren Temperaturerhöhung. Im DE 2650100 wird deshalb vorgeschlagen, dem Dämpfungsmedium Metallfaden zur besseren Wärmeableitung beizufügen. Außerdem haben diese Dämpfer eine erhebliche Federwirkung, insbesondere bei Schwingungsvorgängen mit kleiner Schwingwegamplitude (< 1 mm). Die daraus resultierende Versteifung der jeweiligen Feder-Dämpfer-Kombination bewirkt eine Verringerung des Isolierwirkungsgrades der elastischen Aufstellung. Zur Verringerung des Bauraumes werden in vielen Fällen die Schraubenfedern mit im Dämpfungsmedium konzentrisch zum Dämpfungskörper angeordnet. Die Folge davon ist eine Verringerung der Dämpfungswirkung, da durch die axialen Bewegungen der Federwindungen des Dämpfungsmedium mitgenommen und somit die Relativbewegungen zwischen Dämpfungskörper und Dämpfungsmedium verringert werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Schwingungsdämpfers, der die Nachteile bekannter Stoffdämpfer beseitigt und im Vergleich zu Strömungsdämpfern (hydraulische Kolbendämpfer) einfacher und billiger herstellbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, gegenüber bekannten Stoffdämpfern eine geringere Beeinflussung der Federelemente bei gleichzeitiger Dämpfung von vertikalen und horizontalen Schwingungen, besseres Langzeitverhalten sowie verringerten Einsatz an Dämpfungsmedium unter Beibehaltung des einfachen Aufbaus und kostengünstiger Herstellung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen relativ zueinander bewegten säulenförmigen Dämpfungskörpern, die wechselweise am schwingenden Bauteil und an der festen Unterlage parallel zueinander befestigt sind, ein hochviskoses Dämpfungsmedium vorhanden ist, welches auf Grund der Scherbeanspruchung bei Relativbewegungen der säulenförmigen Dämpfungskörper untereinander eine dieser Bewegung entgegengerichtete Dämpfungskraft erzeugt.

Die am schwingenden Bauteil befestigten Dämpfungskörper können entweder fluchtend neben den an der festen Unterlage befestigten Dämpfungskörpern stehen, oder, falls große Relativbewegungen in allen drei Raumrichtungen ermöglicht werden müssen, seitlich versetzt dazu stehen.

Wichtig für die einwandfreie Funktion des Dämpfers ist die Einhaltung bestimmter Bemessungsverhältnisse der Dämpfungskörper.

Der Abstand zwischen den Dämpfungskörpern muß kleiner als ¹A der wirksamen Höhe der Dämpfungskörper und die Querschnittsfläche der Dämpfungskörper muß kleiner als Viο der wirksamen Oberfläche der Dämpfungskörper sein.

Die Verdrängerwirkung der in das Dämpfungsmedium eintauchenden Dämpfungskörper wird von einer Schicht eines elastischen, kompressiblen Materials kompensiert.

Dieses Material ist im Dämpfer so angeordnet, daß die Stirnflächen der eintauchenden Dämpfungskörper soweit in die Schicht eingedrückt sind, wie die größte auftretende Schwingwegamplitude beträgt und somit bei vertikalen Bewegungen kein Dämpfungsmedium verdrängen.

Die Oberfläche (Mantelfläche) der säulenförmigen Dämpfungskörper kann glatt oder profiliert sein. Eine profilierte Oberfläche verhindert vor allem bei großen Schwingwegamplituden ein Abreißen bzw. Gleiten des Dämpfungsmediums am Dämpfungskörper.

Auf Grund der im Verhältnis zum Volumen großen Oberfläche des Dämpfungsmediums kann die entstehende Wärme über die Dämpfungskörper gut abgeleitet werden, so daß eine größere Viskositätsverringerung des Dämpfungsmediums vermieden

Infolge der Scherbeanspruchung des Dämpfungsmediums wird die vom Dämpfungsmedium erzeugte Federkraft im Verhältnis zur Dämpfungskraft vernachlässigbar klein, so daß eine Versteifung der jeweiligen Feder-Dämpfer-Kombination nicht mehr auftritt.

Durch eine Änderung der Größe der wirksamen Oberfläche der Dämpfungskörper, welche durch Veränderung der Menge des eingesetzten Dämpfungsmediums erreicht wird, ist die Dämpfungswirkung für einen gegebenen Dämpfer in bestimmten Grenzen einstellbar.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1: zeigt einen Dämpfer mit gegenüberliegenden säulenförmigen Dämpfungskörpern mit rechteckigem Querschnitt Fig. 2: ist ein Schnitt bei A-A durch diesen Dämpfer. In

Fig. 3: ist ein Dämpfer mit versetzten Dämpfungskörpern mit rundem Querschnitt und in Fig.4: ein Schnitt bei A-A durch den Dämpfer dargestellt.

Anden mit dem schwingenden Bauteil 1, Fig. 1 bzw. mit der festen Unterlage 2 verbundenen Auflageplatten 3 und 4 sind säulenförmige Dämpfungskörper 5 und 6 mit rechteckigem Querschnitt befestigt. Außerdem befindet sich auf der unteren

Auflageplatte 4 noch das mit dem Dämpfungsmedium 7 gefüllte Gehäuse 8. Bei einer in den Dämpfer eingeleiteten Schwingbewegung in den beiden möglichen Bewegungsrichtungen 9 und 10 werden die Dämpfungskörper 5 relativ zu den Dämpfungskörpern 6 bewegt. Das zwischen den Dämpfungskörpern 5 und 6 befindliche Dämpfungsmedium 7 erzeugt eine diesen Bewegungen entgegengerichtete Dämpfungskraft.

Die Dämpfung von Schwingungen in vertikalerund in beiden horizontalen Richtungen ermöglicht die Ausführung nach Fig. 3. Dabei sind die Dämpfungskörper 5 und 6 mit rundem Querschnitt so gegeneinander versetzt, daß Relativbewegungen in den Richtungen 9,10 und 11 möglich werden. Zur Vermeidung der Verdrängerwirkung der Dämpfungskörper 5 bei Bewegungen in Richtung 9 ist innerhalb des Gehäuses 8 auf der unteren Auflageplatte 4 eine Schicht aus elastischem, kompressiblem Material 12 so angeordnet, daß die freien Stirnflächen der Dämpfungskörper 5 einige Millimeter tief in die Schicht 12 eingedrückt sind. Die Schichtdicke des elastischen, kompressiblen Materials 12 ist so bemessen, daß die horizontalen Bewegungen der Dämpfungskörper 5 durch Schubverformung dieses Materials gewährleistet werden, so daß keine Gleitbewegungen zwischen Dämpfungskörper 5 und der Schicht 12 auftreten.

Die Oberfläche der Dämpfungskörper 5 und 6 kann sowohl glatt als auch profiliert sein. Außer Rechteck- und Kreisquerschnitt können die säulenförmigen Dämpfungskörper auch beliebige andere Querschnittsformen aufweisen.

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch: *

   1. Schwingungsdämpfer zur Dämpfung mechanischer Schwingungen von elastisch gelagerten Maschinen, Geräten und Anlagen, gekennzeichnet dadurch, daß säulenförmige Dämpfungskörper (5, 6) wechselweise mit der oberen Auflageplatte (3) am schwingenden Bauteil (1) und mit der unteren Auflageplatte (4) anderfesten Unterlage (2) parallel zueinander befestigt sind und daß sich zwischen diesen ein an sich bekanntes hochviskoses Dämpfungsmedium (7) befindet.
2. 2. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die an der oberen Auflageplatte (3) befestigten Dämpfungskörper (5) und die an der unteren Auflageplatte (4) befestigten Dämpfungskörper (6) in wenigstens einer horizontalen Raumrichtung fluchtend nebeneinander stehen.
3. 3. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Dämpfungskörper (5, 6) seitlich versetzt nebeneinander angeordnet sind.
4. 4. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Querschnittsfläche der in das Dämpfungsmedium eintauchenden Dämpfungskörper kleiner als Vio der im Dämpfungsmedium befindlichen Oberfläche dieser Dämpfungskörper ist und daß der Abstand zwischen den Dämpfungskörpern kleiner als ¹A der Eintauchtiefe der in das Dämpfungsmedium eintauchenden Dämpfungskörper ist.
5. 5. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche der Dämpfungskörper (5,6) glatt oder profiliert ist.
6. 6. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf mindestens einer Auflageplatte (4) ein elastisches, kompressibles Material (12, Fig. 3) so angeordnet ist, daß die Stirnflächen der Dämpfungskörper 5 in dieses Material eingedrückt sind.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen