DE10025129A1

DE10025129A1 - Schwingungsfundament

Info

Publication number: DE10025129A1
Application number: DE2000125129
Authority: DE
Inventors: Erich Sprato
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-05-20
Filing date: 2000-05-20
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2020-05-21
Also published as: DE10025129B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwingungsfundament zur Aufnahme von schwingungserzeugenden Maschinen, umfassend einen Aufspanntisch (2) aus Metall, welcher an seiner Oberseite mit Befestigungsmitteln zum Befestigen der Maschinen ausgestattet ist und an seiner Unterseite Versteifungsrippen oder dergleichen aufweist. DOLLAR A Der Aufspanntisch (2), welcher im allgemeinen über Federn auf einem Gehäuseboden (38) gelagert wird, umfaßt eine Aufspannplatte (4) aus Stahl, die auf einem aus Stahlprofilen gebildeten Rahmen (6) befestigt ist. DOLLAR A Der Rahmen (6) kann zur Erhöhung der Dämpfung und Steifigkeit mit Beton (32) ausgegossen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingungsfundament zur Aufnahme von schwingungs erzeugenden Maschinen, umfassend einen Aufspanntisch aus Metall, welcher an seiner Oberseite mit Befestigungsmitteln zum Befestigen der Maschinen ausge stattet ist und an seiner Unterseite Versteifungsrippen aufweist.

Schwingungsfundamente dienen ganz allgemein dazu, schwingungserzeugende Maschinen so zu lagern, daß deren Schwingungen nicht auf das die Maschinen aufnehmende Gebäude übertragen werden. Sie erfüllen diese Aufgabe im allgemei nen um so besser, je größer - bezogen auf die schwingenden Massen der Maschi ne und die von diesen erzeugten Schwingungskräfte - die Steifigkeit, die Masse und die innere Dämpfung des Schwingungsfundamentes ist. Um die Schwingungsfun damente schwingungstechnisch von dem Gebäudeboden zu entkoppeln, werden diese ihrerseits entweder direkt oder auch indirekt unter Zwischenschaltung einer Stahl-Unterkonstruktion zur Anpassung an die baulichen Gegebenheiten einer Prüf zelle über Federn, beispielsweise Luft- oder Stahlfedern, auf einem Gebäudeboden gelagert.

Es sind bereits Schwingungsfundamente bekannt, die im wesentlichen aus einem einzigen Stahlguß-Block bestehen, welcher an seiner Oberseite eine mit Befesti gungsmitteln, beispielsweise T-Nuten versehene Aufnahmefläche für die Maschinen besitzt und an seiner Unterseite eine Versteifungsrippen-Struktur aufweist. Mit ei nem solchen Aufbau kann bei einer vorgegebenen Masse eine größtmögliche Ei gensteifigkeit erzielt werden. Ein Nachteil derartiger Schwingungsfundamente wird darin gesehen, daß diese - bezogen auf das jeweils vorliegende Lagerungspro blem - äußerst materialintensiv und deswegen schwer und teuer sind.

Ein typisches Anwendungsgebiet für Schwingungsfundamente der eingangs ge nannten Art ist die Erprobung von Motoren, Getrieben und Gesamtantrieben von Automobilen. Schwingungsfundamente der bekannten Art erreichen für diesen An wendungsfall Gewichte von 12 bis 40 Tonnen, so daß es im allgemeinen erforder lich ist, das Schwingungsfundament schon bei der Gebäudeplanung zu berücksich tigen und während des Baus anzulegen. Eine nachträgliche Einbringung ist im all gemeinen mit den zur Verfügung stehenden Transportmitteln kaum noch möglich.

Es ist deshalb auch schon bekannt, Schwingungsfundamente der bekannten Art zu teilen und erst am Einsatzort zusammenzubauen. Damit wird jedoch der Monta geaufwand am Einsatzort erheblich erhöht. Eine andere bekannte hösung sieht vor, das Schwingungsfundament aus einem Stahlgußkörper geringerer Masse, welcher auf einen am Einsatzort zu erstellenden Betonsockel aufgesetzt wird, zu bilden. Auch diese Lösung erfordert einen verhältnismäßig großen Montageaufwand am Einsatzort außerdem hat es sich gezeigt, daß die Verbindung zwischen dem Stahl gußblock und dem Betonblock kritisch ist und sich nach längerer Einsatzzeit lösen kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schwingungsfundament der ein gangs genannten Art zu schaffen, welches gegenüber den bekannten Schwin gungsfundamenten leichter und in der Herstellung billiger ist, und bei welchem der Montageaufwand am Einsatzort möglichst gering ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Aufspanntisch eine Aufspannplatte aus Stahl umfaßt, welche auf einem aus Stahlprofilen gebildeten Rahmen befestigt ist.

Es besteht dabei die Möglichkeit, durch die Wahl geeigneter Profilformen, Profilgrös sen usw. sowie dadurch, daß man dem Rahmen eine mehr oder weniger enge git terartige Struktur verleiht, das Verhältnis von Masse und Steifigkeit des Rahmens weitgehend frei zu bestimmen und im Sinne der zu lösenden Aufgabe zu optimieren. Es hat sich gezeigt, daß es möglich ist, die gegebenen Aufgaben mit einem weitaus geringeren Gewichtsaufwand zu lösen. Im oben genannten Beispiel eines Schwin gungsfundamentes zur Erprobung von Kfz-Antrieben ist es möglich, das Ge samtgewicht des Schwingungsfundamentes gegenüber der Stahlguß-Lösung um etwa 1/3 zu verringern, ohne die Funktionseigenschaften zu verschlechtern.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auf spannplatte mit dem Rahmen verschweißt wird. Dadurch wird auf preiswerte Weise eine äußerst innige und dauerhafte Verbindung zwischen Aufspannplatte und Rah men erreicht.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aufspann platte mit dem Rahmen verschraubt wird. Diese Anordnung hat Vorteile etwa für den Fall, daß man zwischen der Aufspannplatte und dem Rahmen eine Elastomereinla ge zum Zwecke einer besseren Schwingungsdämpfung einlegen will, wie weiter unten noch beschrieben wird. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Aufspannplatte vom Rahmen zu demontieren.

Um die Handhabung insbesondere des Aufspanntisches zu verbessern, können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Rahmen und die Aufspann platte jeweils aus mehreren miteinander fest verbindbaren Segmenten gebildet wer den. Die Rahmensegmente werden beispielsweise miteinander verschraubt, nach dem die Aufspannplattensegmente befestigt worden sind.

Als besonders geeignete Stahlprofile zut Bildung des Rahmens haben sich soge nannte Doppel-T-Träger erwiesen. Diese besitzen einerseits bezogen auf ihren Materialquerschnitt eine äußerst große Steifigkeit (insbesondere in der Ebene ihres Mittelsteges); andererseits werden sie in unterschiedlichen Abmessungen und For men in großen Stückzahlen hergestellt, so daß sie äußerst preiswert sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Rahmen ein Rechteck rahmen mit viel Umfangsrahmenträgem, ferner mehreren zu zwei gegenüberliegen den Umfangsrahmenträgem parallelen Längsträgem sowie mit einer Vielzahl von zwischen diesen angeordneten, quer zu diesen verlaufenden Querträgerabschnit ten, wobei die Enden der Querträgerabschnitte jeweils so profiliert sind, daß sich deren Vertikalsteg jeweils bis zum Vertikalsteg des zugeordneten Längsträgers er streckt, und deren über und Untergurte sich jeweils bündig an die Ober- bzw Un tergurte des zugeordneten Längsträgers anschließen, wie anhand eines Ausfüh rungsbeispieles noch genauer dargelegt wird. Durch diese Konstruktion wird die Steifigkeit des Rahmens weiter optimiert.

Um die Masse und die Eigendämpfung des Rahmens weiter zu verbessern, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Rahmen mit einer Füll masse, beispielsweise Beton ausgegossen wird. In die Füllmasse wird vorzugswei se eine Armierung eingebettet, um auch nach längerem Einsatz ein Herausbröckeln der Füllmasse aus dem Rahmen zu unterbinden. Das Eingießen der Füllmasse kann vorzugsweise am Einsatzort erfolgen. Für den Fall, daß die Aufspannplatte auf den Rahmen aufgeschraubt wird, kann zum Zwecke einer weiteren Schwingungs dämpfung sowie Kompensation von Unebenheiten, die ansonsten durch aufwendi ges Einspritzen von Füllmaterial ausgeglichen werden müssen, eine Elastomerein lage zwischen die Aufspannplatte und den Rahmen eingelegt werden, und zwar insbesondere auch dann, wenn der Rahmen mit einer Füllmasse gefüllt ist.

Wenn der Rahmen mit einer Füllmasse gefüllt werden soll, dann bieten sich für den Fall, daß die Aufspannplatte aufgeschraubt wird einerseits, und für den Fall, daß die Aufspannplatte aufgeschweißt wird andererseits, jeweils ein besonderes Herstel lungsverfahren an.

Im ersteren Fall werden zuerst der Rahmen und die Aufspannplatte, jeweils mit Be festigungsmitteln zur gegenseitigen Befestigung, hergestellt. Sodann wird die Unter seite des Rahmens mit Blechelementen verschlossen. Im Falle der Verwendung von Doppel-T-Trägern können diese Blechelemente einfach auf die unteren Gurte dieser Träger aufgelegt werden. Anschließend wird gegebenenfalls eine Armierung in den Rahmen eingelegt und der Rahmen mit einer Füllmasse ausgegossen, wobei die Blechelemente nach dem Aushärten der Füllmasse im Rahmen verbleiben (Holo- Rip-Technik). Anschließend wird, gegebenenfalls nach Auflegen einer Elasto mereinlage auf den Rahmen, die Aufspannplatte auf dem Rahmen befestigt, d. h. mit dem Rahmen verschraubt.

Im zweiten Fall werden wiederum zunächst ein Rahmen und eine Aufspannplatte hergestellt. Sodann wird die Aufspannplatte auf den Rahmen aufgelegt und mit die sem verschweißt. Anschließend wird die aus Rahmen und Aufspannplatte gebildete Baueinheit so gedreht, daß die unten offene Seite des Rahmens oben liegt. In den Rahmen wird gegebenenfalls eine Armierung eingelegt und das Füllmaterial einge gossen. Nach dem Aushärten des Füllmaterials kann die gesamte Baueinheit wie der umgedreht werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht ein aus einer geteilten Aufspannplatte sowie einem geteilten Rahmen gebildetes Schwingungsfundament, auf dem Rücken liegend;

Fig. 2 in einer Ansicht ähnlich der Fig. 1 ein einzelnes Aufspannplattenseg ment und ein Rahmensegment;

Fig. 3 eine Einzelheit bei einem den Rahmen bildenden Stahlprofil;

Fig. 4 schematisch eine Teil-Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung eines Schwingungsfundamentes im Bereich seiner Lagerung auf dem Gehäu seboden;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der Fig. 4, jedoch mit einer anderen Ausgestaltung des Schwingungsfundamentes.

Fig. 1 zeigt den Aufspanntisch 2 eines Schwingungsfundamentes auf dem Rücken liegend. Der Aufspanntisch 2 umfaßt eine in Fig. 1 unten liegende Aufspannplatte 4 sowie einen auf der Aufspannplatte 4 liegenden, auf dieser befestigten Rahmen 6. Der Rahmen 6 ist ein Rechteckrahmen mit vier Umfangsrahmenträgem 8, 10, 12, 14, ferner mehreren zu den beiden einander gegenüberliegenden Umfangsrahmen trägern 8 und 12 parallelen Längsträgem 16 sowie mit einer Vielzahl von zwischen diesen Längsträgem angeordneten, quer zu diesen verlaufenden Querträgerab schnitten 18, wobei die Enden der Querträgerabschnitte 18 jeweils so profiliert sind, daß sich deren Vertikalsteg jeweils bis zum Vertikalsteg eines zugeordneten Längs trägers 16 erstreckt und wobei deren Ober- und Untergurte sich jeweils bündig an die Ober- bzw. Untergurte des zugeordneten Längsträgers anlegen. Durch Ver schweißen aller aneinander anliegender Kanten der unterschiedlichen Träger mit einander entsteht ein äußerst steifes Rahmengebilde.

Fig. 3 zeigt ein Ende eines Querträgerabschnittes 18. Es ist zu erkennen, daß der Vertikalsteg 20 über die Endkanten 22 bzw. 24 des Obergurtes 26 bzw. des Unter gurtes 28 übersteht, so daß er zwischen die Ober- bzw. Untergurte eines zugeord neten Längsträgers 16 greifen und sich an dessen Vertikalsteg anlegen kann. Durch Verschweißen der Ober- und Unterkante sowie der Endkante des Vertikalsteges 20 mit dem zugeordneten Längsträger 16 entsteht eine äußerst feste und eigensteife Rahmenkonstruktion.

Wie Fig. 1 weiter erkennen läßt, sind die durch die Umfangsrahmenträger 8, 10, 12, 14 gebildeten Ecken jeweils durch Versteifungsbleche 26 weiter versteift. Die Ver steifungsbleche 26 können mit den zugeordneten Umfangsrahmenträgem ver schweißt oder verschraubt sein.

Um die Handhabbarkeit des Aufspanntisches 2 zu verbessern, ist dieser entlang einer quer zu den Längsträgem 16 verlaufenden Linie geteilt, d. h. er besteht aus zwei achsensymmetrischen Aufspanntischhälften oder -segmenten 2', 2". Dazu sind die Umfangsrahmenträger 8 und 12 sowie die Längsträger 16 einerseits und die Aufspannplatte 4 andererseits jeweils entlang der Teilungslinie geteilt, so daß einer seits die Aufspannplatte 4 aus zwei Aufspannplattensegmenten 4', 4" und anderer seits der Rahmen 8 aus zwei Rahmensegmenten 6', 6" besteht.

Fig. 2 zeigt die aus dem Aufspannplattensegment 4" und dem Rahmensegment 6" gebildete Aufspanntischhälfte 2" nochmals alleine. Wie zu erkennen ist, sind die für den Anschluß an die andere Aufspanntischhälfte 2' bestimmten Enden der Um fangsrahmenträger 8" und 12" sowie der Längsträger 16" jeweils mit Flanschen 28 versehen. In entsprechender Weise sind auch die zugeordneten Enden der anderen Aufspanntischhälfte 2' mit Flanschen versehen (siehe Fig. 1). Mittels dieser Flan sche können die beiden Aufspanntischhälften zusammengeschraubt werden, wie Fig. 1 zeigt.

Fig. 4 zeigt schematisch in einer Teilschnittansicht etwa quer zu den Längsträgem 16 ein Schwingungsfundament im Bereich seiner Auflage auf dem Gehäuseboden. Der Umfangsrahmenträger 8 sowie der Längsträger 16, die Teil des Rahmens 6 sind, sind mit der Aufspannplatte 4 verschweißt. Diese Darstellung ist ein Beispiel für eine direkte Lagerung des Schwingungsfundamentes ohne Verwendung einer vorne erwähnten Unterkonstruktion auf dem Gebäudeboden.

Die Aufspannplatte 4 weist an ihrer Oberseite T-Nuten 30 auf, die in an sich be kannter Weise zum Festspannen der zu lagernden Maschinen dienen.

Die Räume zwischen den den Rahmen bildenden Trägem sind mit einer Füllmasse 32, beispielsweise Beton ausgegossen, wobei in die Füllmasse in an sich bekannter Weise eine nicht näher dargestellte Armierung eingelegt sein kann.

Der Aufspanntisch 2 ist in ebenfalls bekannter Weise über Federn 34, beispielswei se Metallfedern auf einem Sockel 36 des Gebäudebodens 38 gelagert.

Fig. 5 zeigt eine Ansicht ähnlich der Fig. 4, wobei jedoch die Aufspannplatte 104 mit den in Fig. 5 dargestellten, den Rahmen 106 bildenden Trägem 108, 116 nicht ver schweißt ist. Vielmehr ist die Aufspannplatte 104 mittels Schrauben 140 und in die Füllmasse 132 eingelagerten Schraubenhülsen 142 mit dem Unterbau verschraubt. Wie nicht näher dargestellt ist, kann die Aufspannplatte 104 in ähnlicher Weise di rekt mit den Trägem 108, 116 verschraubt sein.

Das Ausgießen des in Fig. 4 dargestellten Schwingungsfundamentes mit der Füll masse 32 erfolgt in der Weise, daß das Schwingungsfundament nach dem Zusam menfügen von Aufspannplatte 4 und Rahmen 6 auf den Rücken gelegt wird (siehe Fig. 1), so daß die im Rahmen 6 gebildeten einzelnen Kassetten nach oben offen sind und, gegebenenfalls nach Einlegen einer Armierung, ausgegossen werden können.

Die Herstellung des in Fig. 5 dargestellten Schwingungsfundamentes erfolgt in der Weise, daß nach Fertigstellung des Rahmens 106 in die einzelnen gebildeten Kas setten, d. h. auf die Untergurte der Träger jeweils ein Bodenblech 144 eingelegt wird, welches die jeweilige Kassette nach unten verschließt. Dann kann die Füllmasse 132 - gegebenenfalls nach Einlegen einer nicht dargestellten Armierung sowie der erforderlichen Schraubhülsen 142 - von oben eingegossen werden. Anschließend wird die Aufspannplatte 104 mittels der Schrauben 140 auf den Rahmen 106 aufge schraubt.

Die Konstruktion gemäß der Fig. 5 ergibt auch die Möglichkeit, zwischen der Unter seite der Aufspannplatte 104 und der Oberseite des Rahmens eine Elastomereinla ge zu legen, um die Dämpfung der auf die Aufspannplatte 104 übertragenen Schwingungen zu verbessern.

Claims

1. Schwingungsfundament zum Aufnehmen von schwingungserzeugenden Maschi nen, umfassend einen Aufspanntisch aus Metall, welcher an seiner Oberseite mit Befestigungsmitteln zum Befestigen der Maschine ausgestattet ist, und an seiner Unterseite Versteifungsrippen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Auf spanntisch (2) eine Aufspannplatte (4) aus Stahl umfaßt welche auf einem aus Stahlprofilen (8, 10, 12, 14, 16, 18) gebildeten Rahmen (6) befestigt ist.

2. Schwingungsfundament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannplatte (4) mit dem Rahmen (6) verschweißt ist.

3. Schwingungsfundament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannplatte (106) mit dem Rahmen (106) verschraubt ist.

4. Schwingungsfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rahmen (6) eine gitterartige Struktur hat.

5. Schwingungsfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Aufspanntisch (2) aus mehreren zu einem Gesamtaufspann tisch miteinander fest verbundenen Aufspanntischsegmenten (2', 2") gebildet wird.

6. Schwingungsfundament nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspanntischsegmente (2', 2") miteinander verschraubt werden.

7. Schwingungsfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stahlprofile (8, 10, 12, 14, 16, 18) aufrechtstehende Doppel-T- Träger sind.

8. Schwingungsfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rahmen (6) ein Rechteckrahmen mit vier Umfangsrahmenträ gern (8, 10, 12, 14), ferner mehreren zu zwei gegenüberliegenden Umfangsrah menträgem (8, 12) parallelen Längsträgern (16) sowie mit einer Vielzahl von zwi schen diesen angeordneten, quer zu diesen verlaufenden Querträgerabschnitten (18) isi, wobei die Enden der Querträgerabschnitte (18) jeweils so profiliert sind, daß sich deren Vertikalsteg (20) jeweils bis zum Vertikalsteg eines zugeordneten Längsträgers erstreckt, und daß deren Ober- bzw. Untergurte (26, 28) sich je weils bündig an die Ober- bzw. Untergurte des zugeordneten Längsträgers anle gen.

9. Schwingungsfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rahmen (6) mit einer Füllmasse (32), beispielsweise Beton, ausgegossen wird.

10. Schwingungsfundament nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Füllmasse (32) eine Armierung eingebettet ist.

11. Schwingungsfundament nach einem dar Ansprüche 1 sowie 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Aufspannplatte (104) und den Rahmen (106) eine Elastomereinlage einlegbar ist.

12. Verfahren zum Herstellen eines Schwingungsfundamentes nach Anspruch 9 oder 10, mit einer mit dem Rahmen verschraubten Aufspannplatte, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Herstellen eines Rahmens (106) einschließlich Mitteln (142) zum Befestigen der Aufspannplatte (104), sowie eine Aufspannplatte (104) einschließlich Mit teln (140) zum Befestigen derselben am Rahmen (106);
b) Verschließen der Unterseite des Rahmens mit Blechelementen (144);
c) gegebenenfalls Einlegen einer Armierung in den Rahmen;
d) Eingießen der Füllmasse (132) in den Rahmen (106);
e) gegebenenfalls Auflegen einer Elastomereinlage auf den Rahmen (106);
f) Befestigen der Aufspannplatte (104) auf dem Rahmen (106).

13. Verfahren zum Herstellen eines Schwingungsfundamentes nach Anspruch 9 oder 10, mit einer mit dem Rahmen verschweißten Aufspannplatte, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Herstellen eines Rahmens (6) und einer Aufspannplatte (4),
b) Auflegen der Aufspannplatte (4) auf den Rahmen (6) und Verschweißen mit dem Rahmen (6);
c) Positionieren der aus Rahmen (6) und Aufspannplatte (4) gebildeten Bauein heit so, daß diese auf dem Rücken liegt:
d) gegebenenfalls Einlegen einer Armierung in den Rahmen (6);
e) Eingießen des Füllmaterials (32) in den Rahmen (6).