DE102014210600A1

DE102014210600A1 - Stehlageranordnung und Verfahren zur Montage einer Stehlageranordnung

Info

Publication number: DE102014210600A1
Application number: DE102014210600.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bentele; Thomas Gebauer; Esteban Grau Sorarrain; Florian Hiß; Rudolf Sebastian Schittenhelm; Dennis Schlüter; Hendrik Steins; Ya Zang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2015-12-17
Also published as: WO2015185293A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stehlageranordnung (1) umfassend ein Stehlager (3), das auf einem Untergrund (2) angeordnet und mittels geeigneter Befestigungsmittel (5) unter Erzeugung vorbestimmter Druckkräfte an diesem befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Untergrund (2) und dem Stehlager (3) eine elastische Unterlage (4) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie das Eigengewicht des Stehlagers (3) unter Aufrechterhaltung einer Restelastizität aufnimmt, und dass Aktoren (7) vorgesehen sind, die derart ausgebildet und positioniert sind, dass die durch die Befestigungsmittel (5) erzeugten Druckkräfte unter Betätigung der Aktoren (7) variierbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Stehlageranordnung (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stehlageranordnung umfassend ein Stehlager, das auf einem Untergrund angeordnet und mittels geeigneter Befestigungsmittel unter Erzeugung vorbestimmter Druckkräfte an diesem befestigt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer solchen Stehlageranordnung.
Stehlager werden bei unterschiedlichsten Maschinen eingesetzt. Sie dienen dazu, drehende Wellen führend aufzunehmen und die Kräfte in den Untergrund abzuleiten. Die Steifigkeits- und Dämpfungsanforderungen an ein Stehlager werden in Abhängigkeit von der beabsichtigten späteren Verwendung vorab berechnet und können konstruktiv im Rahmen der Stehlagerauslegung berücksichtigt werden. Eine nachträgliche Beeinflussung der Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften ist indes nur unter sehr großem Aufwand möglich. Sollten sich also bei der Inbetriebnahme eines Stehlagers Stabilitätsprobleme abzeichnen, so führt dies zu nicht unerheblichen Problemen und Folgekosten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Stehlageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Stehlageranordnung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen dem Untergrund und dem Stehlager eine elastische Unterlage angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie das Eigengewicht des Stehlagers unter Aufrechterhaltung einer Restelastizität aufnimmt, und dass Aktoren vorgesehen sind, die derart ausgebildet und positioniert sind, dass die durch die Befestigungsmittel erzeugten Druckkräfte unter Betätigung der Aktoren variierbar sind. Dank einer solchen Variierbarkeit der Druckkräfte, mit denen das Stehlager von den Befestigungsmitteln gegen die elastische Unterlage gedrückt wird, können die Steifigkeitseigenschaften des Stehlagers verändert und auf diese Weise an konstruktiv nicht berücksichtigte Gegebenheiten angepasst werden. Der hierfür erforderliche Verstellweg der Aktoren wird durch die Elastizität der Unterlage zur Verfügung gestellt. Zusätzlich oder alternativ zu den Steifigkeitseigenschaften können auch die Dämpfungseigenschaften des Stehlagers dank solcher Aktoren variiert werden. So kann beispielsweise die Eigenfrequenz im transienten Betrieb lateral verschoben werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Aktoren in eine Schwingungskompensationsregelung eingebunden. Entsprechend besteht die Möglichkeit einer aktiven Schwingungskompensation verschiedenster Modalformen und ggf. daraus resultierender Mischformen durch das gezielte dynamische Anregen einzelner Aktoren bzw. von Aktorengruppen, sollten die Aktoren in solchen zusammengefasst sein.
Die elastische Unterlage ist bevorzugt aus einem Polymer hergestellt. Hierdurch ergibt sich ein einfacher und preiswerter Aufbau der Unterlage.
Bei den Befestigungsmitteln handelt es sich vorteilhaft um Schrauben, die sich insbesondere durch zumindest einen Befestigungsflansch des Stehlagers erstrecken.
Bevorzugt sind die Aktoren hydraulisch oder piezoelektrisch betätigbar. Derartige Aktoren haben sich als sehr geeignet erwiesen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Aktoren jeweils zwischen dem Stehlager und einem der Befestigungselemente positioniert, wodurch ein einfacher Aufbau erzielt wird.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren zur Montage einer Stehlageranordnung an einem Untergrund, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bereitstellen eines zu montierenden Stehlagers; Anordnen einer elastischen Unterlage auf dem Untergrund, wobei die elastische Unterlage derart ausgebildet ist, dass sie das Eigengewicht des zu montierenden Stehlagers unter Aufrechterhaltung einer Restelastizität aufnimmt; Positionieren des Stehlagers auf der elastischen Unterlage und Befestigen des Stehlagers am Untergrund mittels geeigneter Befestigungsmittel unter Erzeugung vorbestimmter Druckkräfte, wobei Aktoren vorgesehen werden, die derart ausgebildet sind und montiert werden, dass die Druckkräfte unter Betätigung der Aktoren variiert werden können.
Bevorzugt wird eine aus einem Polymer hergestellte elastische Unterlage verwendet.
Als Befestigungsmittel werden vorteilhaft Schrauben eingesetzt.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden hydraulische oder piezoelektrisch betätigte Aktoren verwendet.
Bevorzugt werden die Aktoren jeweils zwischen dem Stehlager und einem der Befestigungselemente positioniert.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Stehlageranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Stehlageranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
2 eine vergrößerte Querschnittansicht des in 1 mit der Bezugsziffer II bezeichneten Ausschnitts.
Die Stehlageranordnung 1 umfasst ein auf einem Untergrund 2 angeordnetes Stehlager 3 sowie eine elastische Unterlage 4, die zwischen dem Untergrund 2 und dem Stehlager 3 positioniert ist. Die aus einem Polymermaterial hergestellte Unterlage 4 ist derart ausgebildet, dass sie das Eigengewicht des Stehlagers 3 unter Aufrechterhaltung einer Restelastizität aufnimmt. In vertikaler Richtung wird sie durch das Eigengewicht des Stehlagers 3 entsprechend nicht vollständig komprimiert. Das Stehlager 3 ist unter Verwendung von Befestigungsmitteln 5 am Untergrund 2 unter Erzeugung vorbestimmter Druck- bzw. Anpresskräfte befestigt. Bei den Befestigungsmitteln 5 handelt es sich vorliegend um Befestigungsschrauben, die im Bereich zweier einander gegenüberliegender Befestigungsflansche 6 des Stehlagers 3 angeordnet sind. Ferner umfasst die Stehlageranordnung 1 Aktoren 7, die derart ausgebildet und positioniert sind, dass die von den Befestigungsmitteln 5 erzeugten Druckkräfte unter Betätigung der Aktoren 7 variierbar sind.
Bei den Aktoren 7 handelt es sich vorliegend um hydraulisch betätigte Aktoren, die jeweils zwischen einem Befestigungsmittel 5 und einem Befestigungsflansch 6 des Stehlagers positioniert sind. Jeder Aktor 7 umfasst ein Basisteil 8, das einen Ölringraum 9 und eine mittige Durchgangsöffnung 10 definiert, sowie ein Kolbenteil 11. Das Kolbenteil 11 umfasst einen ringförmigen Kolbenabschnitt 12, der innerhalb des Ölringraums 9 auf- und abwärts bewegbar aufgenommen ist, einen sich senkrecht erstreckenden und ringförmig ausgebildeten Zwischenabschnitt 13, der sich an den Innendurchmesser des Kolbenabschnitts 12 anschließt, und einen ringförmig ausgebildeten, sich im Wesentlichen waagerecht erstreckenden und mit einer mittigen Durchgangsbohrung 14 versehenen Endabschnitt 15. Ferner weist jeder Aktor 7 ein ringförmig ausgebildetes Deckelteil 16 auf, das am äußeren oberen Bereich des Basisteils 8 befestigt ist und den Ölringraum 9 zumindest teilweise derart abdeckt, dass das in dem Ölringraum 9 auf- und abwärts bewegbare Kolbenteil 11 am oberen Totpunkt der Kolbenbewegung an das Deckelteil 16 anschlägt. In den Ölringraum 9 mündet eine Hydraulikölversorgungsleitung 17, die mit einer nicht näher dargestellten Hydraulikölquelle verbunden ist. Die als Befestigungsmittel 5 dienenden Befestigungsschrauben sind mit dem Untergrund 2 verschraubt und erstrecken sich jeweils durch die Durchgangsöffnung 10 des Basisteils 8, durch die Durchgangsbohrung 14 des Kolbenteils 11 sowie durch eine im Befestigungsflansch 6 ausgebildete Durchgangsbohrung 18 und eine in der Unterlage 4 vorgesehene Öffnung 19.
Stellt sich beispielsweise im Rahmen der Inbetriebnahme des Stehlagers 3 heraus, dass die Eigenschaften der statischen Anbindung des Stehlagers 3 an den Untergrund 2 nicht den Anforderungen entsprechen, so können die Steifigkeit und/oder Dämpfung des Stehlagers 3 variiert werden, indem einer oder mehrere der Aktoren 7 betätigt werden, um die jeweilige Druckkraft bzw. den Anpressdruck, die bzw. der über das entsprechende Befestigungsmittel 5 ausgeübt wird, zu verändern. Hierzu wird Hydrauliköl über die jeweilige Hydraulikleitung 17 zu- oder abgeführt. Somit besteht beispielsweise auch die Möglichkeit einer lateralen Eigenfrequenzverschiebung im transienten Betrieb des Stehlagers. Gegebenenfalls ist auch eine geringfügige Ausrichtkorrektur des Stehlagers 3 möglich. Es sollte klar sein, dass eine Betätigung mehrerer Aktoren 7 nach Bedarf einheitlich oder individuell erfolgen kann.
Ferner besteht die Möglichkeit einer aktiven Schwingungskompensation, wenn die Aktoren 7 an eine nicht näher dargestellte Schwingungskompensationsregelung angeschlossen sind. Durch das gezielte dynamische Anregen einzelner oder mehrerer Aktoren 7 können verschiedenste Modalformen und gegebenenfalls daraus resultierende Mischformen aktiv schwingungsgedämpft werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Stehlageranordnung (1) umfassend ein Stehlager (3), das auf einem Untergrund (2) angeordnet und mittels geeigneter Befestigungsmittel (5) unter Erzeugung vorbestimmter Druckkräfte an diesem befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Untergrund (2) und dem Stehlager (3) eine elastische Unterlage (4) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie das Eigengewicht des Stehlagers (3) unter Aufrechterhaltung einer Restelastizität aufnimmt, und dass Aktoren (7) vorgesehen sind, die derart ausgebildet und positioniert sind, dass die durch die Befestigungsmittel (5) erzeugten Druckkräfte unter Betätigung der Aktoren (7) variierbar sind.
Stehlageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (7) in eine Schwingungskompensationsregelung eingebunden sind.
Stehlageranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Unterlage (4) aus einem Polymer hergestellt ist.
Stehlageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Befestigungsmitteln (5) um Schrauben handelt, die sich insbesondere durch zumindest einen Befestigungsflansch (6) des Stehlagers (3) erstrecken.
Stehlageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (7) hydraulisch oder piezoelektrisch betätigbar sind.
Stehlageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (7) jeweils zwischen dem Stehlager (3) und einem der Befestigungselemente (5) positioniert sind.
Stehlageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (7) hydraulisch oder piezoelektrisch betätigbar sind.
Verfahren zur Montage einer Stehlageranordnung (1) an einem Untergrund (2), das die Schritte aufweist: – Bereitstellen eines zu montierenden Stehlagers (3); – Anordnen einer elastischen Unterlage (4) auf dem Untergrund (2), wobei die elastische Unterlage (4) derart ausgebildet ist, dass sie das Eigengewicht des zu montierenden Stehlagers (3) unter Aufrechterhaltung einer Restelastizität aufnimmt; – Positionieren des Stehlagers (3) auf der elastischen Unterlage (4) und – Befestigen des Stehlagers (3) am Untergrund (2) mittels geeigneter Befestigungsmittel (5) unter Erzeugung vorbestimmter Druckkräfte, wobei Aktoren (7) vorgesehen werden, die derart ausgebildet sind und montiert werden, dass die durch die Befestigungsmittel (5) erzeugten Druckkräfte unter Betätigung der Aktoren (7) variiert werden können.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einem Polymer hergestellte elastische Unterlage (4) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigungsmittel (5) Schrauben verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass hydraulisch oder piezoelektrisch betätigte Aktoren (7) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (7) jeweils zwischen dem Stehlager (3) und einem der Befestigungselemente (5) positioniert werden.