DE1813155A1 - Maschinenfundament - Google Patents

Maschinenfundament

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DE1813155A1
DE1813155A1 DE19681813155 DE1813155A DE1813155A1 DE 1813155 A1 DE1813155 A1 DE 1813155A1 DE 19681813155 DE19681813155 DE 19681813155 DE 1813155 A DE1813155 A DE 1813155A DE 1813155 A1 DE1813155 A1 DE 1813155A1
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Germany
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machine
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damping
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Pending
Application number
DE19681813155
Other languages
English (en)
Inventor
Simon Dr-Ing Gernot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donges Stahlbau GmbH
Original Assignee
Donges Stahlbau GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/36Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

  • Maschinenfundament Die Erfindung bezieht sich auf ein schwingungsfreies Maschinenfundament insbesondere für Turboaggregate.
  • Maschinenfundamente, insbesondere solche für Turboaggregate, sind üblicherweise tischartig zusammengesetzt aus der Tischplatte als eigentlichem Maschinenträger und den Stützen zur Weiterleitung der Tischplattenlasten in die im Baugrund eingebettete Sohlplatte. In Sonderfällen können Federelemente oder andere stärker nachgiebige Auflagerungen an die Stelle der Stützen treten oder mit diesen zusammenwirken und die Sohlplatte kann unter Umständen entfallen. Die Tischplatte kann tatsächlich plattenartig strukturiert oder auch trägerrostartig gegliedert sein. Die gebräuchliche Bezeichnung "Tischplatte" ist nicht als unbedingt sinnfällig anzusehen, z.B. dann, wenn es sich wegen der Auflagerung auf Federelementen ohne Stützen nicht um einen Maschinentisch handelt, oder wenn der eigentliche Maschinenträger so weit aufgelöst ist, daß er als Trägerrost und nicht als Platte anzusprechen ist. Dennoch wird die Bezeichnung "Tischplattew der Einfachheit halber im folgenden beibehalten und gilt für alle platten- oder trägerrostartig ausgebildeten Bauteile, auf denen unmittelbar die Maschinenaggregate aufgelagert sind.
  • Maschinenfundamente sollen zur erzielung eines ruhigen Maschinenlaufes neben einer ausreichenden Festigkeit und Steifigkeit in schwingungstechnischer Hinsicht eine solche Abstimmung aufweisen, daß keine Eigenschwingungszahl des aus Maschine und Fundament zusammengesetzten schwingungsfähigen Gesamtsystems mit einer Betriebsdrehzahl der Maschine zusammenfällt.
  • Diese Abstimmung kann auf rechnerischem Wege erfolgen, wobei Maschinenfundamente aus Stahl den Vorteil bieten, daß dank der schlanken, stabartigen Querschnitte und wegen des von der Stahl sorte nahezu unabhängigen Elastizitätsmoduls die rechnerisch ermittelten Eigenfrequenzen sehr genau mit denen des wirklichen Bauwerkes übereinstimmen.
  • Die Abstimmung kann auch am ausgeführten Bauwerk vorgenommen werden, z.B. durch das Verändern der Steifigkeiten oder durch irgendein anderes der zahlreichen bekanntgewordenen Verfahren, wie man sie insbesondere bei Plaschinenfundamenten aus Stahlbeton häufig anwenden muss, weil dort Berechnung und Wirklichkeit meist weniger gut übereinstimmen.
  • Die einwandfreie Abstimmung eines schwingungsfähigen Systems bereitet mitunter dadurch große Schwierigkeiten, daß bei der Verschiebung einer seiner Eigenfrequenzen zwangsläufig auch andere Eigenfrequenzen geändert werden, so daß möglicherweise durch das Verstimmen einer Resonanz eine andere hervorgerufen wird.
  • Außerordentlich große Schwierigkeiten können insbesondere dann auftreten, wenn die Maschinenanlage nicht nur mit einer einzigen Drehzahl läuft, sondern wenn durch zwischengeschaltete Übersetzungen mehrere Drehzahlen auftreten, oder wenn die Maschinenanlage gar in einem größeren Regelbereich laufen und damit ein kontinuierliches Frequenzband erzeugen kann.
  • In solchen Fällen lässt sich oft nur durch den Einbau von Dämpfungen Abhilfe schaffen.
  • Hierfür sind z.B. Dämpferelemente bekanntgeworden, die neben den Unterstützungen des Maschinenfundamentes angeordnet werden. Diese Anordnung hat aber den nachteil, dass hierbei nur die unteren Eigenfrequenzen gedämpft werden, nicht hingegen die hauptsächlich interessierenden höher , nämlich im Betriebsdrehzahlbereich liegenden.
  • werner ist es bekanntgeworden, die Tischplatte von Stahlfundamenten mit einer Aufbetonschicht zu versehen oder sie als Verbundkonstruktion auszubilden, wobei durch die Reibung an den Grenzflächen zwischen Beton und Stahl eine gewisse Dämpfung möglicherweise hervorgerufen wird. Ob indessen eine merkliche i)ämpfungswirkung tatsächlich auftritt, ist außerordentlich uiigeiß, weil die zwischen den Beton- und den Stahlteilen bestehende llaftverbindung in der Regel so starr ist, daß die zur Erzeugung einer Grenzfläciien-Reibungsdämpfung erforderlichen makroskopischen Relativverschiebungen zwischen Beton- und Stahlteilen gar nicht zustande kommen, gleichültig ob besondere Verbundmittel zwischen Beton-und Stahlteilen angeordnet sind oder nicht. Das gleiche gilt für die ebenfalls bekanntgewordene Unterteilung der Konstruktionsglieder durch Schlitze, die bei Bedarf geschlossen werden könnten oder für die Aufspaltung der Tischplatte in zwei nahezu gleichartige Schichten. Derartige Mittel sind zwar zum Verstimmen der Elastizitäten, nicht aber für die Erzeugung wirksamer Dämpfung brauchbar, weil alle auf der Grenzflächenreibung beruhenden Dämpfungen zur Voraussetzung haben, daß makroskopisclle Reibungswege auftreten. Diese Voraussetzung ist aber bei den regelmäßig nur kleinen Schwingwegen von Maschinenfundamenten praktisch nie erfüllt.
  • Häufig wird auch die Oberseite der Tischplatte von Maschinenfundamenten nii t einem Plattenbelag als Verschleißschutz versehen. dieser ist nahezu ohne einfluß auf das Schwingungsverhalten des Systems, weil sowohl seine Masse als auch seine Steifigkeit und seine Dämpfung in Vergleich zu den übrigen Systemteilen vernachlässigbar klein sind.
  • Schließlich ist es auch bekanntgeworden, Stahlfundamente in lfohlkastenbauweise im Innern mit Oampfungsstoffen zu füllen.
  • Grundsätzlich ist eine solche Dämpfung, die auf der inneren Dämpfungswirkung des zur füllung verwendeten Werkstoffes beruht, einer teibungsdämpl'ung überlegen, weil für das Eintreten der inneren Dämpfungswirkung Versciliebungswege von molekularer Größenordnung ausreichen, die auch bei Maschinenfundamenten auftreten. Da eine vollständige füllung der Hohlkastenqueschnitte aus technischen und Kostengründen meist nicht möglich ist, wird aber im genannten Falle nur eine verhaltnismäßig schwache Dämpfung erzielt, weil die Eigenbiegesteifigkeit der Dämpfungsstoffe in der Regel nicht ausreicht, um wirksame dämpfende Kräfte in diesen zu wecken.
  • Das gleicile gilt sinngemäß auch dann, wenn die Hohlkastenquerschnitte vollständig gefiillt werden, weil die Stegbleche der Hohlkastenträger wegen ihrer hohen Schubsteifigkeit die Schubkräfte zwischen den Gurtblechen praktisch allein übertragen.
  • Die Erfindung vermeidet diese Nachteile durch, daß die Tischplatte ohne Berücksichtigung eines etwaigen Plattenbelages aus wenigstens drei Schichten aufgebaut ist, von denen die beiden äußeren eine große biegesteif'igkeit aufweisen, während die mittlere aus einem Material mit hoher inner Dämpfung besteht.
  • besonders geeignet für derartige Dämpfungsschichten sind Kunststoffe aus viskoelastischen lqaterialien, z.B. amorphen Thermoplasten, die gegebenenfalls auch gefüllt sein können. Hierfür können in Frage kommen: Kautschuk, Bitumen, Kunstharze wie Polyvinylchlorid, Polyvinylacetet, Schaumstoffe wie Polyuretanschaum, Polystyrolscllaum. Eine besonders gute Dämpfungswirkung wird weiterhin dadurch erzielt, dat3 die beiden äußeren Schichten möglichst nur durch die zwischengeschaltete Dämpfungsschicht miteinander verbunden sind. )ies wird dadurch erreicht, daß die Dämpfungsschicht z.B. aus den oben angegebenen Werkstoffen eine hohe innere Festigkeit, insbesondere gegen Schubbeanspruchungen und/oder eine große haftfestigkeit zu den beiden Außenschichten gegebenenfalls unter Verwendung an sich bekannter Klebstoffe aufweist.
  • Um eine hinreichende dämpfungswirkung zu erzielen, muß die Dämpfungsschicht wenigstens ein Fünfzigstel so dick sein wie die dickere der beiden Außenschicltten, wobei bei aufgelöster aufweise dieser Außenschicht, z.B. bei llohlkastenquerschnitten als Dicke der Abstand zwischen deren Außenflächen zu rechnen ist. Die Tischplatte eines erfindungsgemäßen Maschinenfundamentes wird zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß die untere Schicht für die Aufnahme der Maschinenlasten bemessen ist, die Dämpfungsschicht etwa ein Zehntel bis ein Zwanzigstel von deren Dicke hat, die obere chic für eine ausreichende Verteilung örtlicher Lastspitzen infolge von Montagelasten auf die Zwischen- und die Untersenicht bemessen ist und wenigstens die Dicke der Zwischenschicht hat. Durch diesen Aufbau wird sichergestellt, daß die Dämpfungsschicht hauptsächlich auf Schub beansprucht wird, was besonders hohe innere Dämpfungen ergibt.
  • Die Abbildungen zeigen Beispiele von erfindungsgemäß ausgeführten Maschinenfundamenten.
  • Figur 1 zeigt den Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgeführtes Stahliundament, Figur 2 den Langsschnitt durch ein entsprechendes Stahl- oder Spannbetonfundament.
  • Jeder Fundamenttisch besteht hier aus'der Tischp:latte, den Stützen i und der Sohlplatte 2. Die Tischplatte des Stahlfundamentes ist zuswiiiileigesetzt aus dem in lIohlkastenbauweise konstruierten Stahlunterteil 3, der Dämpfungsschicht 4 und der Oberschicht 5. Die Tischplatte des Stahl- oder Spannbetonfundamentes besteht aus dem Stahl- oder Spannbetonunterteil 6, der Dämpfungsschicht 4 und der Oberschicht 5.
  • Die von dem Masciiinensatz 7 herrührenden Krafte werden an den iziaschinenfüßen 8 durch hochgezogene Auflagerböcke unmittelbar in den Unterteil der Tischplatte eingeleitet. Im Bereich dieser Auflagerböcke ist die Dämpfungsschicht hochgeführt, um einen unmittelbaren Kontakt zwischen Unterschicht und Oberschicht der Tischplatte möglichst zu vermeiden.
  • Aufgrund der Erfindung kann die Tragkonstruktion nunmehr wesentlich schwächer gehalten werden, weil es nicht mehr erforderlich ist, bei der Bemessung gegen schwingende Krafte einen Sicherheitszuschlag für etwaige ungewollte und zufällige Re sonanzlagen zu berücksichtigen. Unter Umständen kann man auf die Ermittlung der Eigenfrequenzen des Schwingungssystems sogar völlig verzichten, weil die Auswirkungen einer Resonanz durch die Dämpfung fast gänzlich unterdrückt werden.

Claims (9)

  1. Ansprüche
    i. Maschinenfundament, insbesondere für Turboaggregate, bestehend aus der Tischplatte als eigentlichem Maschinenträger und den Stützen und/oder Federelementen zur Abstützung der Tischplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Tischplatte ohne l,erücksichtifrung eines etwaigen Plattenbelages aus wenigstens drei Schichten aufgebaut ist, von denen die beiden äußeren eine große Biegesteifigkeit aufweisen, während die mittlere aus einem Material mit hoher innerer Dämpfung besteht.
  2. 2. Maschinenfundament nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als I)ämpf'ungsschicht Dunststoffe aus viskoelastischen lt-atcrialien, z.B. amorphen Thermoplasten, die gegebenenfalls auch gefüllt sein können, verwendet werden.
  3. 3. Maschinenfundament nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als amorphes Thermoplast Kautschuk, Bitumen oder Kunstharze wie Polyvinylchlorid oder Polyvinylacetat verwendet werden.
  4. 4. Maschinenfundament nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als amorphes Thermoplast Schaumstoffe wie Polyuretanschaum oder Polystyrolschaum verwendet werden.
  5. 5. Mascliinenfundament nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Außenschichten möglichst nur durch die zlfischengeschaltete ii;impf'ungsschicht miteinander verbunden sind.
  6. 6. Maschinenfundament nach einem der Ansprüche 1 n 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht eine hohe innere Festigkeit, insbesondere gegen Schubbeanspruchungen und/oder eine große haftfestigkeit zu den beiuen Außenschichten aufweist.
  7. 7. Maschinenfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämp£Llngsschicnt wenigstens ein Fünfzigstel so dick ist wie die dickere der beien Außenschichten, wobei bei autgelöster Bauweise dieser Außeilscl1icnt, z.13. bei Hohlkastenquerschnitten als Dicke der Abstand zwischen deren außenflächen zu rechnen ist.
  8. 8. Maschinenfundament nach einem der Ansprüche i bis 5, dauurch gekennzeichnet, daß die untere Schicht der Tischplatte für die Aufnahme der lviaschinenlasten bemessen ist, die Dämpfungsschicht etwa ein Zehntel bis ein Zwanzigstel von deren Dicke hat, die obere Schicht für eine ausreichende Verteilung örtlicher Lastspitzen infolge von Nontagelasten auf die Zwischen- und die Unterschicht bemessen ist und wenigstens die Dicke der Zwischenschicht hat.
  9. 9. Maschinenfundament nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht in der Nähe der auf die Biegesteifigkeit bezogenen Schwerpunktsachse angeordnet ist, so daß sie hauptsächlich auf Schub beansprucht wird.
    L e e r s e i t e
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0246470A1 (de) * 1986-05-19 1987-11-25 BBC Brown Boveri AG Verfahren zum Austauschen eines Maschinenteils

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0246470A1 (de) * 1986-05-19 1987-11-25 BBC Brown Boveri AG Verfahren zum Austauschen eines Maschinenteils
CH672540A5 (de) * 1986-05-19 1989-11-30 Bbc Brown Boveri & Cie

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