DE2740815C2 - Schwingungsdämpfende Unterlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf aus haftend unereinander verbundenen Lagen von Gewebe und Gummi in wechselnder Schichtenfolge aufgebaute schwingungsdämpfende Unterlagen z. B. für Kraft- und Arbeitsmaschinen, Transporteinrichtungen ^n Blechwalzenwerken u. dgl.

Zum Aufnehmen und Dämpfen mechanischer Schwingungen und zum akustischen Isolieren gegen die Umgebung werden ortsfest aufgestellte Maschinen oder auch dynamisch beanspruchte Bauwerkskonstruktionen häufig in bekannter Weise auf elastomeren Lagerelementen abgestützt Durch den Aufbau und die Gestaltung der Lagerelemente, die Wahl des elastomeren Werkstoffes und gegebenenfalls auch die Ausstattung mit Verstärkungsein- oder -auflagen kann dabei verschiedenartigen Einsatzbedingungen in weitem Umfange begegnet werden. Eine aus dem Rahmen des üblichen fallende besondere Erschwernis ergibt sich aber, wenn regelmäßig schlagartig auftreffende heftige Druckstöße abzufangen sind. Dies gilt beispielsweise für die Auflagerung der Schabotte schwerer Schmiedehärr. mer und in noch höherem Maße für die Unterstützung der Transportrollen in Grobblechwalzwerken. Es zeigte sich in solchen und ähnlichen Fällen immer wieder, daß die unangenehmen, auf die Dauer schädlichen Schwingungen mit den bekannten Lagerelementen nicht wirksam zu dämpfen waren und es trotz der elastomeren Zwischenglieder unter Umständen zu Rißbildungen in den betroffenen Fundamentteilen kam.

Es sind z. B. nach der deutschen Patentschrift 1 91 627 aus in mehrfacher Schichtung übereinander in elastomere Stoffe eingebetteten Gewebebelagen aufgebaute Unterlageplatten für Maschinenfundamente bekannt. Hiervon macht auch ein anderer Vorschlag (deutsche Offenlegungsschrift 23 05 389) für Gummigewebeplatten speziell für die Stoßdämfung an Schmiedehämmern Gebrauch, wobei zwecks Unterbindens von Rißbildungen die vielfach übereinander geschichteten Einbettungsgewebe von Lage zu Lage winkelig gegeneinander versetzte Kett- und Schußfäden aufweisen sollen. Diese und ähnliche bekannte Lagerungen sind zwar zum Dämpfen von Schwingungen und Geräuschen im allgemeinen durchaus geeignet. Mit steigenden Maschinenleistungen und höheren Anforderungen an die Laufruhe werden aber auch wachsende Ansprüche an die Lagerung vor allem stoß- und schlagartig arbeitender Maschinen gestellt. Die Dämpfung der elastischen Unterlage muß dann so hoch sein, daß Nachschwingungen mit Sicherheit unterdrückt werden. Ist die Maschine dagegen dynamisch noch derart in Bewegung, daß nachfolgende Stöße oder Schläge auf ein ebenfalls schwingendes System auftreffen, kommt es aus diesen gegenläufigen Bewegungen stoßender und angestoßener Massen zu unkontrollierten Prellschlägen mit auf die Dauer zerstörenden Wirkungen. Diese Gefahr besteht vor allem bei Maschinen mit vergleichsweise kurzen Schlagfolgen wie beispielsweise Schnellhämmern, Stanzen, Schlagscheren und ähnlichen Vorrichtungen. Es werden hierfür zwar die erwünschten Federungseigenschaften der üblichen eiastomeren Werkstoffe herangezogen, um die Lagerung gegenüber •Jen Erregerfrequenzen auf eine ausreichende Schwingungsdämpfung abzustimmen. Ihre Eigendämpfung genügt allein aber nicht, das unerwünschte Nachschwingen zu verhindern.

Der Erfindung liegt demgemäß als Aufgabe zugrunde, eine über lange Zwischenräume und häufige Lastwechsel gleichbleibende befriedigende Schwingungsdämpfung gegen schwere und schwerste Stoßbeanspruchungen zu erreichen und gleichzeitig auf jeden Fall schädliche Nachschwingungen zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von Unterlagen der eingangs geschilderten Gattung, erfindangsgemäß dadurch gelöst, daß öse Gewebelagen in kompressibler Anordnung aus jeweils mehreren Schichten paketartig aufeinandergelegt sind und die verschiedenen Werkstofflagen Schichtstärken von im wesentlichen gleicher Größenordnung aufweisen.

Die Erfindung macht sich das unterschiedliche Biege-Schwingungsverhalten der in sich kompressiblen Gewebedämpfungsschichten auf der einen und der voiumenkonstanten inkompressibien Elastomer-Federn auf der anderen Seite zunutze und gelangt mit der funktioneilen Vereinigung beider Komponenten in einem zusammenhängenden Schichtkörper zu überraschend günstigen Ergebnissen. Es is» bekannt, daß sich unter gleichmäßig auf Druck belasteten reinen Elastomerlagern, das heißt also aus inkompressibien Werkstoffen hergestellten Dämpfungsplatten oder Federungselementen ein parabelförmig umgrenztes, von den Randbereichen auf einen Höchstwert in der Mitte anschwellendes Spannungsfeld aufbaut, während dagegen die Kraftlinien unter einer Dämpfungsplatte aus kompressiblen Werkstoffen wie etwa Gewebeschichten unter den gleichen Bedingungen einen der Fläche eines Rechteckes entsprechenden gleichförmigen Verlauf zeigen. Die erfindungsgemäße Kombination beider verschiedenartigen Wirkungen führt einmal zu einer erwünschten Vergleichmäßigung in der Arbeitsaufnahme und der Spannungsverteilung, zum anderen aber gleichzeitig auch zu einem von der Form bzw. dem Volumen weitgehend unabhängigen Federungsverhalten des zusammengesetzten Schichtkörpers, das wiederum für die Konstruktion einfachere Gestaltungen und Bemessungen zuläßt. Der inkompressible elastomere Werkstoff bildet dabei aufgrund seiner ausgebildeten Schubverformbarkeit innerhalb des einheitlichen Mehrschichtenaufbaues Federkerne, die die Biegefähigkeit der plattenförmigen Unterlage günstig beeinflussen und auch unter der Einwirkung aus mittig auftretender Druckstöße die Randspannungen als Folge ihrer Parabel-Charakteristik in Grenzen halten und keine schädlichen Kantenpressungen aufkommen lassen.

Der erfindungsgemäße Schicbtenaufbau ist dem an sich bekannten Verstärken elastomerer Baulager durch eingebettete Einzelfasern, Gewebe und andere textile oder metallische Festigkeitsträger nicht zu vergleichen und in der Wirkung damit auch keineswegs gleichzusetzen. Der Unterschied der neuartigen Unterlagsplatten zu bekannten Lagerelementen (beispielsweise nach der deutschen Patentschrift 12.31 739) tritt schon in dem äußeren Erscheinungsbild mit den paketartig geschichteten Gewebelagan hervor, wobei die Gewebe nicht als Einlagen, sondern vielmehr als Beilagen zu bzw. zwischen den mit nicht größerer Schichtstärke ausgeführten Gummischichten erscheinen.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die von Gummilagen gebildeten Außenflächen mit eingeformten Oberflächen-Profilierungen wie z. B. Rippen, Noppen, Lochungen o. dgl„ versehen.

Die in an sich bekannter Weise eingeformten Profilierungen dienen dazu, Unebenheiten und Ausrichtungsungenauigkeiten auf den Kontaktflächen der druckübertragenden Konstruktionsteile durch eine volumenveidrängende Vorfederung ausgleichen zu können. Es wird damit möglich, ständige ocier auch vorübergehende Abweichungen von den Einbaumaßen ohne Beteiligung der Gesamtfederung zu überbrücken und teilflächiges Abheben mit Spaltbüdung zu vermeiden. Auf der anderen Seite ist dadurch auch die Gefahr punkt- oder linienförmiger Beanspruchungen und unzulässiger örtlicher Spannungsspitzen von vornherein ausgeschaltet. Die daraus folgende direkte Kontaktfederung kann noch weicher eingestellt werden, wenn die Vertiefungen der Oberflächenprofilierungen in ebenfalls bekannter Weise mit einem viskosen, pastösen oder plastischen Stoff ausgefüllt werden.

Die Erfindung ist anhand der schematischen Darsteliung eines Auslührungsbeispiels in der Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung ist

Fi g. 1 ein Teilstück einer erfindungsgemäßen Unterlage in perspektivischer Ansicht und

F i g. 2 und 3 Querschnittsdarstellungen der Unterlage im Ein- und Ausfederungszustand unter der Einwirkung einer Stoßbelastung.

Die gezeichnete Unterlage ist aus zwei Gewcbelagen 4, einer inneren Gummilage 6 und zwei die Kontaktflächen zu den gegeneinander abgestützten Konstruktionsteilen 8, 9 bildenden Gummiauflagen 7 aufgebaut und zu einem in sich zusammenhängenden einheitlichen Schichtkörper von rechteckiger oder quadratischer Grundgestalt zusammengesetzt. Die Gewebelagen 4 bestehen jeweils aus mehreren, beispielsweise fünf unmittelbar aufeinandergelegten Gewebebahnen, die der notwendigen Haftverbindung wegen zweckmäßig mit einer Kautschukimprägnierung versehen werden. Ihre Schichtstärke ist in jedem Falle in einer der Gummilage 5 entsprechenden oder auch diese geringfügig überschreitenden Größenordnung bemessen und

ίο kann beispielsweise 5 mm betragen — ohne damit aber die Erfindung auf diese in einer praktischen Ausführungsform als zweckmäßig erwiesene Dimension zu beschränken. Die äußeren Gummiauflagen 6 tragen eine tief eingeformte Oberflächen-Profilierung in Gestalt von parallel zueinander geradlinig über die ganze Länge bzw. Breite der Unterlagen durchlaufenden Dreikantrippen, die sich im Finbauzustand der Unterlage schon unter der normalen Druckbelastung in die Vertiefungen hinein verformen.

Die Querschnittsdarstellung in Fig.2 zeigt die eingebaute Unterlage unter der Wirk Mg eines extrem schweren Belastungsstoßes P: Die inkompressible innere Gummilage 5 sucht ihr Volumen durch Ausweichen über die Randkanten hinaus konstant zu halten und nimmt infolge der parabelförmig von der Mitte nach den Seiten hin abfallenden Spannungsverteilung die in der Zeichnung angedeutete, einer Zerstreuungslinse ähnelnde bikonkave Querschnittsgestalt an, der sich die benachbarten Gewebelagen 4 durch Einwölben aufeinander zu angleichen. Mit dem Abschwellen der Stoßkraft P (F i g. 3) kehren sich die Verhältnisse um: Der elastomere Werkstoff der Gummilage 5 zieht sich über seinen Ruhezustand hinaus nach der Plattenmitte hin zusammen, was eine Verdickung im Mittenbereich nach Art einer bikonkaven Sammellinse und deutliches Einkehlen der Randkanten mit entsprechendem Auswölben der Gewebelagen 4 zur Folge hat Die durch den Stoß angeregten Schwingungen der Konstruktionsteile 8,9 weiden djrch diesen Wirkungsmechanismus federnd aufgefangen und stark gedämpft nach wenigen Ausschlägen zum Abklingen gebracht.

Anstatt zweier Gewebelagen 4 können auch drei oder mehr mit zusätzlichen Gummilagen 5 vorgesehen werden. In gleicher Weise unterliegen auch die äußeren Gummiauflagen 6 den von spezifischen Einsatzbedingungen geprägten Variationsmöglichkeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Aus haftend untereinander verbundenen Lagen von Gewebe und Gummi in wechselnder Schichtenfolge aufgebaute scbwingungsdämpfende Unterlage z. B, für Kraft- und Arbeitsmaschinen, Transporteinrichtungen in Blechwalzwerken u.dgl. dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelagen (4) in kompressibler Anordnung aus jeweils mehreren Schichten paketartig aufeinandergelegt sind und die verschiedenen Werkstofflagen (4,5) Schichtstärken von im wesentlichen gleicher Größenordnung aufweisen.
2. 2. Unterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre von Gummilagen (6) gebildeten Außenflächen mit eingeformten Oberflächenprofilierungen, z. B. Rippen, Noppen, Lochungen od. dgl, versehen sind.