DE4213656C2

DE4213656C2 -

Info

Publication number: DE4213656C2
Application number: DE4213656A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Epucret Polymertechnik 73098 Rechberghausen De GmbH
Current assignee: Epucret Polymertechnik 73098 Rechberghausen De GmbH
Priority date: 1992-04-25
Filing date: 1992-04-25
Publication date: 1994-03-03
Also published as: DE4213656A1

Description

Die Erfindung betrifft eine schwingungsdämpfende Monta geverbundplatte, um Maschinen und Maschinenteile ge geneinander bzw. gegen ein Fundament schwingungstech nisch zu entkoppeln.

Überall dort, wo es treibende oder angetriebene Maschi nenteile bzw. Maschinen gibt, entstehen zwangsläufig Schwingungen, die von diesen Maschinen oder Maschinen teilen erzeugt werden. Die Schwingungen breiten sich über die Befestigungseinrichtungen der Maschinen oder Maschinenteile aus und stören bzw. beeinträchtigen andere Einrichtungen, die auf solche Schwingungen empfindlich reagieren. Als Beispiele hierfür seien genannt Motoren in Fahrzeugen oder schnellaufende Antriebe in Werkzeugmaschinen. Die Erschütterungen, die in Werkzeugmaschinen von den Antrieben herrühren, beeinflussen unter Umständen erheblich die Fertigungs genauigkeit, weshalb ein großes Bestreben dahin geht, durch sorgfältiges Auswuchten Schwingungen zu vermei den oder die betreffenden Teile schwingungstechnisch voneinander zu entkoppeln.

Aus der DE-C-33 37 526 ist eine sandwichartige Platte bekannt, bei der auf einem Substrat schwingungsdämpfen des Material in Gestalt einer polymeren Matrix aufge bracht ist. In der polymeren Matrix ist ein schuppen förmiger Füllstoff enthalten, wobei die einzelnen Par tikeln des Füllstoffes so ausgerichtet sind, daß sie senkrecht auf der von dem Substrat gebildeten Ebene stehen. Auf dem schwingungsdämpfenden Material befindet sich schließlich eine Deckschicht, deren Material ebenso wenig spezifiziert ist wie das Material der Zwischen schicht.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Montageverbundplatte zu schaffen, die die Übertragung von Schwingungen zwischen den an ihr befestigten Maschinen, Maschinenteilen oder Fundamenten weitgehend unterdrückt und wenig Raum beansprucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Montage verbundplatte mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge löst.

Schwingungen, die von einer Maschine, die an der Ver bundplatte befestigt ist, in die Verbundplatte einge leitet werden, werden dort gedämpft und gelangen nur mit abgeschwächter Amplitude in die andere an der Montageplatte befestigte Maschine oder das daran angebrachte Fundament. Dabei werden sowohl Transversal schwingungen als auch Longitudinalschwingungen ge dämpft, die sich in einer Scherbeanspruchung der Zwischenlage bemerkbar machen.

Besonders günstige Verhältnisse für die Montageplatte hinsichtlich Gewicht, Festigkeit und Stabilität er geben sich, wenn die erste und/oder die zweite Platte ein Polymer ist, das zur Erhöhung der Festigkeit und zur Verringerung des Kunststoffanteils gefüllt ist. Diese Füllstoffe sind Feinstfüllstoffe mit einer Korn größe zwischen 0 und 1,5 mm, um eine möglichst gleich mäßige Struktur zu bekommen. Bereits dieses Verbund material ergibt eine gewisse Dämpfung, zumindest für hohe Frequenzen. Außerdem ist die durch die Füllstoffe zustandekommende Erhöhung des spezifischen Gewichtes für die Schwingungsdämpfung förderlich.

Als Reaktionsharze eignen sich Epoxidharze mit einem Poly aminhärter bzw. Kunststoffe mit ähnlichen Eigenschaften.

Auch die Zwischenschicht ist ein Polymer, das derart eingestellt ist, daß das Transformationsintervall, in dem es aus dem elastisch-plastischen Zustand in den glasartigen Zustand übergeht, bei der Betriebstempe ratur liegt. Unter diesen Umständen erreicht die Dämpfung, die mit Hilfe der Montageverbundplatte er zielt werden kann, ein Maximum.

Um das Dämpfungsverhalten für Longitudinalschwingungen, also Schwingungen, bei denen die beiden Platten sich in der Ebene der Platten gegeneinander bewegen, nicht zu verschlechtern, sind die Befestigungseinrichtungen in den Platten voneinander getrennt, d. h. zwischen den beiden Platten besteht keine andere Verbindung außer der durch die Zwischenschicht, die diese bei den Platten stoffschlüssig verbindet.

Die mechanische Festigkeit der Zwischenschicht kann erhöht werden, wenn in der Zwischenschicht eine Armie rung enthalten ist. Diese Armierung kann eine Karbon- oder Glasfaserbewehrung sein.

Um die neue Montageverbundplatte zu erzeugen, kann so wohl naß in naß gearbeitet werden, d. h. die einzelnen Lagen der Verbundplatte werden aufeinander produziert, noch ehe die jeweils darunter liegende Lage vollstän dig chemisch reagiert hat oder aber es können die beiden äußeren Platten zunächst vollständig hergestellt und ausreagiert werden, ehe sie durch die Zwischen schicht stoffschlüssig miteinander verbunden werden.

Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegen stand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 die Befestigung eines Motors auf einem Funda ment mit Hilfe der erfindungsgemäßen Montage verbundplatte in einer perspektivischen Dar stellung und

Fig. 2 die Montageverbundplatte nach Fig. 1 in einer vergrößerten Schnittdarstellung und im Aus schnitt.

Fig. 1 zeigt stellvertretend für eine schwingungser zeugende Maschine oder ein Maschinenteil einen Elektro motor 1, der mit Hilfe einer schwingungsdämpfenden Montageverbundplatte 2 auf einem Fundament 3 befestigt ist. Der Elektromotor 1 trägt an seinem Gehäuse 4 ei nen angegossenen Befestigungsfuß 5, der mit seiner planen Unterseite auf der Montageverbundplatte 2 auf steht. Die Montageverbundplatte 2 ist eine zwischen ca. 40 mm und 160 mm starke planparallele Platte mit einer ebenen Oberseite 6 sowie einer ebenfalls ebenen Unterseite 7. Die Befestigung des Montagefußes 5 auf der Montageverbundplatte 2 geschieht mit Hilfe mehrerer Schrauben 8, die in entsprechende Gewinde buchsen 9 der Montageverbundplatte 2 eingeschraubt sind.

Die Montageverbundplatte 2 liegt mit ihrer Unterseite 7 auf zwei parallel zueinander verlaufenden Schie nen 11, 12 auf. Die beiden Winkelschienen 11, 12 ha ben gleiche Querschnittsgestalt und bestehen je weils aus einem horizontal verlaufenden Schenkel 13 sowie einem vertikal verlaufenden Schenkel 14, wobei auf dem horizontal verlaufenden Schenkel 13 die Montageverbundplatte 2 aufliegt, während der vertikal verlaufende Schenkel 14 an dem Fundament 3 mittels Schrauben 15 angeschraubt ist. Weitere Schrauben 16 befestigen die Montageverbundplatte 2 auf den Winkel schienen 11, 12.

Wie die Fig. 1 bereits erkennen läßt, sind die Be festigungspunkte, an denen der Motor 1 mit der Montage verbundplatte 2 verbunden ist, in der Ebene der Mon tageverbundplatte 2 gegenüber den Befestigungspunkten versetzt, an denen die Montageverbundplatte 2 an den Winkelschienen 11, 12 angebracht ist. Die Befestigungs punkte werden im wesentlichen von jenen Bereichen des Montagefußes 5 gebildet, die die Schrauben 8 umgeben bzw. den Bereichen der Winkelschienen 11, 12, die um die Schrauben 16 herum vorhanden sind.

Die Montageverbundplatte 2 besteht, wie der Ausschnitt gemäß Fig. 2 erkennen läßt, aus einer oberen, plan parallelen Platte 17 mit einer Stärke zwischen 20 und 40 mm sowie einer planparallelen unteren Platte 18, ebenfalls zwischen 20 und 40 mm. Dazwischen be findet sich eine Zwischenlage 19, die die eigentliche schwingungsdämpfende Schicht bildet. Sowohl in der oberen Platte 17 als auch in der unteren Platte 18 sind Gewindebuchsen 9 bzw. 21 eingegossen, in die die Schrauben 8 und 16 eingedreht sind. Die Gewindebuchsen 9 und 21 enthalten vorzugsweise Gewindesacklöcher 22, damit beim Herstellungsvorgang kein Material in die Gewindesackbohrung 22 eindringen kann.

Die beiden Platten 17 und 18 bestehen aus einem hoch festen Polymer, in das Feinstfüllstoffe 23 mit einer Korngröße zwischen 0 und 0,5 mm eingebettet sind. Der Volumenanteil der Feinstfüllstoffe beträgt etwa 80%, während 20% des Volumens der Platten der eigent liche Kunststoff ausmacht.

Die Zwischenlage 19 besteht ebenfalls aus einem Poly mer, das beispielsweise durch die Zugabe eines anderen Kunststoffes so eingestellt ist, daß die Glasübergangs temperatur, d. h. die Temperatur, bei der der hochpolyme re amorphe Werkstoff aus dem elastisch-plastischen Zu stand in den glasartigen Zustand übergeht, etwa bei der Betriebstemperatur liegt, bei der die Montagever bundplatte 2 eingesetzt wird. Dadurch ergibt sich zwischen den beiden Platten 17 und 18 eine große Dämpfung hinsichtlich der Schwingungen, die in eine der Plat ten 17 und 18 eingeleitet werden, und zwar zwischen 0,01 bis 0,3, angegeben als das logarithmische Dekre ment.

Zwischen den beiden Platten 17 und 18 besteht außer der stoffschlüssigen Verbindung durch die schwingungs dämpfende Zwischenschicht 19 keine weitere Verbindung, insbesondere ragen die Gewindebuchsen 9 und 21 nicht über ihre jeweils zugehörige Platte 17 oder 18 in Richtung auf die gegenüberliegende Platte 18, 17 hinaus.

Um die Festigkeit der schwingungsdämpfenden Zwischen schicht 19 zu verbessern, ist in diese ein Vlies oder ein Gewebe 24 aus Karbon oder Glasfasern eingebettet. Die Stärke der schwingungsdämpfenden Zwischenschicht 19 liegt vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 mm und ist damit klein gegenüber der Dicke der beiden Platten 17 bzw. 18.

Die Herstellung der Montageverbundplatte 2 kann auf zweierlei Weise erfolgen.

Bei dem sogenannten naß-in-naß-Verfahren werden zunächst in eine Form an den entsprechenden Stellen die Gewin debuchsen 21 eingelegt und sodann wird in dieser Form die Platte 18 gegossen. Noch ehe das Material der Platte 18 vollständig auspolymerisiert ist, wird auf ihrer Oberseite 25 die Gewebe- oder Vliesarmierung 24 zusammen mit dem Material, aus dem im übrigen die schwingungsdämpfende Zwischenschicht 19 besteht, auf gegeben. Nach einem kurzen Angelieren der schwingungs dämpfenden Zwischenschicht 19 wird schließlich auf diese Zwischenschicht 19 die obere Platte 17 gegossen und es werden in das noch fließfähige Material die Ge windebohrung 9 eingesetzt.

Nach dem vollständigen Ausreagieren der Polymere in den verschiedenen Platten bzw. Schichten kann die fertige Montageverbundplatte 2 aus der Form entnom men werden.

Gemäß einem anderen Verfahren werden zunächst die bei den Platten 17 und 18 in entsprechenden Formen getrennt voneinander gegossen und auspolymerisiert. Dann werden die auspolymerisierten Platten 17 und 18 mit Hilfe der schwingungsdämpfenden Zwischenschicht 19 miteinander verklebt, um die in Fig. 2 gezeigte Verbundplatte zu erhalten. Dabei kann die Verankerung der Platten 17 und 18 an der schwingungsdämpfenden Zwischenschicht 19 noch verbessert werden, wenn dafür gesorgt wird, daß nach dem Auspolymerisieren der Platten 17 und 18 Armierungsfasern aus jener Seite der beiden Platten 17 und 18 hervorstehen, die später an die schwingungs dämpfende Zwischenschicht 19 angrenzt. Hierzu wird bei dem Herstellen der beiden Platten 17 und 18 ein Abreißgewebe verwendet, das zum Teil in das Polymer der Platten 17 und 18 eingebettet ist. Nach dem Aus härten der Platten 17 und 18 wird das Abreißgewebe abgerissen, wobei feine Faserenden entstehen, die aus den Platten 17 und 18 hervorstehen und später in der schwingungsdämpfenden Zwischenschicht 19 ver ankert werden. Das andere Ende der Fasern ist auf grund des Herstellungsverfahrens in den Platten 17 und 18 verankert.

Die schwingungsdämpfende Zwischenschicht 19 kann, abgesehen von einer eventuell vorhandenen Armie rung 24, frei von Füll- oder Zuschlagstoffen sein oder kugelige Füllstoffe mit einem Volumenanteil kleiner 50% des Volumens der Zwischenschicht 19 ent halten.

Ein geeignetes Rezept für die Polymere der Platten 17 und 18 bzw. der Zwischenschicht 19 hat z. B. folgende Zu sammensetzung.

Material für die Platten 17 bzw. 18

80 Vol.% Feinstfüllstoffe mit einer Korngröße zwischen 0 und 0,5 mm,
20 Vol.% hochfestes flüssiges Epoxidharz auf der Basis von Bisphenol AF in Verbindung mit einem flüssigen Polyaminhärter.

Material der dämpfenden Zwischenschicht

Kombination eines flüssigen Epoxidharzes, beispielsweise Bisphenol AF mit einem flüssigen Polyurethan im Mischungsverhältnis zwischen 6:4 bis 4:6 (bezogen auf das Volumen) in Verbindung mit einem flüssigen zykloaliphatischen Polyamin.

Die elastische Zwischenschicht 19 gemäß dem Rezept hat eine Glasübergangstemperatur zwischen 20 und 30°C.

Das logarithmische Dekrement ist hierbei definiert als das Produkt des Faktors des zweiten Terms aus der linearen homogenen Schwingungsdifferentialgleichung mit dem Ausdruck (2π)/ω oder als Verlustfaktor η multipliziert mit π.

Die Bestimmung des Verlustfaktors kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß ein Prüfkörper frei als Biege körper aufgehängt wird und an einem Ende berührungs los zum Schwingen angeregt wird. Dabei werden, um die Einflüsse von außen so gering wie möglich zu halten, die Aufhängungspunkte in die Schwingungsknoten ver schoben. Sodann wird, ebenfalls berührungslos, am anderen Ende des Prüfkörpers die Schnelle gemessen. Der Verlustfaktor läßt sich dann entweder über die Bandbreite oder über die Nachhallzeit der angeregten Schwingung in dem Prüfkörper nach dem Abschalten der anregenden Frequenz bestimmen.

Claims

1. Schwingungsdämpfende Montageverbundplatte (2) zur schwingungstechnischen Entkopplung von Maschi nenteilen (1) bzw. Maschinen untereinander oder Maschinen bzw. Maschinenteilen (1) gegenüber einem Fundament (3),
mit einer ersten Platte (17), die Befestigungs einrichtungen (21) für eine Maschine, ein Maschinen teil (1) oder ein Fundament (3) aufweist,
mit einer zweiten Platte (18), die Befestigungs einrichtungen (9) für eine Maschine oder ein Ma schinenteil (1) aufweist und
mit einer aus einem ausreagierten Reaktionsharz, vorzugsweise aus einem Polymer bestehenden Zwi schenschicht (19), die im wesentlichen ganzflächig zwischen der ersten und der zweiten Platte (17, 18) angeordnet ist, mit diesen Platten (17, 18) stoff schlüssig verbunden ist und derart eingestellt ist, daß ihr Transformationsintervall, in dem sie aus dem elastisch-plastischen Zustand in den glasartigen Zu stand übergeht, bei der Betriebstemperatur liegt, damit bei der jeweiligen Betriebstemperatur eine Dämpfung entsprechend einem logarithmischen Dekrement von zwischen 0,2 und 0,3 entsteht.

2. Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die erste und/oder die zweite Platte (17, 18) aus einem ausreagierten Reaktionsharz, vorzugsweise aus einem Polymer besteht.

3. Montageplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Reaktionsharz der ersten und/oder der zweiten Platte (17, 18) Feinstfüllstoffe (23) mit einer Korngröße zwischen 0 und 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0 und 0,5 mm enthält.

4. Montageplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das Reaktionsharz, aus dem die erste und/oder die zweite Platte (17, 18) gebildet ist, einen Füll stoffanteil zwischen 60% und 90%, vorzugsweise um 80%, bezogen auf das Endvolumen enthält, und daß der Rest von dem Reaktionsharz einschließlich dem Härter gebildet ist.

5. Montageplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Reaktionsharz ein Epoxidharz mit einem Polyaminhärter ist.

6. Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Betriebstemperatur in der Umgebung der Glasübergangstemperatur und unterhalb der Schmelztemperatur liegt.

7. Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Zwischenschicht (19) eine Armierung (24) enthält.

8. Montageplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Armierung (24) eine Karbon- oder Glasfaser bewehrung ist.

9. Montageplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Karbon- oder Glasfasern zumindest zum Teil in der ersten oder der zweiten Platte (17, 18) fest verankert sind.

10. Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Zwischenschicht (19) mit einem Vlies oder Gewebe aus Karbon oder Glasfasern armiert ist.

11. Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Zwischenschicht (19) eine Stärke zwischen 0,5 und 3, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 mm aufweist.

12. Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Polymer der Zwischenschicht (9) ein Epoxidharz in Verbindung mit Polyurethan aufweist, wobei der Härter ein zykloaliphatisches Polyamin ist.

13. Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Polyurethan mit dem Epoxidharz im Mischungsverhältnis 6 : 4 bis 4 : 6, bezogen auf das Volumen, vorliegt.

14. Montageplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Befestigungseinrichtungen (21) der ersten Platte (17) gegenüber den Befestigungsein richtungen (9) der zweiten Platten (18) in der Ebene der Montageverbundplatte (2) gegeneinander versetzt sind.

15. Verfahren zum Herstellen einer schwingungsdämpfen den Montageverbundplatte nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß zunächst die eine Platte gegossen und vor dem endgültigen Ausreagieren der einen Platte die Zwischenschicht aufgetragen und sodann nach dem Gelieren der Zwischenschicht die obere Platte nachgegossen wird.

16. Verfahren zum Herstellen der schwingungsdämpfen den Montageverbundplatte nach einem der Ansprü che 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst beide Platten hergestellt und vollständig ausrea giert werden und sodann die ausreagier ten Platten mit Hilfe der Zwischenschicht nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche miteinander verklebt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Platten derart hergestellt wird , daß sie auf ihrer der Zwischenschicht zugekehrten Seite freie vorstehende Fasern tra gen, die in den betreffenden Platten verankert sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die freien vorstehenden Fasern mit Hilfe eines Abreißgewebes hergestellt werden, das nach dem Erzeugen der Platte von der betreffenden Seite der Platte abgerissen wird, wobei die in der Zwi schenschicht zu verankernden Fasern erzeugt wer den.