Fundamentisolierung, oberirdisch und unterirdisch zur Reduzierung von Schwingungen und zur Versteifung von Maschinen
Zur Dimensionierung bzw. Realisierung einer optimal wirksamen Schwingungsisolation müssen mehrere Voraussetzungen erfüllt werden. Die wichtigsten Voraussetzungen u. a. dafür sind:
- Untergrund (Aufstellort) muss theoretisch unendlich und praktisch ausreichend steif sein.
- Die elastisch aufzustellende Maschine darf keine Eigenfrequenz in dem betrachteten Frequenzbereich haben. Dieses Objekt kann dann als starrer Körper betrachtet werden.
Bei langen Maschinen, z. B. Druckmaschinen und aber auch bei vielen Werkzeugmaschinen können diese Voraussetzungen, insbesondere 2. Voraussetzung nicht erfüllt werden, da diese Maschinen nicht ausreichend steif sind. Zur schwingungsisolierten Aufstellung solcher Maschinen wird ein schwingungsisoliert gelagertes Fundament verwendet. Die Maschine wird dann auf diesem Fundament mittels Keilschuhen starr aufgestellt. Durch das Fundament (Zusatzmasse) wird die Masse, die schwingungsisoliert aufzustellen ist, vergrößert. Die Vorteile dieser Zusatzmasse sind je nach Maschinenart und -größe von entscheidender Bedeutung. Mit einer Zusatzmasse bei gleichbleibender Steifigkeit wird die Lagerungseigenfrequenz kleiner. Damit wird die Isolation etwas besser. Jedoch wird der Dämpfungsgrad mit zunehmender Masse kleiner, da die Dämpfungskoeffizienten und Steifigkeiten gleich geblieben sind. Mit einem Fundament wird
- Eigenfrequenz der Lagerung klein (dies auch über k klein erreichbar)
- Maschine ruhiger bei der Betriebsdrehzahl
- die Maschine steifer.
Durch eine Zusatzmasse und Zusatzfeder bei der gleich bleibenden Eigenkreisfrequenz werden die folgenden Verbesserungen beim dynamischen Verhalten einer schwingungsisoliert aufgestellten Maschine erreicht, obwohl dadurch der Isolationsgrad unverändert bleibt. Die Vorteile sind:
- Die Zusatzmasse führt zu einer weiteren Versteifung der Maschine.
- Angeschlossene Elemente werden mechanisch weniger beansprucht.
- Es wirken geringere Massenkräfte auf die Komponenten der Maschine.
- Die dynamischen Amplituden der Maschine werden kleiner. Damit werden die elektronischen Maschinen- und Steuerungskomponenten geschont.
- Die dynamische Beanspruchung ist geringer. Somit wird der Verschleiß von Maschinenkomponenten reduziert.
- In den meisten Fällen ist eine freie Aufstellung der Maschinen auf dem o. e. Fundament mittels Keilschuhe, bestückt mit Antirutschplatten möglich.
- Die Fertigungsqualität wird erhöht.
- Die reduzierten Montagekosten führen zu wirtschaftlichen Vorteilen.
