DE4227992A1 - Stützelement für ein schwingungsbelastetes Aggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Maschinenelemente und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung eines Stütz­ elementes anzuwenden, auf dem sich ein schwingungsbe­ lastetes Aggregat abstützt und mit dessen Hilfe das Schwingungsverhalten beeinflußt wird.

Zur federnden Abstützung des Ständers einer vertikalen elektrischen Maschine ist eine Anordnung bekannt, bei der zwischen dem Ständer und der Grundplatte Federn liegen, die mit einem Dämpfungsglied kombiniert sind. Diese Abstützung ist tief abgestimmt, so daß bei verschiedenen Betriebsfällen die Abstützeigenfrequenz durchfahren wird. Bei dieser Abstützung, bei der als Federn sogenannte Plattenfedern eingesetzt sind, sind zusätzliche Dämpfungen für die tangential gerichteten Beanspruchungen vorgesehen. Als Dämpfungselemente sind Gummifedern vorgesehen, die von den tangential gerichteten Kräften auf Schub beansprucht werden (DE-OS 23 05 854).

Um bei einer drehelastischen Abstützung einer vertikalen Maschine unzulässig große Resonanzbeanspruchungen zu vermeiden, ist weiterhin eine Anordnung bekannt, bei der die zwischen der Tragplatte und der Grundplatte des Stütz­ elementes angeordneten Plattenfedern eine abgeknickte Federkennlinie aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Amplitude der Plattenfedern durch Anschläge begrenzt ist. Diese Anschläge können in der Höhe oder in ihrem seitlichen Abstand zu den Plattenfedern einstellbar sein, um auf diese Weise eine dem Betriebsverhalten der Maschine angepaßte Verstimmung einzustellen (DE-OS 25 38 974).

Auch bei horizontal angeordneten Aggregaten, wie beispiels­ weise elektrischen Maschinen, kommt es mitunter darauf an, Resonanzerscheinungen durch Dämpfung oder Verstimmung zu unterdrücken. Beispielsweise bei Dieselgeneratoren, bei denen der Dieselmotor und der Generator über das gemeinsa­ me Fundament schwingungsmäßig gekoppelt sind, kann der Generator durch das Dieselaggregat zu resonanzartigen Schwingungen angeregt werden. Dies hat man u. a. durch eine möglichst steife Aufstellung der Aggregate sowie eine festigkeitsmäßige Stärkung schwingungsgefährdeter Bauteile zu beherrschen versucht. - Durch die Erfindung soll ein materialmäßig weniger aufwendiger und möglichst wirksame­ rer Weg zur Ausschaltung resonanzartiger Erscheinungen erschlossen werden.

Ausgehend von einem Stützelement mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (DE-23 05 854) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Stützelement so auszubilden, daß es eine möglichst wirksame Verstimmung zwischen einer Anregungsfrequenz und einer resonanzgefähr­ deten Eigenfrequenz des sich abstützenden Aggregates ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das zweite Federelement eine anisotrope, nichtlineare Federcharakteristik aufweist und daß diesem Federelement eine Einrichtung zur Einstellung einer Vor­ spannung zugeordnet ist.

Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausgestaltung des zweiten Federelementes wird die für Schwingungen in Querrichtung des Stützelementes maßgebliche Steifigkeit des Stützelementes erhöht. Diese Quersteifigkeit ist zugleich in gewissen Grenzen einstellbar, wodurch eine Verstimmung zwischen einer Anregungsfrequenz und einer resonanzgefährdeten Eigenfrequenz des auf dem Stützelement abgestützten Aggregates möglich ist.

Als Federelemente mit einer anisotropen, nichtlinearen Federcharakteristik kommen Drahtkissenfedern, Teller- und Ringfedern oder auch entsprechend gestaltete Gummifedern in Betracht. Diese Federn zeichnen sich generell durch eine nichtlineare Federcharakteristik aus, wobei die Feder­ wirkung eine oder auch zwei Vorzugsrichtungen aufweist (Anisotropie).

Bezüglich der konstruktiven Anordnung eines solchen Feder­ elementes empfiehlt es sich, zwei Konsolen vorzusehen, zwischen deren Druckflächen das zweite Federelement ange­ ordnet ist, wobei diese Druckflächen vertikal zur Grund- und Stützplatte des Stützelementes gerichtet sind. Vor allem im Hinblick auf den Einsatz an elektrischen Maschi­ nen, beispielsweise Dieselgeneratoren, hat sich dabei eine konstruktive Anordnung als besonders vorteilhaft erwiesen, bei der das erste Federelement aus zwei wenigstens symme­ trisch, vorzugsweise vier paarweise symmetrisch angeordne­ ten Federplatten besteht und das zweite Federelement mit­ tig zwischen den beiden Federplattenpaaren angeordnet ist.

Die Einstellung einer Vorspannung des zweiten Federelemen­ tes kann beispielsweise mit Hilfe von Schrauben erfolgen, die in der Druckplatte einer der beiden Konsolen geführt sind und die eine weitere Druckplatte gegen das zweite Federelement drücken. Eine in Federrichtung räumlich wenig auftragende und leicht einstellbare Einrichtung besteht jedoch in einer selbsthemmenden Verkeilung, die der mit der Grundplatte verbundenen Konsole zugeordnet ist, wobei der Standkeil auf der Grundplatte steht und die Position des Treibkeiles durch eine in die Grundplatte eingreifende Schraube gesichert wird.

Wie bereits erwähnt, kommt als zweites Federelement auch ein Federelement in Betracht, daß zwei Wirkrichtungen aufweist. Eine konstruktiv einfache Lösung hierfür besteht darin, für das erste Federelement Stabfedern zu verwenden und für das zweite Federelement zwei einstellbare Federn mit nichtlinearer Federcharakteristik einzusetzen, wobei die Wirkrichtungen dieser beiden Federn senkrecht zuein­ ander verlaufen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 und Fig. 2 in Ansicht und Draufsicht ein Stütz­ element, bei dem das erste Federelement aus Plattenfedern besteht und

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Einrichtung zur Einstellung einer Vorspannung des zweiten Feder­ elementes bei einem Stützelement gemäß den Fig. 1 und 2.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Grundplatte 1, auf der sich über Plattenfedern 3 eine Stützplatte 2 abstützt. Auf der Stützplatte liegt der eine Statorfuß 10 eines Genera­ tors auf. Der andere Statorfuß ist in gleicher Weise abgestützt.

Das zwischen der Grundplatte 1 und der Stützplatte 2 ange­ ordnete Federelement besteht aus vier Plattenfedern 3, die paarweise symmetrisch angeordnet sind. Mittig zwischen den beiden Plattenfederpaaren ist an der Unterseite der Stütz­ platte 2 eine Konsole befestigt, die aus zwei Stützwänden 4 und einer Druckplatte 5 besteht. Eine gleichartige Konso­ le mit den beiden Stützwänden 6 und der Druckplatte 7 ist auf der Grundplatte 1 befestigt. Die Druckplatten 5 und 7 der beiden Konsolen verlaufen vertikal zur Grundplatte und zur Stützplatte und stehen einander gegenüber, wobei sich zwischen beiden Druckplatten ein Federelement 8 befindet, das eine anisotrope, nichtlineare Federcharakteristik aufweist. Diesem Federelement 8 ist noch eine Einrichtung 9 zur Einstellung einer Vorspannung zugeordnet.

Gemäß Fig. 3 besteht die Einrichtung zur Einstellung einer Vorspannung des Federelementes 8 aus einer selbst­ hemmenden Verkeilung mit dem Standkeil 91 und dem Treib­ keil 92. Die Position des Treibkeiles 92 ist durch eine in die Grundplatte 1 eingreifende Schraube 93 gesichert. - Das Federelement 8 besteht aus Drahtkissenfedern. Anstelle von Drahtkissenfedern können aber auch Teller- oder Ring­ federn verwendet werden. In gleicher Weise kommen Federn auf Polymerbasis, insbesondere Gummi-Metall-Federn mit entsprechender Formgebung in Betracht.

Die gemäß den Fig. 1 bis 3 vorgesehene Einstellbarkeit des zweiten Federelementes in einer horizontal und quer zu den Plattenfedern verlaufenden Richtung kann analog auch gleichzeitig für eine zweite, auf der ersten horizontalen Querrichtung senkrechtstehenden horizontalen Richtung erfolgen. In diesem Fall sind als erstes Federelement Stabfedern zu verwenden. Die für die zweite horizontale Richtung einzusetzenden nichtlinearen Federelemente sind analog zu den in der ersten horizontalen Richtung angeord­ neten Federelementen zu gestalten. Um hierbei eine statische Vorbelastung der Stabfedern des ersten Feder­ elementes durch die Vorspannung der zweiten Federelemente zu vermeiden, werden die zweiten Federelemente in zweck­ mäßiger Weise symmetrisch zu einer in der Horizontalebene liegende Achse angeordnet. Die Vorspannungen der beiden symmetrisch angeordneten zweiten Federelemente kompensie­ ren sich dann, so daß die Stabfedern des ersten Federele­ mentes unbelastet bleiben.

Für das erste Federelement kommen anstelle von Plattenfe­ dern oder Stabfedern auch Schwingmetallfedern mit analogen Steifigkeitseigenschaften in Betracht, z. B. keilförmige Sandwich-Gummimetallfedern anstelle der Plattenfedern und ebene Sandwich-Gummimetallfedern anstelle der Stab­ federn.

Claims (7)

1. Stützelement für ein schwingungsbelastetes Aggregat, insbesondere für eine Maschine mit einem rotierenden Maschinenteil, bestehend aus einer Grundplatte, einer Stützplatte und einem zwischen der Grundplatte und der Stützplatte angeordneten, in Stützrichtung steif ausgebil­ deten ersten Federelement sowie einem parallel zum ersten Federelement geschalteten zweiten Federelement, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Federelement (8) eine anisotrope, nichtlineare Federcharakteristik aufweist und daß diesem Federelement eine Einrichtung (9) zur Einstellung einer Vorspannung zugeordnet ist.

2. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Federelement (8) zwischen zwei Konsolen (4, 5; 6, 7) angeordnet ist, deren Druckflächen vertikal zur Grund- und Stützplatte (1, 2) gerichtet sind.

3. Stützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Federelement aus wenigstens zwei symmetrisch angeordneten Federplatten (3) besteht und daß das zweite Federelement (8) mittig zwischen den beiden Federplatten­ paaren angeordnet ist.

4. Stützelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Federelement aus Stabfedern besteht und daß das zweite Federelement aus wenigstens zwei ein­ stellbaren Federn mit nichtlinearer Federcharakteristik besteht, wobei die Wirkrichtungen der beiden Federn senk­ recht zueinander verlaufen.

5. Stützelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (9) aus einer selbsthemmenden Verkeilung (91, 92) oder aus einer Verschraubung besteht.

6. Stützelement nach Anspruch 5 mit einer selbsthemmenden Verkeilung, dadurch gekennzeichnet, daß der Standkeil (91) auf der Grundplatte (1) steht und daß die Position des Treibkeiles (92) durch eine in die Grundplatte (1) eingreifende Schraube (93) gesichert ist.

7. Stützelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Federelement (8) als Drahtkissen-, Teller-, Ring- oder Gummifeder ausgebildet ist.