Case Study Maschinenlagerung Schwingungsisolierung an einer mechanischen Presse

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Lennart Fromm
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1 Case Study Maschinenlagerung Schwingungsisolierung an einer mechanischen Presse

2 Schwingungsisolierung an der Quelle Beispiel einer mechanischen Presse Lagerung von Maschinen Wozu? Industrieanlagen erzeugen im erheblichen Umfang Schwingungen, die sich auf Böden, Wände und Decken übertragen. Diese werden daher nicht nur in unmittelbarer Nähe, sondern auch in größerer Entfernung als störend wahrgenommen. Besonders unerwünscht ist die Übertragung auf benachbarte Büroräume oder bedingt durch das Wachstum von Städten auf anliegende Wohngebiete. Gleichzeitig können aus dieser Schwingungsbelastung auch Schäden am Gebäude oder an anderen Maschinen entstehen. Hier gilt das bekannte Prinzip: Steter Tropfen höhlt den Stein. Wie Schwingungen übertragen werden Lärm von Maschinen kann zum einen direkt durch die Luft zum Empfänger gelangen. Schwingungen der Maschine können aber auch auf das Gebäude übertragen werden (sogenannter Körperschall) und so ertastet bzw. gefühlt werden. Gleichzeitig strahlen die Bauteile an anderer Stelle die Schwingungen als Luftschall wieder ab. Dies führt zu einer großräumigen Beeinträchtigung der Lebens- und Arbeitsqualität. Polyurethanmatten als Lösung Produkte aus Polyurethan (PUR) der Firma KRAI- BURG werden seit vielen Jahren in der Schwingungsisolierung eingesetzt. Dabei sind zwei Wege zu unterscheiden: Empfängerisolation Die störenden Schwingungen werden erst beim Empfänger unterdrückt. Dies kann zum einen notwendig sein, wenn die Störungsquelle nicht oder nicht ausreichend isoliert ist. Zum anderen mag die Isolierung nur an einer kleinen Fläche benötigt werden. Quellenisolation Die Schwingungen werden hier reduziert, bevor sie auf das Gebäude übertragen werden. Bauliche Veränderungen in der Umgebung sind damit nicht erforderlich. Je nach vorliegenden Randbedingungen kann die eine oder die andere Variante angestrebt werden. Aus verschiedenen Gründen bietet sich gerade bei Maschinen die Quellenisolation an: Die Kontaktfläche der Maschine ist meist vergleichsweise klein im Vergleich zu den Flächen, an denen keine störenden Schwingungen auftreten sollen. Die Lösung ist optimal auf die Maschine angepasst. Das Gebäude ist keinen schädlichen Vibrationen ausgesetzt. Die Quellenisolierung ist meist günstiger als eine nachträgliche Veränderung am Gebäude und zudem flexibler. 2

Die Ausgestaltung der Lösung ist abhängig von verschiedenen Faktoren, u.a. der Geometrie und dem Gewicht der Maschine. So kann die Lagerung punkt- oder streifenweise unter der Maschine erfolgen.

Vorteile der Polyurethanprodukte Günstiger Werkstoff Lange Lebensdauer Zuschneidbar gemäß Maschinenabmessungen Hohe Isolationswirkung Niedrige Abstimmfrequenzen Ausgleich von Unebenheiten Einfache

3 Die Ausgestaltung der Lösung ist abhängig von verschiedenen Faktoren, u.a. der Geometrie und dem Gewicht der Maschine. So kann die Lagerung punkt- oder streifenweise unter der Maschine erfolgen. Auch eine flächige Lagerung oder die Isolierung nur einzelner Maschinenkomponenten kann umgesetzt werden. Vorteile der Polyurethanprodukte Günstiger Werkstoff Lange Lebensdauer Zuschneidbar gemäß Maschinenabmessungen Hohe Isolationswirkung Niedrige Abstimmfrequenzen Ausgleich von Unebenheiten Einfache Verarbeitbarkeit, keine Wartung Kleine Einsenkung Eigenschaften können für Anwendung optimal angepasst werden. Im Gegensatz zu Gummiprodukten zeichnen sich Polyurethane durch wesentlich bessere Isolierungseigenschaften aus. Dadurch können auch sehr niedrigfrequente Störungen deutlich reduziert werden. 3

Ein Beispiel aus der Anwendung: Schnellläuferpresse Im Jahr 2002 wurde die vorher starr aufgestellte Schnellläuferpresse (ca.

Aufgrund der schlanken Bauform der Presse mit kleinem Grundriss und hohem Schwerpunkt wurde eine Gründung auf einer Stahlplatte mit unterlegter Isolierung aus Polyurethan-Elastomer gewählt.

Geschwindigkeit: 100 Stanzhübe pro Minute Gründungsplatte aus Stahl Die Isolierung wurde 50 mm dick, bestehend aus Dipoelast 2.

4 Ein Beispiel aus der Anwendung: Schnellläuferpresse Im Jahr 2002 wurde die vorher starr aufgestellte Schnellläuferpresse (ca. 100 Stanzhübe/Minute) nachträglich vom Hallenboden schwingungsentkoppelt aufgestellt. Aufgrund der schlanken Bauform der Presse mit kleinem Grundriss und hohem Schwerpunkt wurde eine Gründung auf einer Stahlplatte mit unterlegter Isolierung aus Polyurethan-Elastomer gewählt. Presse starr auf den Hallenboden geschraubt Technische Daten zur Presse: Gewicht der Presse: 2200 kg Abmessung Gründungsplatte: 2,20 m x 1,35 m Gewicht Gründungsplatte: 900 kg Gesamtgewicht: 3100 kg Geschwindigkeit: 100 Stanzhübe pro Minute Gründungsplatte aus Stahl Die Isolierung wurde 50 mm dick, bestehend aus Dipoelast 2.2 (heute PURASYS vibrafoam SD 26), ausgeführt und zum Ausgleichen eines außermittigen Systemschwerpunktes wurden PUR-Elastomere mit unterschiedlichen Steifigkeiten gewählt. Die vorliegende Belastung ließ die Matten etwa 2,2 mm einfedern. Bei der gewählten Materialverteilung ergaben sich die im Foto beschriebenen Materialpressungen. Dieser Einsatzbereich ist für eine elastische Lagerung insofern anspruchsvoll, als über viele Jahre eine dauerhafte Belastung vorliegt und starke Schwingungen auftreten. Die PURASYS vibrafoam/vibradyn Produkte besitzen hervorragende Eigenschaften um solchen Anforderungen dauerhaft standzuhalten. ca kg/m² ca. 550 kg/m² ca kg/m² Isolierung mit unterschiedlichen Flächenpressungen und zugehörigen PURASYS-Materialien 4

Der Ausbau der PUR-Isolierung nach 14 Jahren Einsatz Die schwingungsisoliert aufgestellte Presse wurde bis zum Oktober 2016 ohne Ausfallzeiten betrieben.

Der Austausch wurde vorgenommen um die Performance der Materialien nach einer langen Einsatzphase und deren Alterungsverhalten im KRAIBURG Prüflabor zu untersuchen.

5 Der Ausbau der PUR-Isolierung nach 14 Jahren Einsatz Die schwingungsisoliert aufgestellte Presse wurde bis zum Oktober 2016 ohne Ausfallzeiten betrieben. Nach ungefähr 14 Jahren wurde dann die mechanisch belastete und am Rand durch Mineralöle benetzte Isolierung durch eine neue ersetzt. Die alte Isolierung erfüllte auch nach 14 Jahren ihren Zweck. Der Austausch wurde vorgenommen um die Performance der Materialien nach einer langen Einsatzphase und deren Alterungsverhalten im KRAIBURG Prüflabor zu untersuchen. Schwingungsisoliert aufgestellte Presse Der Austausch wurde vom Ingenieurbüro Moschner & Partner aus Haiger überwacht. Die labortechnische Untersuchung wurde danach durch die Fa. KRAIBURG PuraSys GmbH & Co. KG durchgeführt. Beispielhaft ist in der Abbildung die Veränderung der statischen Federkennlinie von Dipoelast 2.2 mit einer Bauteilhöhe von 50 mm gezeigt. Als Referenz dienten die standardmäßig festgehaltenen Produktionsparameter zum Zeitpunkt der Fertigung der eingebauten Materialien. Im gezeigten Beispiel konnte über die Einsatzdauer von 14 Jahren eine geringfügige Nachverhärtung gemessen werden, die sich jedoch kaum zum ursprünglichen Material unterscheidet. Durch dieses Anwendungsbeispiel wird deutlich, dass das eingesetzte Material auch nach sehr langem Einsatz seine sehr guten dynamischen Eigenschaften nicht verloren hat. Die ehemalige Dipoelast-Serie wurde in die PURASYS vibrafoam-serie überführt um ein kontinuierliches Einsatzspektrum abdecken zu können. Die Variante Dipoelast 2.2 entspricht dabei der neuen Type SD 26, deren Kennlinien rechts abgedruckt sind. PURASYS vibrafoam und vibradyn Produkte setzen wir unter anderem bei unterschiedlichen Maschinenlagerungen wie bspw. Klimaanlagen, Pressen und Stanzen ein. Gerade diese anspruchsvolle Anwendung zeigt wiederholt erfolgreich, dass es sich um ein hochwertiges Material handelt, das uns und unsere Kunden immer wieder auch im Langzeitverhalten überzeugt. Guido Moschner, Ingenieurbüro Moschner & Partner Pressung [N/mm²] Pressung [N/mm²] 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 Referenz gemessen Statischer Einsatzbereich SD 16 SD 26 SD 40 12,5 mm Einfederung [mm] 37,5 mm 50 mm Einfederung [mm] 25 mm SD 16 SD 26 SD 40 Dynamischer Einsatzbereich 5

6 KRAIBURG PuraSys GmbH & Co. KG Porschestraße 1 D Diepholz Fon +49 (0) Fax +49 (0) info@kraiburg-purasys.com KRAIBURG PuraSys GmbH & Co. KG Alle Angaben ohne Gewähr. Änderungen vorbehalten.

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