Realitätsnahe und reproduzierbare Randbedingungen in der Vibrationsanalyse - Ein Ersatzuntergrund für elektropneumatische Bohrhämmer = Realistic and Reproducible Boundary Conditions in Vibration Analysis - A Substitute Workpiece for Electro-pneumatic Hammer Drills

Abstract

In Vibrationsanalysen von Power-Tools wird ermittelt, welchen Vibrationsemissionen der Anwender während der Anwendung ausgesetzt ist. Im System Power-Tool stehen Anwender, Maschine und Untergrund in einem direkten Leistungsfluss und beeinflus-sen sich durch ihre dynamischen Eigenschaften gegenseitig. Die Güte einer Vibrati-onsanalyse hängt sowohl vom Anwender als auch von der Maschine und dem Unter-grund ab. Ein Ansatz, zur Verbesserung dieser Güte, ist der Einsatz von physischen Ersatzsystemen für Anwender und Untergrund. Die Norm DIN EN ISO 28927-10 regelt die Ermittlung der Schwingungsemission bei Bohrhämmern und bietet eine technische Lösung an, um die Streuung aus dem Kontakt Werkzeug-Untergrund zu verbessern. Neben dieser technischen Lösung sind weitere Systeme am Markt vorhanden, mit denen der Kontakt zwischen Werkzeug und Untergrund nachgebildet werden kann. Bei den vorhandenen Systemen ist nicht sichergestellt, in welchem Anwendungsbereich sie Gültigkeit besitzen und wie realitäts-nah beziehungsweise wie reproduzierbar die Vibrationen im Vergleich zum Hammerbohren in Beton sind. Für realitätsnahe und reproduzierbare Vibrationsanalysen von Bohrhämmern liegt im Stand der Forschung kein geeignetes validiertes physisches Ersatzsystem vor. In dieser Forschungsarbeit werden die Stoßzahl und das Bohrmoment verwendet, um die mechanisch-dynamischen Wechselwirkungen im Kontakt Bohrer-Beton zu beschreiben. Die Bohrmomente und Stoßzahlen werden in einer Studie für unterschiedliche Bohrtiefen, Betonsorten und Vorschubkräfte quantifiziert. Mittels eines Simulationsmodells werden die Stoßzahlen in einen physischen Ersatzuntergrund überführt und in einer Studie verifiziert. Abschließend werden in einer Vibrationsanalyse die Be-schleunigungen am Hauptgriff und am Gehäuse des Bohrhammers ermittelt und mit den Beschleunigungen beim Hammerbohren in Beton vergleichen. Mit dem in dieser Forschungsarbeit entwickelten Ersatzuntergrund können Vibrationsanalysen realitätsnah und mit reduzierter Streuung im Vergleich zum Hammerbohren in Beton durchgeführt werden. Die Streuungen aus dem Stoßkontakt Bohrer-Beton werden durch den Einsatz einer Kombination aus Ringfeder und Graugusszylinder im Vergleich zum Hammerbohren in Beton reduziert. Die Aufprägung eines dem Hammerbohren in Beton äquivalenten Bohrmoments, führt zu einem realitätsnahen Be-triebspunkt des Bohrhammers. Diese Forschungsarbeit leistet einen Beitrag zum For-schungsschwerpunkt Ersatzuntergrundsysteme