STATISCHES UND DYNAMISCHES AUSWALTEN (PT. 2)JOHN VAUGHAN | BRÜEL & KJÆR
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In dieser Application Note wird anhand mehrerer Arbeitsbeispiele gezeigt, wie einfach es ist, rotierende Maschinen auszuwuchten. Es werden einfache Methoden vorgestellt, bei denen einfache tragbare B&K-Messgeräte verwendet werden, um Messungen an rotierenden Teilen durchzuführen, die bei normalen Betriebsdrehzahlen in ihren eigenen Lagern laufen. B&K-Maschinen, die rotierende Teile aufnehmen und Auswuchtmassen und -positionen sofort anzeigen, sind in separaten Veröffentlichungen über die Auswuchtmaschinen Typ 3905 und Typ 3906 beschrieben.
Die mit den hier gezeigten Anordnungen erzielten Wuchtgüten sind mit den Ergebnissen von weitaus komplizierteren und teureren Auswuchtmaschinen vergleichbar.
Was ist statisches Auswuchten?
Das primäre Auswuchten beschreibt den Vorgang, bei dem Primärkräfte, die durch unausgeglichene Massekomponenten in einem rotierenden Objekt verursacht werden, in eine Ebene umgelöst und durch Hinzufügen einer Masse nur in dieser Ebene ausgeglichen werden können. Da das Objekt nun im statischen Zustand vollständig ausgewuchtet ist (aber nicht unbedingt im dynamischen), wird dies oft als statisches Auswuchten bezeichnet.
Was ist dynamisches Auswuchten?
Sekundäres Auswuchten beschreibt den Prozess, bei dem Primärkräfte und sekundäre Kräftepaare, die durch unausgewogene Massenkomponenten in einem rotierenden Objekt verursacht werden, in zwei (oder mehr) Ebenen aufgelöst und durch Hinzufügen von Masseninkrementen in diesen Ebenen ausgewuchtet werden können.
Dieser Auswuchtprozess wird oft als dynamisches Auswuchten bezeichnet, da die Unwucht nur sichtbar wird, wenn sich das Objekt dreht. Nach dem dynamischen Auswuchten ist das Objekt sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Bedingungen vollständig ausgewuchtet.
Der Unterschied zwischen statischem und dynamischem Auswuchten ist in Abb.1 dargestellt. Es wird deutlich, dass sich die Endmassen bei stehendem Rotor (statisch) gegenseitig ausgleichen können. Bei der Rotation (dynamisch) tritt jedoch eine starke Unwucht auf.
Grundlagentheorie
Ein Objekt, das bei der Rotation Schwingungen auf seine Lager überträgt, wird als „ungewuchtet“ definiert. Die Lagerschwingung entsteht durch das Zusammenwirken der vorhandenen Unwuchtkomponenten mit der Radialbeschleunigung durch die Rotation, die zusammen eine Fliehkraft erzeugen.
Da sich die Massenbestandteile drehen, dreht sich auch die Kraft und versucht, das Objekt in seinen Lagern entlang der Wirkungslinie der Kraft zu bewegen. Daher erfährt jeder Punkt des Lagers eine schwankende Kraft.
In der Praxis setzt sich die Kraft an einem Lager zusammen aus einer primären Kraft, die durch unausgewogene Massekomponenten in oder nahe der Ebene des Lagers entsteht, und einer sekundären Kraft, die durch unausgewogene Paarkomponenten aus den anderen Ebenen entsteht.
Wenn ein Beschleunigungsaufnehmer am Lagergehäuse angebracht ist, kann die schwankende Schwingungskraft erfasst und ein elektrisches Signal an einen Schwingungsmesser gesendet werden. Die angezeigte Schwingungsstärke ist direkt proportional zur Resultierenden der Unwuchtmassen. Die Richtung, in der diese Resultierende wirkt (d.h. der Radius, der die Fliehkraft enthält), kann genau bestimmt werden, indem man die Phase des schwankenden Signals, das den Schwingungsmesser verlässt, mit einem periodischen Standardsignal vergleicht, das von einer Bezugsposition auf dem rotierenden Objekt erhalten wird.
Es ist nun möglich, die Unwucht am Lager mit Hilfe eines Vektors zu definieren.
Die Länge ist durch den Betrag der Unwucht (den gemessenen Schwingungspegel) und der Winkel durch die Wirkungsrichtung der Kraft gegeben. Wenn die resultierende Unwucht an einem Lager in ihre primären (Momente erster Ordnung) und sekundären (Momente zweiter Ordnung) Komponenten zerlegt werden kann, ist es möglich, das Objekt auszuwuchten.
Allgemeine Messmethoden
Der Schwingungspegel kann in Form von Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Verschiebung gemessen werden. Da jedoch die meisten Normen für das Auswuchten in Form der Geschwindigkeit geschrieben sind, ein Erbe aus der Zeit, als Schwingungen mit mechanischen, geschwindigkeitsempfindlichen Aufnehmern gemessen wurden, wird in der Regel die Geschwindigkeit als Parameter gewählt.
Durch die Verwendung von Beschleunigungswerten werden tendenziell höherfrequente Komponenten betont, während die Verschiebung niederfrequente Komponenten hervorhebt.
- Statisches und dynamisches Auswuchten starrer Rotoren
- Modale Analyse und Simulation: Structural Testing Part II
- Environmental Noise Measurement