Resonanzen messen an Maschinen

Resonanzen messen Maschine

Problem

An einer Absauganlage ist ein erhöhter Schwingungspegel messbar. Zur Abhilfe wurde vom Betreiber ein Betriebsauswuchten durchgeführt, welches aber keine Verbesserung brachte.

Lösung

Systematisch zum Ziel

Ursächlich für die Untersuchung waren erhöhte Betriebsgeräusche und -schwingungen an einer Absauganlage. Der Ventilator wurde mit einem Riemen angetrieben (Motordrehzahl 2988 U/min, Lüfterdrehzahl 1902 U/min). Die Schwingungsmessung zeigte folgendes Ergebnis:

    Lager - lüfterseitig   Lager - motorseitig
Breitbandkennwert (10 .. 1000 Hz)   9,2 mm/s   10,2 mm/s
Anteil 1. Ordnung (Unwucht)   7,7 mm/s   0,7 mm/s

 

Die erhöhten Schwingungen lassen sich insbesondere motorseitig nicht ausschließlich einer vorliegenden Unwucht zuordnen. Daher galt es zu prüfen, inwieweit Eigenfrequenzen der Aufstellung angeregt werden und somit ein unzulässiger Resonanzfall vorliegt.  

Die Lagerböcke sind auf einer Stahlunterkonstruktion befestigt. Durch Anschlag per Hammer erfolgte die Anregung der Unterkonstruktion. Deutlich ist eine konstruktionsbedingte Eigenfrequenz bei 47 Hz sichtbar. Diese befindet sich in unmittelbarer Nähe der Antriebsdrehzahl (49,8 Hz).

Zusätzlich wurde die fest mit dem Lüfterunterbau verschraubte Motorhalterung untersucht. Hier zeigte sich, dass eine Eigenfrequenz bei 37,4 Hz vorliegt. Dies ist in unmittelbarer Nähe zur Lüfterdrehzahl (31,7 Hz).

Durch die bestimmten Eigenfrequenzen lässt sich die Situation erklären: Die vorliegende Unwucht des Lüfters regt die Eigenfrequenz der Motorhalterung an, was zu einem überhöhten Schwingungspegel führt. Ebenso lässt sich festhalten: Die Restunwucht des Motors regt die Eigenfrequenz des Ventilatorunterbaus an.

Dies ist auch der Grund, weshalb der Versuch des Betriebsauswuchten scheiterte. Denn aufgrund der Amplitudenüberhöhung durch die Eigenfrequenzen verhält sich die Schwingungsantwort der Konstruktion (Absauganalage) nicht mehr linear. Dadurch können die Ausgleichsgewichte nicht eindeutig berechnet werden und das Auswuchten führt nicht zum Ziel.

Abhilfe schafft hier eine entsprechende konstruktive Änderung des Unterbaus. Durch Einbringen zusätzlicher Querstreben wird die Eigenfrequenz soweit verschoben, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Drehzahlen (Unwuchten) und Eigenfrequenzen vermieden wird.