Auswuchten

Unwuchten sind ein häufig auftretender Maschinenfehler und liegen dann vor, wenn der Massenschwerpunkt eines rotierenden Körpers sich außerhalb seiner Drehachse befindet.

Erkennbar ist eine Unwucht an der überhöhten Schwingung bei Drehfrequenz. Im Zeitsignal äußert sich dies als sichtbare Sinusschwingung, in der Frequenzanalyse ist die Drehzahllinie überhöht und dementsprechend zeigt die 1. Ordnung große Werte.

Das Auswuchten wird in verschiedenen Schritten durchgeführt. Nach einem Ur-Unwuchtlauf, welcher die Unwucht verursachenden Schwingungen feststellt, werden Testläufe für jede Ausgleichsebene vorgenommen. Diese sind nötig um aus dem geänderten Schwingungsverhalten durch die Testmassen auf die ursprünglich vorliegende Unwucht zu schließen. Nach Durchführen der Ausgleichsmaßnahmen wird ein Kontrolllauf durchgeführt um die Restunwucht zu bestimmen. Beschleunigungssensoren registrieren die Stärke die Unwucht, ein Drehzahlaufnehmer deren Winkellage.

In VibroMatrix wird mit dem InnoBalancer ausgewuchtet. Prinzipiell sollte immer in 2-Ebenen ausgewuchtet werden, ist allerdings nur eine Auflagerstelle vorhanden oder die Rotorunwucht kann schon durch eine Ausgleichsebene eliminiert werden, wird das 1-Ebenen-Auswuchten durchgeführt, so wie im folgenden Praxisbeispiel.

Im Reiter Polargrafik lässt sich zusätzlich die Darstellung der Polargrafik anpassen. Die interne Berechnung bleibt davon unberührt. Die restlichen Reiter lassen wir unverändert. Die Einstellungen werden später getroffen oder sind für unseren Auswuchtvorgang nicht relevant.

Der Nullwinkel kann auf 3 verschiedene Arten festgelegt werden: 

Die Eingaben werden bestätigt und wir kommen zum praktischen Auswuchten. Doch welche Drehzahl sollte gewählt werden? Diese Frage wird durch Nachlaufanalyse beantwortet. Ein Blick in das dazugehörige Praxisbeispiel zeigt, dass wir festgestellt haben, dass ab 1750 U/min ausgewuchtet werden kann. Doch warum eigentlich nicht bei niedrigeren Drehzahlen? 

Auswuchtvorgänge sind immer mit Masseänderungen verbunden. Diese können jedoch die Resonanzstelle verschieben und damit den Phasenwinkel stark ändern. Da auch Testmassen den Phasenwinkel beeinflussen, ist der Einfluss dieser Masseänderung nicht mehr genau ermittelbar. Daher sollte möglichst ein konstanter Phasenwinkel bei der Auswuchtdrehzahl vorliegen.

Wir wollen bei 2000 U/min auswuchten. Nach starten der Maschine wird erst bei konstanter Drehzahl begonnen zu messen.

Das Zuschalten der Einzelvektoren-Anzeige ermöglicht die Streuung der einzelnen Messungen abzuschätzen. Nach 300 eingesammelten Umdrehungen wurden 5,302 mm/s bei 220,1° bestimmt. Welcher Unwucht dies entspricht finden wir im Testlauf heraus und setzen die Messung fort.

Als Testmasse fügen wir 0,906 g an Festort 9 (202°) hinzu. Hier geschieht dies durch Anbringung einer Schraube. Der Anbringungsort der Testmasse ist beliebig, solange die vorhin genannten Hinweise berücksichtigt werden.

Nach dem Bestätigen kann der Testlauf durchgeführt werden. Anschließend ist die Unwucht bestimmt. Im Praxisbeispiel an der Modellmaschine sind es 39,616 gmm bzw. 2,669 mm/s bei 51,8°.

Nun kann die Testmasse entfernt werden. Das Programm schlägt Ausgleichsmaßnahmen vor um die Unwucht zu eliminieren. Da wir mit Festorten arbeiten, müssen hier immer zwei Massen hinzugefügt werden, um die Winkellage der Unwucht zu treffen.

Die Massen werden abgewogen und angebracht. Eine Waage für Massen bis 500 g ist im Auswuchtkoffer bereits enthalten.

Ein nachfolgender Kontrolllauf bestimmt die Restunwucht. Diese ist kleiner als die anvisierten 0,1 mm/s, der Auswuchtvorgang war erfolgreich.

Im Reiter Werkzeuge lässt sich der Auswuchtprozess nachvollziehen. Die Testmasse hat die Unwucht schon verringert, allerdings war der Winkel nicht korrekt. Der Kontrolllauf zeigt die korrekte Anbringung des Ausgleichs in Winkel und Masse. In der Polargrafik kann auch zwischen Schwingungsmessgrößen und Unwuchtgrößen gewechselt werden.

Das Auswuchten lässt sich ganz einfach über die eingebaute Berichtsfunktion dokumentieren. Hier wird mit einem Knopfdruck ein Bericht als pdf-Datei erstellt. Die Berichtsvorlagen lassen sich vielseitig anpassen. Der Verlauf des Auswuchtens lässt sich auch abspeichern, somit kann dieser zu einem späteren Zeitpunkt eingesehen und der Bericht erstellt werden.

Wenn ein 2-Ebenen-Auswuchten durchgeführt wird, ist der Ablauf ähnlich. Hinzu kommt nur ein zweiter Testlauf und das Anbringen der Ausgleichsmassen in der zweiten Ebene.

Der InnoBalancer hat weitere nützliche Funktionen an Bord:

So kann bereits mit der Testmasse die Unwucht verringert werden, indem eine vorgeschlagene Testmasse verwendet wird. Dazu ist es notwendig den Wert der schwingfähigen Masse und die Aufstellungsart der Maschine anzugeben. Weiterhin sollten sich der Beschleunigungs- und Drehzahlaufnehmer in einer Linie befinden. Diese Option ist insbesondere für Maschinen interessant, welche lange Hoch- und Auslaufzeiten besitzen.

Als Ausgleichsmaßnahmen sind vielfältige Möglichkeiten implementiert: So kann Masse hinzugefügt oder entfernt, Radial gebohrt oder gefräst, Festmassen konzentrisch oder radial zur Mitte bzw. zum Rand verschoben werden oder es kann eine eigene Masseliste definiert, aus welcher das Programm passende Kombinationen zum Ausgleich heraussucht.

Mitunter werden bei späteren Montageschritten, zusätzlich Massen am Rotor angebracht. Um daraus resultierende Unwuchten zu vermeiden, kann auch eine Zielunwucht erreicht werden. Dazu wird in den Einstellungen die nachträgliche Unwucht angegeben und anschließend normal ausgewuchtet. Das Programm führt in der Anzeige auf Null, tatsächlich wird jedoch die Zielunwucht erzeugt.

Auswuchten ist ein wichtiges Thema bei rotierenden Maschinen. Der InnoBalancer führt Sie daher Schritt für Schritt durch den Auswuchtprozess und beinhaltet nützliche Funktionen um das Auswuchten so effizient wie möglich zu gestalten.