Vibration Measurement - Measuring Vibration

Vermeiden von Fehlern bei der Schwingungsmessung

Das Vermeiden von Fehlern ist Teil der Einführung in das Thema Schwingungsmessung. In diesem Artikel werden einige der grundlegenden Fragen beantwortet, die Neueinsteiger im Bereich der Schwingungsmessung stellen. Er enthält eine kurze Erläuterung der folgenden Punkte: Vermeidung von Fehlern durch Resonanz des Beschleunigungssensors, Auswahl einer geeigneten Einbaulage für den Beschleunigungssensor sowie dessen Montage.

Handbuch herunterladen

INHALT

  1. Einbaulage des Beschleunigungssensors
  2. Montage des Beschleunigungssensors

Einbaulage des Beschleunigungssensors

Der Beschleunigungssensor sollte so montiert werden, dass die gewünschte Messrichtung mit seiner Hauptempfindlichkeitsachse übereinstimmt. Beschleunigungssensoren sind außerdem etwas empfindlich gegenüber Schwingungen in Querrichtung. Dies kann jedoch normalerweise vernachlässigt werden, da die Querempfindlichkeit typischerweise weniger als 5 % der Empfindlichkeit der Hauptachse beträgt.

Die Position der Messstelle wird in der Regel durch den Grund für die Schwingungsmessung am Objekt bestimmt. Nehmen wir das Lagergehäuse in der Zeichnung als Beispiel: In diesem Falle werden Beschleunigungsmessungen genutzt, um den Laufzustand von Welle und Lager zu überwachen. Der Beschleunigungssensor sollte so positioniert werden, dass ein direkter Weg für die Schwingung vom Lager eingehalten wird.

Beschleunigungssensor „A“ erfasst also das Schwingungssignal des Lagers, das gegenüber den Schwingungen anderer Maschinenteile überwiegt, während Beschleunigungssensor „B“ die Lagerschwingung erfasst, die wahrscheinlich durch die Übertragung über ein Gelenk verändert wurde und mit Signalen anderer Maschinenteile vermischt ist. Gleichermaßen ist Beschleunigungssensor „C“ auf einem direkteren Weg positioniert als Beschleunigungsaufnehmer „D“.

Es stellt sich außerdem die Frage, in welche Richtung an dem betreffenden Maschinenelement gemessen werden soll. Es lässt sich zwar keine allgemeine Regel angeben, doch für das gezeigte Lager könnten beispielsweise wertvolle Informationen für Überwachungszwecke gewonnen werden, indem sowohl in der axialen Richtung als auch in einer der radialen Richtungen gemessen wird – normalerweise in der Richtung, von der die geringste Steifigkeit erwartet wird.

Die Antwort mechanischer Objekte auf erzwungene Schwingungen ist ein komplexes Phänomen. So ist insbesondere bei hohen Frequenzen zu erwarten, dass selbst an benachbarten Messstellen desselben Maschinenelements deutlich unterschiedliche Schwingungspegel und Frequenzspektren gemessen werden.

BeschleunigungssensorenMEHR ERFAHREN
MONTAGECLIPS FÜR BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN

Empfindlichkeit von Beschleunigungssensoren

Montage des Beschleunigungssensors

Die Methode der Montage des Beschleunigungssensors an der Messstelle ist einer der kritischsten Faktoren, wenn es darum geht, genaue Ergebnisse aus praktischen Schwingungsmessungen zu erhalten. Nachlässigkeit bei der Montage führt zu einer Verringerung der montierten Resonanzfrequenz, was den nutzbaren Frequenzbereich des Beschleunigungssensors stark einschränken kann.

Die ideale Montage erfolgt über einen Gewindebolzen auf einer ebenen, glatten Fläche (wie in der Zeichnung dargestellt). Das Auftragen einer dünnen Schicht Fett auf die Montagefläche vor dem Festziehen des Beschleunigungssensors verbessert in der Regel die Steifigkeit der Montage und sorgt so für eine montierte Resonanzfrequenz, die der Spezifikation sehr nahe kommt.

BeschleunigungssensorenMEHR ERFAHREN
BESCHLEUNIGUNGSSENSOR TYP 4533-B

Die Gewindebohrung im Maschinenteil sollte ausreichend tief sein, damit der Bolzen nicht in die Basis des Beschleunigungssensors gedrückt wird. Die obere Zeichnung zeigt eine typische Antwortkurve eines Universal-Beschleunigungssensors, der mit einem Befestigungsbolzen auf einer ebenen Fläche montiert ist. Die erzielte Resonanzfrequenz ist fast so hoch wie die bei der Kalibrierung erzielte Resonanzfrequenz von 32 kHz, bei der die Montagefläche absolut eben und glatt ist.

Eine häufig verwendete Einbauvariante ist die Verwendung einer dünnen Schicht Bienenwachs zum Ankleben des Beschleunigungssensors. Hierbei sollte die Wachsschicht so stark wie möglich gepresst werden, um eine sehr dünne Schicht zu erhalten! Wie aus der Antwortkurve ersichtlich ist, wird die Resonanzfrequenz nur geringfügig reduziert (auf 29 kHz). Da Bienenwachs bei höheren Temperaturen weich wird, ist dieses Verfahren auf eine Temperatur bis etwa 40 °C beschränkt. Bei sauberen Oberflächen kann die Befestigung mit Bienenwachs bis zu Beschleunigungswerten von ca. 100 m/s2 eingesetzt werden.

Woher kommen die Schwingungen?Wenn an einer Maschine dauerhafte Messstellen eingerichtet werden sollen und keine Befestigungslöcher gebohrt und Gewinde geschnitten werden sollen, können Klebebolzen verwendet werden. Sie werden mit Hartkleber an der Messstelle befestigt. Es werden Klebstoffe auf Epoxid- und Cyanacrylat-Basis empfohlen, da weiche Klebstoffe den nutzbaren Frequenzbereich des Beschleunigungssensors erheblich reduzieren können.

Soll der Körper des Beschleunigungssensors vom Messgegenstand elektrisch isoliert sein, werden eine Glimmerscheibe und ein isolierter Bolzen eingesetzt. Dies dient normalerweise der Vermeidung von Erdschleifen (mehr Informationen dazu unter „Umwelteinflüsse“). Von der mitgelieferten dicken Glimmerscheibe sollte eine dünne Scheibe abgeschält werden. Auch diese Befestigungsmethode liefert gute Ergebnisse, wobei die Resonanzfrequenz des Test-Beschleunigungssensors nur auf etwa 28 kHz reduziert wird.

Ein Permanentmagnet ist eine einfache Befestigungsmethode, bei der die Messstelle eine ebene magnetische Fläche ist. Außerdem wird der Beschleunigungssensor bei Verwendung einer Isolierscheibe elektrisch isoliert. Bei dieser Methode wird die Resonanzfrequenz des Test-Beschleunigungssensors auf ca. 13 bis 20 kHz reduziert – je nachdem, ob eine Isolierscheibe eingesetzt und Silikonfett für die Montage verwendet wird – und kann daher nicht für Messungen weit über 7 bis 13 kHz angewendet werden. Die Haftkraft des Magneten reicht je nach Größe des Beschleunigungssensors für Schwingungspegel bis zu 1000 m/s2 aus.

Montage des Beschleunigungssensors KOMPLETTES HANDBUCH
SCHWINGUNGSMESSUNG
VON BRÜEL & KJÆR

JETZT HERUNTERLADEN!

Ein handgehaltener Tastkopf mit aufgesetztem Beschleunigungssensor ist für schnelle Vermessungsarbeiten sehr praktisch, kann aber wegen der geringen Gesamtsteifigkeit zu groben Messfehlern führen.

Reproduzierbare Ergebnisse sind in diesem Falle nicht zu erwarten. Daher sollte ein Tiefpassfilter verwendet werden, um den Messbereich auf etwa 1000 Hz zu begrenzen.

Verwenden Sie die Schaltflächen unten, um zum nächsten Kapitel über Umwelteinflüsse auf Messungen zu gelangen.

CONTINUE READING: "MEASURING VIBRATION"