ISO 5348: Mechanische Schwingungen und Stöße – Mechanische Befestigung von Beschleunigungsmessern

Zusammenfassung

ISO 5348 ist ein grundlegender und äußerst praktischer Standard für jeden Schwingungsanalytiker. Er befasst sich mit einem kritischen Faktor, der sich direkt auf die Datenqualität auswirkt: wie die Beschleunigungsmesser ist physisch an der Maschine befestigt. Die Norm spezifiziert verschiedene Befestigungsmethoden und beschreibt, wie sich jede Methode auf den Frequenzgang der Messung auswirkt. Die Befolgung der Richtlinien der ISO 5348 ist für die Gewinnung genauer und wiederholbarer Schwingungsdaten unerlässlich, insbesondere bei der Messung hochfrequenter Schwingungen.

Inhaltsverzeichnis (Konzeptionelle Struktur)

Die Norm ist so strukturiert, dass sie klare, praktische Ratschläge zu Montagetechniken gibt:

1. 1. Umfang und Montagemethoden:

   Dieser erste Abschnitt erläutert den Zweck der Norm: klare technische Anleitungen zur Befestigung von Beschleunigungsmessern an vibrierenden Oberflächen, um genaue Daten zu gewährleisten. Die zentrale These der Norm wird hier vorgestellt: Die Montagemethode ist ein entscheidender Bestandteil des Messsystems und bestimmt direkt die höchste Frequenz, bei der zuverlässige Daten erfasst werden können. Eine schlechte Montagetechnik wirkt wie ein mechanischer Filter und dämpft hochfrequente Vibrationen, bevor sie gemessen werden können. Anschließend werden die wichtigsten Montagemethoden vorgestellt, die im Detail bewertet werden: Bolzenmontage, Klebemontage und Magnetmontage. Damit wird der Rahmen für den Rest des Dokuments geschaffen.

2. 2. Bolzenmontage:

   Diese Methode gilt als optimale Referenztechnik zur Befestigung von Beschleunigungsmessern. Dabei wird ein Loch in die Maschinenstruktur gebohrt, ein Gewinde geschnitten und der Befestigungsbolzen des Beschleunigungsmessers direkt in das Loch geschraubt. Die Norm schreibt vor, dass die Befestigungsfläche sauber, eben und glatt sein muss und bei Bedarf mit einer Plansenkung versehen werden muss. Auf die Basis des Sensors sollte eine dünne Schicht Silikonfett oder eine ähnliche Kopplungsflüssigkeit aufgetragen werden, um mikroskopisch kleine Hohlräume zu füllen. So wird die Kontaktfläche maximiert und die Übertragung der Hochfrequenzenergie verbessert. Diese Methode bietet die höchstmögliche Befestigungssteifigkeit, was wiederum zur höchsten Resonanzfrequenz führt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Sensor den größtmöglichen Frequenzbereich genau messen kann, ohne dass seine Messung durch die Resonanz der Befestigung selbst verfälscht wird. Diese Methode gilt als Maßstab für alle anderen Methoden und ist unverzichtbar für permanente Überwachungsinstallationen, Hochfrequenz-Diagnosetests (z. B. für Lager und Getriebe) und für die Sensorkalibrierung.

3. 3. Klebemontage:

   Dieser Abschnitt beschreibt die Verwendung von Klebstoffen als semipermanente Befestigungslösung. Diese werden häufig verwendet, wenn das Bohren in die Maschine nicht praktikabel oder zulässig ist. Die Norm unterscheidet zwischen verschiedenen Klebstoffarten. Für beste Ergebnisse wird ein harter, starrer Klebstoff wie Cyanacrylat („Sekundenkleber“) oder ein Zweikomponenten-Epoxid empfohlen. Das wichtigste Prinzip besteht darin, mit einer minimalen Klebstoffmenge eine sehr dünne, starre Klebeverbindung zwischen der Sensorbasis und der Maschinenoberfläche herzustellen. Ein dicker oder weicher Klebstoff (wie Silikonkautschuk) wirkt als Dämpfer und schränkt die Hochfrequenzreaktion erheblich ein. Bei richtiger Ausführung auf einer entsprechend vorbereiteten Oberfläche kann mit einer starren Klebebefestigung ein nutzbarer Frequenzbereich erreicht werden, der fast so hoch ist wie bei einer Bolzenbefestigung. Damit ist sie für viele Diagnoseanwendungen eine sinnvolle Alternative. Die Norm behandelt auch die Verwendung von Klebebasen. Dabei handelt es sich um kleine Metallpads, die auf die Maschine geklebt werden, um eine wiederholbare Stelle für die Befestigung eines bolzenmontierten Sensors zu bieten.

4. 4. Magnetische Befestigung:

   In diesem Kapitel wird die Verwendung von Magnetbasen erörtert, die bei tragbaren, routenbasierte Datenerfassung aufgrund ihrer Benutzerfreundlichkeit. Der Standard betont jedoch, dass diese Benutzerfreundlichkeit auf Kosten der Datenqualität geht. Eine Magnethalterung ist von Natur aus weniger steif als eine Bolzen- oder Klebehalterung. Darüber hinaus fügt der Magnet dem Beschleunigungsmesser eine beträchtliche Masse hinzu. Diese Kombination aus geringerer Steifigkeit und höherer Masse senkt die Resonanzfrequenz des Sensorsystems drastisch, was den nutzbaren oberen Frequenzbereich der Messung stark einschränkt. Der Standard macht deutlich, dass mit einem Magneten erfasste Hochfrequenzdaten (normalerweise über 2.000 Hz) oft unzuverlässig sind. Er bietet praktische Richtlinien zur Optimierung der Qualität einer Magnethalterung: Verwenden Sie einen starken „zweipoligen“ Magneten, achten Sie darauf, dass die Kontaktflächen absolut sauber und eben sind, und üben Sie festen Druck aus, wenn Sie den Magneten an der Maschine befestigen.

5. 5. Andere Methoden (Sonden):

   Dieser Abschnitt befasst sich mit der Verwendung von Handsonden, die oft als „Stinger“ bezeichnet werden und manchmal für schnelle Prüfungen oder an schwer zugänglichen Stellen verwendet werden. Die Norm rät dringend von dieser Vorgehensweise für ernsthafte Diagnosearbeiten ab. Der menschliche Körper ist ein sehr effektiver Tiefpassfilter und Dämpfer, und es ist unmöglich, eine Sonde mit gleichmäßigem Druck oder in einem perfekt senkrechten Winkel zu halten. Daher zeigt sich, dass diese Methode höchst unwiederholbar ist und ihr Frequenzgang stark eingeschränkt ist, oft auf weniger als 1.000 Hz. Während eine Sonde möglicherweise das Vorhandensein einer sehr großen, niederfrequenten Vibration (wie einer schweren Unwucht) bestätigen kann, ist sie für eine zuverlässige Trendanalyse oder zum Erkennen hochfrequenter Fehler wie Lager- und Getriebedefekte völlig ungeeignet.

6. 6. Oberflächenvorbereitung und Verkabelung:

   Dieser letzte Abschnitt enthält wichtige praktische Ratschläge zur Sicherstellung der Datenqualität, unabhängig von der verwendeten Montagemethode. Er betont, dass die Montagefläche richtig vorbereitet werden muss. Dazu gehört, sicherzustellen, dass die Oberfläche so eben und glatt wie möglich ist und dass Farbe, Rost oder Schmutz entfernt werden, um einen direkten Metall-Metall-Kontakt (oder Metall-Klebstoff-Metall-Kontakt) zu gewährleisten. Bei der Bolzenmontage wird die Notwendigkeit einer Plansenkung angegeben, wenn die Oberfläche nicht vollkommen eben ist. Die Norm enthält auch wichtige Hinweise zur Sensorverkabelung. Sie empfiehlt, das Kabel in geringem Abstand vom Sensor fest an der Struktur zu befestigen. Dies dient der Zugentlastung des Steckers und, was noch wichtiger ist, verhindert Kabelbewegungen. Wenn ein Kabel während der Messung herumschlägt, kann es aufgrund des triboelektrischen Effekts ein niederfrequentes elektrisches Signal erzeugen, das das tatsächliche Schwingungssignal verfälschen und zu fehlerhaften Daten führen kann.

Schlüsselkonzepte

• Der Frequenzgang ist entscheidend: Das zentrale Thema des Standards ist, dass die Montagemethode als mechanischer Filter fungiert. Eine schlechte Montage (wie ein Magnet) erhöht die Masse und verringert die Steifigkeit. Dadurch entsteht ein Tiefpassfilter, der die hochfrequenten Vibrationen abschneidet, bevor sie den Sensor erreichen können.
• Steifigkeit ist das Wichtigste: Um hochfrequente Schwingungen präzise übertragen zu können, muss die Verbindung zwischen Sensor und Maschine möglichst steif und leicht sein. Aus diesem Grund ist eine direkte Bolzenmontage allen anderen Methoden überlegen.
• Kompromiss zwischen Komfort und Genauigkeit: Der Standard macht deutlich, dass es einen direkten Kompromiss gibt. Magnethalterungen sind für die routenbasierte Datenerfassung praktisch, der Analytiker muss jedoch akzeptieren, dass der nutzbare Frequenzbereich dadurch eingeschränkt wird. Für die Hochfrequenzanalyse von Lagern oder Getrieben ist eine Bolzen- oder Klebehalterung dringend zu empfehlen.
• Wiederholbarkeit: Die Einhaltung der Richtlinien des Standards, wie etwa die Verwendung von Montagepads für eine wiederholbare Sensorplatzierung, ist für eine gute Trendanalyse von entscheidender Bedeutung, da dadurch sichergestellt wird, dass Änderungen in den Daten auf den Zustand der Maschine und nicht auf Abweichungen in der Messtechnik zurückzuführen sind.

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