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Rechner für die Konstruktion von Ausgleichsplattformen
Entwerfen Sie eine Auswuchtplattform (weiche Lagerung) für die Feldauswuchtung von Rotoren. Berechnen Sie die erforderliche Federsteifigkeit, Eigenfrequenz, statische Durchbiegung und Übertragungsfunktion.
Ergebnisse
Plattform-Eigenfrequenz
Die Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems der Plattform:
Wo mgesamt = mRotor + mPlattform und kgesamt ist die kombinierte Steifigkeit aller Federn (N/m).
Erforderliche Federsteifigkeit pro Feder
Wo n ist die Anzahl der Federn und fZiel = Drehzahl/60 × Verhältnis (z. B. ×1/3).
Übertragbarkeit
Ungedämpfte Übertragungsfunktion bei Betriebsdrehzahl:
Für gute Ausgleichsbedingungen sollte T kleiner als 15% sein. Ein Frequenzverhältnis von 3 ergibt T ≈ 12,5%.
Statische Durchbiegung
Praktisches Beispiel
Gegeben: mRotor = 80 kg, mPlattform = 15 kg, 1800 U/min, 4 Federn, Verhältnis 1/3
mgesamt = 95 kg, fop = 30 Hz, fZiel = 10 Hz
kgesamt = 95 × (2π×10)² = 375.055 N/m = 375,1 N/mm
kpro Feder = 375.1 / 4 = 93,8 N/mm
δstatisch = 95 × 9,81 / 375.055 × 1000 = 2,49 mm
T = 1/(3²-1) = 12.5%
⚠️ Hinweis: Stellen Sie sicher, dass alle Federn die gleiche Steifigkeit aufweisen und die Last zentriert ist. Ungleiche Auslenkungen verursachen eine Neigung, die die Schwingungsmesswerte beim Auswuchten verfälscht.
Eine Auswuchtplattform (überkritischer Wuchtstand mit weicher Lagerung) ist eine einfache Konstruktion — meist ein Stahlrahmen oder eine Stahlplatte — auf Schraubenfedern. Sie nimmt den Rotor zum Auswuchten auf und ermöglicht ein freies Schwingungsverhalten bei Betriebsdrehzahl. Die Eigenfrequenz der Plattform wird deutlich unterhalb der Betriebsdrehzahl abgestimmt (typischerweise ≤ 1/3).
Die Eigenfrequenz muss deutlich unterhalb der Betriebsdrehzahl liegen, damit das System im überkritischen Isolationsbereich — also oberhalb der Resonanzspitze — arbeitet. Bei einem Frequenzverhältnis von 3 sinkt die Durchlässigkeit (Transmissibilität) auf etwa 12,5%, sodass der Rotor frei schwingt und das Auswuchtgerät die Unwucht präzise erfassen kann.
Gängige Anordnungen:
- 4 Federn — am häufigsten, je eine an jeder Ecke
- 2 Federn — kleine, leichte Rotoren
- 3 Federn — dreieckige Plattformen
- 6–8 Federn — große, schwere Rotoren
Alle Federn müssen die gleiche Steifigkeit aufweisen und die Last muss mittig über dem Federzentrum stehen.
Am gebräuchlichsten ist ein geschweißter Stahlrahmen oder eine Stahlplatte (10–20 mm dick). Für kleinere Rotoren eignet sich auch Aluminium. Die Masse der Plattform beträgt typischerweise 10–25% der Rotormasse. Achten Sie darauf, dass die Plattform eben ist und alle Federauflagepunkte auf gleicher Höhe liegen.
Ja, allerdings weisen Gummipuffer eine höhere Eigendämpfung auf (was die Messgenauigkeit verringert), und ihre Steifigkeit ändert sich mit Temperatur und Vorbelastung. Schraubendruckfedern aus Stahl werden wegen ihrer konstanten, genau definierten Federrate und geringen Dämpfung bevorzugt. Die dynamische Steifigkeit von Elastomeren ist typischerweise 1,3–2× höher als die statische Steifigkeit.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
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