Was ist ein flexibler Rotor?

Ein flexibler Rotor arbeitet oberhalb einer oder mehrerer seiner kritischen Drehzahlen und verformt sich daher während der Rotation. Die Unwuchtverteilung ändert sich mit der Drehzahl, da unterschiedliche Schwingungsformen angeregt werden. Beispiele hierfür sind Turbinenwellen, große Generatoren und Hochgeschwindigkeits-Kompressorrotoren.

Was ist ISO 21940-14?

ISO 21940-14 beschreibt Verfahren zur Bewertung der Auswuchtqualität flexibler Rotoren. Sie berücksichtigt die zusätzliche Komplexität der modalen Unwucht und legt Toleranzkriterien für jede relevante Schwingungsform fest.

Worin unterscheidet sich das Auswuchten flexibler Rotoren vom Auswuchten starrer Rotoren?

Starre Rotoren benötigen lediglich eine Zwei-Ebenen-Auswuchtung (bei niedrigen Drehzahlen). Flexible Rotoren erfordern N+2 Ebenen für N Moden mit drehzahlabhängiger Korrektur. Jede Mode hat ihre eigene Unwuchttoleranz, die auf der modalen Masse und der kritischen Drehzahl der Mode basiert.

Was ist modales Ungleichgewicht?

Die modale Unwucht ist diejenige Unwuchtkomponente, die eine spezifische Biegeschwingung des Rotors anregt. Jede Schwingung wirkt wie ein unabhängiges Einmassenschwingersystem mit eigener effektiver Masse. Für eine vollständige Auswuchtung muss jede relevante Schwingung berücksichtigt werden.

Wie viele Korrekturebenen benötige ich?

Für N flexible Moden benötigen Sie N+2 Korrekturebenen. Zum Beispiel: 1 Mode → 3 Ebenen, 2 Moden → 4 Ebenen, 3 Moden → 5 Ebenen. Die Positionen der Ebenen sollten so gewählt werden, dass sie die Form jeder Mode effektiv beeinflussen.

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Toleranz beim Auswuchten flexibler Rotoren

Berechnen Sie die Unwuchttoleranz pro Betriebsart für flexible Rotoren gemäß ISO 21940-14. Geben Sie die Rotormasse, die maximale Drehzahl, den Auswuchtgrad und die Anzahl der flexiblen Betriebsarten ein.

ISO 21940-14Modale BalanceToleranz pro Modus

Ergebnisse

Zulässige Gesamtunsymmetrie (ISO 21940-11)

—

Toleranz pro Modus

—

Spezifische Unausgewogenheit (Exzentrizität)

—

Korrekturebenen erforderlich

—

Winkelgeschwindigkeit ω

—

Zulässiges Gesamtungleichgewicht

Entspricht ISO 21940-11 (Basisnorm für starre Rotoren):

Toleranzverteilung pro Modus

Bei flexiblen Rotoren verteilt sich die Gesamttoleranz auf den Starrkörpermodus (niedrige Drehzahl) und die einzelnen flexiblen Modi. Ein gängiges technisches Vorgehen:

Dabei ist N die Anzahl der flexiblen Moden + 1 (Starrkörpermode). Jede Mode erhält einen gleichen Anteil des gesamten Ungleichgewichtsbudgets.

Korrekturebenen

Für N_biegen Bei flexiblen Modi beträgt die Mindestanzahl an Korrekturebenen:

Beispiel – Gasturbinenrotor

Gegeben: m = 500 kg, n = 8000 U/min, G2.5, 2 flexible Modi

ω = 2π × 8000/60 = 837,76 rad/s

e_pro = 2,5 × 1000 / 837,76 = 2,984 μm

U_gesamt = 2,984 × 500 = 1492 g·mm

Pro Modus = 1492 / 3 = 497 g·mm (3 Modi: 1 starr + 2 flexibel)

Benötigte Flugzeuge: 2 + 2 = 4 Korrekturebenen

⚠️ Hinweis: Das Modell der gleichmäßigen Massenverteilung ist ein vereinfachter Ansatz. In der Praxis kann die modale Massenverteilung abweichen, und die tatsächlichen Toleranzen sollten durch eine Rotordynamikanalyse überprüft werden.

Toleranzen für die Auswuchtung flexibler Rotoren – ISO 21940-14 | Kostenloses Online-Tool

Veröffentlicht von Nikolai Shelkovenko auf 15. Februar 2026 15. Februar 2026

Ergebnisse

Zulässiges Gesamtungleichgewicht

Toleranzverteilung pro Modus

Korrekturebenen