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Schwingungsbeschleunigungsrechner (ISO 20816)
Wandelt die Schwingungsgeschwindigkeit (mm/s Effektivwert) in die Beschleunigung (m/s², g) bei beliebiger Frequenz um. Geben Sie Geschwindigkeit und Frequenz ein, um Effektivwert, Spitzenwert und Auslenkung der Beschleunigung zu erhalten.
Ergebnisse
Beschleunigung aus der Geschwindigkeit
Bei sinusförmigen Schwingungen wird die Beschleunigung aus der Geschwindigkeit durch Multiplikation mit der Kreisfrequenz abgeleitet:
Umrechnung in g
Auslenkung aus Geschwindigkeit
Wo:
- vEffektivwert — Schwingungsgeschwindigkeit RMS (mm/s)
- f — Frequenz (Hz); wenn die Drehzahl gegeben ist: f = RPM / 60
- AEffektivwert — Effektivwert der Beschleunigung (m/s²)
- ASpitzenwert — Beschleunigungsspitze = aEffektivwert × √2 (m/s²)
- Dpp — Auslenkung Spitze-Spitze (μm)
Praktisches Beispiel
AEffektivwert = 4,5 × 2π × 25 / 1000 = 0,707 m/s²
ASpitzenwert = 0,707 × √2 = 1,000 m/s²
Ag,RMS = 0.707 / 9.80665 = 0,072 g
Dpp = 4,5 × √2 × 1000 / (π × 25) = 81,0 μm
Vergleich der Schwingungsparameter
| Parameter | Optimaler Frequenzbereich | Typische Einheiten | Primäre Verwendung |
|---|---|---|---|
| Verschiebung | < 10 Hz (600 U/min) | μm pp | Langsam laufende Maschinen, Wellenschwingungen |
| Geschwindigkeit | 10-1000 Hz | mm/s (Effektivwert) | Allgemeiner Maschinenzustand (ISO 10816) |
| Beschleunigung | > 1000 Hz | m/s², g | Lagerdefekte, Zahneingriff, Hochfrequenz |
Die Schwingbeschleunigung ist die zeitliche Änderungsrate der Schwinggeschwindigkeit, gemessen in m/s² oder g (wobei 1 g = 9.80665 m/s²). Sie reagiert am empfindlichsten auf hochfrequente Schwingungen und ist entscheidend für die Erkennung von Wälzlagerschäden, Zahneingriffsfehlern und anderen hochfrequenten mechanischen Problemen.
Da die Beschleunigung sowohl mit der Schwingungsamplitude als auch mit der Frequenz ansteigt, ist sie die bevorzugte Messgröße für Frequenzen oberhalb von 1000 Hz.
Die Schwingbeschleunigung wird für die hochfrequente Schwingungsanalyse bevorzugt, typischerweise oberhalb von 1000 Hz. Sie eignet sich optimal zur Früherkennung von Wälzlagerschäden, Zahneingriffsproblemen und Kavitation.
Die Schwinggeschwindigkeit (mm/s RMS) bleibt die bessere Wahl für die allgemeine Beurteilung des Maschinenzustands im Bereich von 10–1000 Hz nach ISO 10816 / ISO 20816. Viele moderne Überwachungssysteme nutzen die Hüllkurvenanalyse (Demodulation) des Beschleunigungssignals für die Wälzlagerdiagnose.
Zur Umrechnung von g in m/s² multiplizieren Sie mit 9.80665 (der Normfallbeschleunigung). Beispielsweise gilt: 0.5 g = 0.5 × 9.80665 = 4.903 m/s².
Umgekehrt teilen Sie zur Umrechnung von m/s² in g durch 9.80665. Die Einheit g ist in der Schwingungsanalyse sehr verbreitet, da typische industrielle Schwingungspegel in einem übersichtlichen Zahlenbereich — etwa 0.01 bis 50 g — liegen.
Piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer sind die Standardsensoren zur Messung der Schwingbeschleunigung. In der Industrie werden vor allem IEPE- (ICP-)Aufnehmer mit integrierter Elektronik eingesetzt, die einen weiten Frequenzbereich (0.5 Hz bis 20+ kHz), hohe Empfindlichkeit und ausgezeichnete Robustheit bieten.
MEMS-Beschleunigungssensoren stellen eine kostengünstige Alternative für Überwachungssysteme dar. Piezoelektrische Ladungsaufnehmer (Charge-Mode) kommen in Hochtemperaturumgebungen oberhalb von 120 °C zum Einsatz.
Typische Pegel der Schwingbeschleunigung hängen von Maschinentyp, Drehzahl und Frequenz ab. Für allgemeine Industriemaschinen bei Betriebsdrehzahl gilt als Orientierung:
- < 0.5 g — Guter Zustand
- 0.5–2 g — Zulässig
- 2–5 g — Alarmbereich
- > 5 g — Sofort untersuchen
Hochfrequente Lagerschadenssignale können Spitzenwerte von 10–50 g erreichen. ISO 20816 definiert Zonengrenzen primär über die Schwinggeschwindigkeit, für die hochfrequente Fehlerdiagnose ist die Beschleunigung jedoch unerlässlich.
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.
Professionelle Feldauswuchtgeräte mit integrierter Schwingungsanalyse, Beschleunigungsmessung und ISO 10816 / ISO 20816-Auswertung. Im Einsatz in über 50 Ländern.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ist Schwingungsanalyse-Ingenieur sowie Gründer und Geschäftsführer von Vibromera. Seit mehr als 15 Jahren wuchtet er rotierende Maschinen direkt vor Ort aus statt auf dem Prüfstand: Mulchgeräte, Industrieventilatoren, Brecher, Zentrifugen, Wellen und Spindeln. Aus dieser Arbeit sind die Balanset-Geräte entstanden — sie wurden als Werkzeug konzipiert, das ein Fachmann zur Maschine mitnehmen und dort allein einsetzen kann, nicht als Laborausrüstung. Vibromera wurde 2017 gegründet und hat seinen Sitz seit 2023 in Porto, Portugal. Entwicklung, Montage und Support der Balanset-Reihe finden hier statt. Das Flaggschiffgerät ist das Balanset-1A, ein tragbares Analysegerät für ein- und zweiebeniges Auswuchten sowie für Schwingungsdiagnose. Nikolai ist persönlich in den Kundensupport eingebunden, arbeitet schwierige Auswuchtfälle durch und ist an der Softwareentwicklung beteiligt. Er arbeitet mit Kunden weltweit, in jeder Sprache.
