Schwingungsdiagnose von Lokomotivkomponenten: Ein umfassender Leitfaden für Reparaturtechniker

2.3.1.1. Grundlagen der Schwingung: Schwingungskräfte und Vibrationen in rotierenden Maschinen

Grundprinzipien mechanischer Schwingungen

Mechanische Schwingungen beschreiben die Schwingbewegung mechanischer Systeme um ihre Gleichgewichtspositionen. Ingenieure, die mit Lokomotivkomponenten arbeiten, müssen verstehen, dass sich Schwingungen in drei grundlegenden Parametern manifestieren: Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Jeder Parameter liefert einzigartige Einblicke in den Zustand und die Betriebseigenschaften der Anlage.

Schwingweg misst die tatsächliche physikalische Bewegung eines Bauteils aus seiner Ruhelage. Dieser Parameter ist besonders wertvoll für die Analyse niederfrequenter Schwingungen, die typischerweise bei Unwuchten rotierender Maschinen und Fundamentproblemen auftreten. Die Auslenkungsamplitude korreliert direkt mit dem Verschleißmuster von Lagerflächen und Kupplungskomponenten.

Schwinggeschwindigkeit stellt die Änderungsrate der Verschiebung über die Zeit dar. Dieser Parameter zeigt eine außergewöhnliche Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Fehlern über einen breiten Frequenzbereich und ist daher der am häufigsten verwendete Parameter in der industriellen Schwingungsüberwachung. Geschwindigkeitsmessungen erkennen effektiv sich entwickelnde Fehler in Getrieben, Motorlagern und Kupplungssystemen, bevor sie kritische Stadien erreichen.

Schwingbeschleunigung misst die Geschwindigkeitsänderung im Zeitverlauf. Hochfrequente Beschleunigungsmessungen eignen sich hervorragend zur Erkennung von Lagerdefekten, Zahnradschäden und stoßbedingten Phänomenen im Frühstadium. Der Beschleunigungsparameter gewinnt zunehmend an Bedeutung bei der Überwachung schnelllaufender Hilfsmaschinen und der Erkennung stoßartiger Belastungen.

Perioden- und Frequenzeigenschaften

Die Periode (T) gibt die für einen vollständigen Schwingungszyklus benötigte Zeit an, während die Frequenz (f) die Anzahl der Zyklen pro Zeiteinheit angibt. Diese Parameter bilden die Grundlage für alle Schwingungsanalyseverfahren, die in der Lokomotivdiagnose eingesetzt werden.

Lokomotivkomponenten arbeiten in unterschiedlichen Frequenzbereichen. Die Drehfrequenzen der Radsätze liegen im Normalbetrieb typischerweise zwischen 5 und 50 Hz, während die Zahneingriffsfrequenzen je nach Übersetzungsverhältnis und Drehzahl zwischen 200 und 2000 Hz liegen. Lagerdefekte treten häufig im Bereich von 500 bis 5000 Hz auf und erfordern spezielle Mess- und Analyseverfahren.

Absolute und relative Schwingungsmessungen

Absolute Schwingungsmessungen beziehen die Schwingungsamplitude auf ein festes Koordinatensystem, typischerweise den Boden oder ein Trägheitsreferenzsystem. Seismische Beschleunigungs- und Geschwindigkeitssensoren liefern absolute Messungen durch die Nutzung interner Trägheitsmassen, die stationär bleiben, während sich das Sensorgehäuse mit der überwachten Komponente bewegt.

Relative Schwingungsmessungen vergleichen die Schwingung einer Komponente mit der einer anderen beweglichen Komponente. An Lagergehäusen montierte Näherungssensoren messen die Wellenschwingung relativ zum Lager und liefern wichtige Informationen über Rotordynamik, Wärmeausdehnung und Lagerspieländerungen.

Bei Lokomotivanwendungen verwenden Ingenieure für die meisten Diagnoseverfahren typischerweise absolute Messungen, da diese umfassende Informationen über die Bewegung der Komponenten liefern und sowohl mechanische als auch strukturelle Probleme erkennen können. Relative Messungen sind unerlässlich bei der Analyse großer rotierender Maschinen, bei denen die Wellenbewegung relativ zu den Lagern auf Probleme mit dem Innenspiel oder eine Instabilität des Rotors hinweist.

Lineare und logarithmische Maßeinheiten

Lineare Maßeinheiten drücken Schwingungsamplituden in direkten physikalischen Größen aus, beispielsweise in Millimetern (mm) für die Verschiebung, Millimetern pro Sekunde (mm/s) für die Geschwindigkeit und Metern pro Sekunde zum Quadrat (m/s²) für die Beschleunigung. Diese Einheiten ermöglichen eine direkte Korrelation mit physikalischen Phänomenen und vermitteln ein intuitives Verständnis der Schwingungsstärke.

Logarithmische Einheiten, insbesondere Dezibel (dB), komprimieren große Dynamikbereiche auf überschaubare Skalen. Die Dezibelskala erweist sich besonders bei der Analyse breitbandiger Schwingungsspektren mit Amplitudenschwankungen über mehrere Größenordnungen als wertvoll. Viele moderne Schwingungsanalysatoren bieten sowohl lineare als auch logarithmische Anzeigeoptionen, um unterschiedlichen Analyseanforderungen gerecht zu werden.

Internationale Standards und regulatorischer Rahmen

Die Internationale Organisation für Normung (ISO) legt weltweit anerkannte Normen für die Schwingungsmessung und -analyse fest. Die ISO-10816-Reihe definiert Kriterien für die Schwingungsstärke verschiedener Maschinenklassen, während sich die ISO-13373-Reihe mit Zustandsüberwachung und Diagnoseverfahren befasst.

Bei Bahnanwendungen müssen Ingenieure spezifische Normen berücksichtigen, die auf die jeweiligen Betriebsumgebungen zugeschnitten sind. ISO 14837-1 bietet Richtlinien für bodengestützte Schwingungen in Bahnsystemen, während EN 15313 Spezifikationen für die Konstruktion von Radsätzen und Drehgestellrahmen unter Berücksichtigung von Schwingungen im Bahnbereich festlegt.

Russische GOST-Normen ergänzen die internationalen Anforderungen durch regionsspezifische Bestimmungen. GOST 25275 definiert Verfahren zur Schwingungsmessung rotierender Maschinen, während GOST R 52161 die Anforderungen an Schwingungsprüfungen von Schienenfahrzeugen behandelt.

Klassifizierung von Vibrationssignalen

Periodische Schwingung wiederholt in regelmäßigen Zeitabständen identische Muster. Rotierende Maschinen erzeugen überwiegend periodische Schwingungssignaturen, die mit Drehzahlen, Zahnradfrequenzen und Lagerelementdurchgängen zusammenhängen. Diese vorhersehbaren Muster ermöglichen eine präzise Fehleridentifizierung und Bewertung des Schweregrads.

Zufällige Vibration weist eher statistische als deterministische Eigenschaften auf. Reibungsbedingte Vibrationen, turbulente Strömungsgeräusche und die Interaktion zwischen Straße und Schiene erzeugen zufällige Vibrationskomponenten, deren korrekte Interpretation statistische Analysetechniken erfordert.

Vorübergehende Vibration treten als isolierte Ereignisse mit begrenzter Dauer auf. Stoßbelastungen, Zahneingriffe und Lagerelementschläge erzeugen vorübergehende Schwingungssignaturen, die spezielle Analysetechniken wie zeitsynchrone Mittelwertbildung und Hüllkurvenanalyse erfordern.

Schwingungsamplituden-Deskriptoren

Ingenieure nutzen verschiedene Amplitudendeskriptoren, um Schwingungssignale effektiv zu charakterisieren. Jeder Deskriptor liefert einzigartige Einblicke in Schwingungseigenschaften und Fehlerentwicklungsmuster.

Spitzenamplitude stellt den maximalen Momentanwert dar, der während des Messzeitraums auftritt. Dieser Parameter identifiziert effektiv stoßartige Ereignisse und Stoßbelastungen, stellt jedoch möglicherweise nicht genau kontinuierliche Vibrationspegel dar.

Effektivwert der Amplitude (RMS) Gibt den effektiven Energiegehalt des Schwingungssignals an. RMS-Werte korrelieren gut mit dem Maschinenverschleiß und der Energiedissipation, wodurch sich dieser Parameter ideal für Trendanalysen und Schweregradbewertungen eignet.

Durchschnittliche Amplitude stellt den arithmetischen Mittelwert der absoluten Amplitudenwerte über den Messzeitraum dar. Dieser Parameter bietet eine gute Korrelation mit der Oberflächenbeschaffenheit und den Verschleißeigenschaften, kann jedoch intermittierende Fehlersignaturen unterschätzen.

Spitze-Spitze-Amplitude Misst die Gesamtabweichung zwischen den maximalen positiven und negativen Amplitudenwerten. Dieser Parameter ist hilfreich bei der Beurteilung von Problemen mit dem Spiel und der Identifizierung mechanischer Lockerheit.

Crest-Faktor stellt das Verhältnis der Spitzenamplitude zur RMS-Amplitude dar und gibt Aufschluss über die Signaleigenschaften. Niedrige Scheitelfaktoren (1,4–2,0) weisen auf eine überwiegend sinusförmige Schwingung hin, während hohe Scheitelfaktoren (> 4,0) auf ein impulsartiges oder stoßartiges Verhalten hindeuten, das für sich entwickelnde Lagerfehler charakteristisch ist.

Vibrationssensortechnologien und Installationsmethoden

Beschleunigungsmesser sind die vielseitigsten Schwingungssensoren für Lokomotiven. Piezoelektrische Beschleunigungsmesser erzeugen elektrische Ladung proportional zur aufgebrachten Beschleunigung und bieten einen exzellenten Frequenzgang von 2 Hz bis 10 kHz bei minimaler Phasenverzerrung. Diese Sensoren zeichnen sich durch außergewöhnliche Langlebigkeit in rauen Bahnumgebungen aus und zeichnen sich durch hohe Empfindlichkeit und geringes Rauschen aus.

Geschwindigkeitssensoren nutzen das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, um Spannungssignale proportional zur Schwinggeschwindigkeit zu erzeugen. Diese Sensoren eignen sich hervorragend für Niederfrequenzanwendungen (0,5–1000 Hz) und bieten hervorragende Signal-Rausch-Verhältnisse für die Maschinenüberwachung. Ihre Größe und Temperaturempfindlichkeit können jedoch die Einbaumöglichkeiten an kompakten Lokomotivkomponenten einschränken.

Näherungssensoren nutzen das Wirbelstromprinzip, um die relative Verschiebung zwischen Sensor und Zieloberfläche zu messen. Diese Sensoren sind für die Überwachung von Wellenschwingungen und die Beurteilung des Lagerspiels von unschätzbarem Wert, erfordern jedoch sorgfältige Installations- und Kalibrierungsverfahren.

Die korrekte Sensorinstallation beeinflusst maßgeblich die Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit. Ingenieure müssen eine starre mechanische Verbindung zwischen Sensor und überwachter Komponente sicherstellen, um Resonanzeffekte und Signalverzerrungen zu vermeiden. Gewindebolzen bieten optimale Befestigung für Festinstallationen, während Magnetsockel für regelmäßige Messungen auf ferromagnetischen Oberflächen geeignet sind.

Ursachen für Vibrationen rotierender Geräte

Mechanische Schwingungsquellen entstehen durch Massenunwucht, Fehlausrichtung, Spiel und Verschleiß. Unwucht rotierender Bauteile erzeugen Zentrifugalkräfte, die proportional zum Quadrat der Drehzahl sind und Schwingungen mit der Drehfrequenz und ihren Oberwellen verursachen. Fehlausrichtungen zwischen gekoppelten Wellen erzeugen radiale und axiale Schwingungskomponenten mit der Drehfrequenz und der doppelten Drehfrequenz.

Elektromagnetische Schwingungsquellen entstehen durch Schwankungen der Magnetkraft in Elektromotoren. Luftspaltexzentrizität, Rotorstabdefekte und Statorwicklungsfehler erzeugen elektromagnetische Kräfte, die die Netzfrequenz und deren Harmonische modulieren. Diese Kräfte interagieren mit mechanischen Resonanzen und erzeugen komplexe Schwingungssignaturen, die anspruchsvolle Analysetechniken erfordern.

Aerodynamische und hydrodynamische Schwingungsquellen entstehen durch die Wechselwirkung von Fluidströmungen mit rotierenden Komponenten. Lüfterschaufeldurchgang, Pumpenschaufelwechselwirkungen und turbulente Strömungsablösung erzeugen Vibrationen bei Schaufel-/Leitschaufeldurchgangsfrequenzen und deren Harmonischen. Diese Quellen sind besonders bedeutsam bei Hilfsmaschinen, die mit hohen Drehzahlen und hohem Fluidbedarf arbeiten.

2.3.1.2. Lokomotive Systeme: WMB, WGB, AM und ihre Komponenten als schwingungsfähige Systeme

Klassifizierung rotierender Ausrüstung in Lokomotivanwendungen

Rotierende Maschinen von Lokomotiven lassen sich in drei Hauptkategorien unterteilen, die jeweils einzigartige Schwingungseigenschaften und diagnostische Herausforderungen aufweisen. Radsatz-Motor-Blöcke (WMB) integrieren Fahrmotoren direkt mit Antriebsradsätzen und schaffen so komplexe dynamische Systeme, die sowohl elektrischen als auch mechanischen Anregungskräften ausgesetzt sind. Radsatz-Getriebe-Blöcke (WGB) verwenden zwischengeschaltete Untersetzungssysteme zwischen Motoren und Radsätzen und führen durch die Interaktion der Zahnräder zusätzliche Schwingungsquellen ein. Zu den Hilfsmaschinen (AM) gehören Kühllüfter, Luftkompressoren, Hydraulikpumpen und andere Hilfsgeräte, die unabhängig von den primären Antriebssystemen betrieben werden.

Diese mechanischen Systeme weisen ein Schwingungsverhalten auf, das von grundlegenden Prinzipien der Dynamik und Schwingungstheorie bestimmt wird. Jede Komponente besitzt Eigenfrequenzen, die durch Massenverteilung, Steifigkeitseigenschaften und Randbedingungen bestimmt werden. Das Verständnis dieser Eigenfrequenzen ist entscheidend, um Resonanzzustände zu vermeiden, die zu übermäßigen Schwingungsamplituden und beschleunigtem Komponentenverschleiß führen können.

Klassifizierungen oszillatorischer Systeme

Freie Schwingungen Entstehen, wenn Systeme nach anfänglicher Störung ohne kontinuierliche äußere Einflüsse mit Eigenfrequenzen schwingen. Bei Lokomotiven treten freie Schwingungen während Anfahr- und Abfahrvorgängen auf, wenn die Drehzahl die Eigenfrequenzen durchläuft. Diese Übergangszustände liefern wertvolle Diagnoseinformationen über die Systemsteifigkeit und die Dämpfungseigenschaften.

Erzwungene Schwingungen entstehen durch kontinuierliche, periodische Anregungskräfte, die auf mechanische Systeme wirken. Rotierende Unwuchten, Zahneingriffskräfte und elektromagnetische Anregung erzeugen erzwungene Schwingungen mit spezifischen Frequenzen, die von Drehzahl und Systemgeometrie abhängen. Die Amplituden erzwungener Schwingungen hängen vom Verhältnis zwischen Anregungsfrequenz und Eigenfrequenz des Systems ab.

Parametrische Schwingungen entstehen, wenn sich Systemparameter im Laufe der Zeit periodisch ändern. Zeitlich variierende Steifigkeit im Zahneingriff, Lagerspielschwankungen und Schwankungen des magnetischen Flusses erzeugen eine parametrische Anregung, die auch ohne direkte Einwirkung zu instabilem Schwingungswachstum führen kann.

Selbsterregte Schwingungen (Autooszillationen) Entstehen, wenn die Energiedissipationsmechanismen des Systems negativ werden, was zu anhaltendem Schwingungswachstum ohne externe periodische Krafteinwirkung führt. Reibungsbedingtes Stick-Slip-Verhalten, aerodynamisches Flattern und bestimmte elektromagnetische Instabilitäten können selbsterregte Schwingungen erzeugen, die eine aktive Steuerung oder konstruktive Änderungen zur Minderung erfordern.

Eigenfrequenzbestimmung und Resonanzphänomene

Eigenfrequenzen repräsentieren die inhärenten Schwingungseigenschaften mechanischer Systeme, unabhängig von externer Anregung. Diese Frequenzen hängen ausschließlich von der Massenverteilung und den Steifigkeitseigenschaften des Systems ab. Für einfache Systeme mit einem Freiheitsgrad folgt die Berechnung der Eigenfrequenz etablierten Formeln, die Masse- und Steifigkeitsparameter in Beziehung setzen.

Komplexe Lokomotivkomponenten weisen mehrere Eigenfrequenzen auf, die unterschiedlichen Schwingungsarten entsprechen. Biegeschwingungen, Torsionsschwingungen und gekoppelte Schwingungen weisen jeweils unterschiedliche Frequenzcharakteristika und räumliche Muster auf. Modalanalyseverfahren helfen Ingenieuren, diese Frequenzen und die zugehörigen Eigenformen zu identifizieren und so eine effektive Schwingungssteuerung zu ermöglichen.

Resonanz tritt auf, wenn Anregungsfrequenzen mit Eigenfrequenzen übereinstimmen, was zu deutlich verstärkten Schwingungsreaktionen führt. Der Verstärkungsfaktor hängt von der Systemdämpfung ab. Leicht gedämpfte Systeme weisen deutlich höhere Resonanzspitzen auf als stark gedämpfte Systeme. Ingenieure müssen sicherstellen, dass die Betriebsgeschwindigkeiten kritische Resonanzzustände vermeiden oder eine ausreichende Dämpfung zur Begrenzung der Schwingungsamplituden gewährleisten.

Dämpfungsmechanismen und ihre Auswirkungen

Dämpfung stellt einen Energiedissipationsmechanismus dar, der das Wachstum der Schwingungsamplitude begrenzt und für Systemstabilität sorgt. Verschiedene Dämpfungsquellen tragen zum Gesamtverhalten des Systems bei, darunter die interne Materialdämpfung, die Reibungsdämpfung sowie die Flüssigkeitsdämpfung durch Schmiermittel und die Umgebungsluft.

Die Materialdämpfung entsteht durch die innere Reibung der Werkstoffe bei zyklischer Belastung. Besonders ausgeprägt ist dieser Dämpfungsmechanismus bei Gusseisenbauteilen, Gummilagern und Verbundwerkstoffen im modernen Lokomotivbau.

Reibungsdämpfung tritt an Schnittstellen zwischen Komponenten auf, beispielsweise an Lagerflächen, Schraubverbindungen und Schrumpfverbindungen. Reibungsdämpfung kann zwar eine vorteilhafte Schwingungsdämpfung bewirken, kann aber auch zu nichtlinearen Effekten und unvorhersehbarem Verhalten unter wechselnden Lastbedingungen führen.

Flüssigkeitsdämpfung entsteht durch viskose Kräfte in Schmierfilmen, Hydrauliksystemen und aerodynamischen Wechselwirkungen. Die Ölfilmdämpfung in Gleitlagern sorgt für die entscheidende Stabilität schnell rotierender Maschinen, während viskose Dämpfer gezielt zur Schwingungskontrolle eingesetzt werden können.

Klassifizierung der Anregungskräfte

Zentrifugalkräfte Entstehen durch Massenunwuchten in rotierenden Bauteilen und erzeugen Kräfte, die proportional zum Quadrat der Drehzahl sind. Diese Kräfte wirken radial nach außen und rotieren mit dem Bauteil, wodurch Vibrationen mit der Rotationsfrequenz entstehen. Die Zentrifugalkraft steigt mit der Drehzahl rapide an, weshalb präzises Auswuchten im Hochgeschwindigkeitsbetrieb entscheidend ist.

Kinematische Kräfte entstehen durch geometrische Einschränkungen, die eine ungleichmäßige Bewegung der Systemkomponenten bewirken. Hubkolbenmechanismen, Nockenstößel und Getriebe mit Profilfehlern erzeugen kinematische Anregungskräfte. Diese Kräfte weisen typischerweise einen komplexen Frequenzgehalt auf, der von der Systemgeometrie und den Drehzahlen abhängt.

Aufprallkräfte Sie entstehen durch plötzliche Belastungen oder Kollisionen zwischen Komponenten. Zahneingriffe, das Überrollen von Lagerelementen über Oberflächenfehler und Rad-Schiene-Interaktionen erzeugen Stoßkräfte, die sich durch ein breites Frequenzspektrum und hohe Scheitelfaktoren auszeichnen. Stoßkräfte erfordern spezielle Analysetechniken zur korrekten Charakterisierung.

Reibungskräfte Entstehen durch Gleitkontakt zwischen Oberflächen mit relativer Bewegung. Bremsbetätigungen, Lagergleiten und Rad-Schiene-Kriechen erzeugen Reibungskräfte, die ein Stick-Slip-Verhalten aufweisen und zu selbsterregten Schwingungen führen können. Die Reibungskrafteigenschaften hängen stark von Oberflächenbeschaffenheit, Schmierung und Normalbelastung ab.

Elektromagnetische Kräfte entstehen durch magnetische Feldwechselwirkungen in Elektromotoren und Generatoren. Radiale elektromagnetische Kräfte entstehen durch Luftspaltvariationen, Polschuhgeometrie und Asymmetrien der Stromverteilung. Diese Kräfte erzeugen Schwingungen bei Netzfrequenz, Schlitzdurchgangsfrequenz und deren Kombinationen.

Frequenzabhängige Systemeigenschaften

Mechanische Systeme weisen frequenzabhängige dynamische Eigenschaften auf, die die Schwingungsübertragung und -verstärkung maßgeblich beeinflussen. Systemsteifigkeit, Dämpfung und Trägheitseigenschaften bilden zusammen komplexe Frequenzgangfunktionen, die die Schwingungsamplitude und die Phasenbeziehungen zwischen Eingangserregung und Systemreaktion beschreiben.

Bei Frequenzen deutlich unterhalb der ersten Eigenfrequenz verhalten sich Systeme quasistatisch, wobei die Schwingungsamplituden proportional zur Amplitude der Anregungskraft sind. Die dynamische Verstärkung bleibt minimal, und die Phasenbeziehungen liegen nahe Null.

Im Bereich der Eigenfrequenzen kann die dynamische Verstärkung je nach Dämpfungsniveau Werte vom 10- bis 100-Fachen der statischen Auslenkung erreichen. Bei Resonanz verschieben sich die Phasenbeziehungen schnell um 90 Grad, wodurch die Lage der Eigenfrequenzen eindeutig identifiziert werden kann.

Bei Frequenzen weit über der Eigenfrequenz dominieren Trägheitseffekte das Systemverhalten, wodurch die Schwingungsamplituden mit zunehmender Frequenz abnehmen. Die Hochfrequenz-Schwingungsdämpfung sorgt für eine natürliche Filterung und isoliert empfindliche Komponenten vor hochfrequenten Störungen.

Konzentrierte Parametersysteme vs. verteilte Parametersysteme

Radsatz-Motorblöcke können als konzentrierte Parametersysteme modelliert werden, wenn niederfrequente Schwingungsmodi analysiert werden, bei denen die Komponentenabmessungen im Vergleich zur Schwingungswellenlänge klein bleiben. Dieser Ansatz vereinfacht die Analyse, indem verteilte Massen- und Steifigkeitseigenschaften als diskrete Elemente dargestellt werden, die durch masselose Federn und starre Verbindungen verbunden sind.

Konzentrierte Parametermodelle erweisen sich als effektiv für die Analyse von Rotorunwucht, Lagersteifigkeitseffekten und niederfrequenter Kopplungsdynamik zwischen Motor- und Radsatzkomponenten. Diese Modelle ermöglichen eine schnelle Analyse und liefern klare physikalische Einblicke in das Systemverhalten.

Verteilte Parametermodelle sind bei der Analyse hochfrequenter Schwingungsmodi erforderlich, bei denen die Komponentenabmessungen nahe der Schwingungswellenlänge liegen. Wellenbiegemodi, Zahnradflexibilität und akustische Resonanzen erfordern eine Behandlung mit verteilten Parametern für eine genaue Vorhersage.

Verteilte Parametermodelle berücksichtigen Wellenausbreitungseffekte, lokale Eigenformen und frequenzabhängiges Verhalten, die mit konzentrierten Parametermodellen nicht erfasst werden können. Diese Modelle erfordern typischerweise numerische Lösungsverfahren, ermöglichen aber eine umfassendere Systemcharakterisierung.

2.3.1.3. Eigenschaften und Merkmale von Niederfrequenz-, Mittelfrequenz-, Hochfrequenz- und Ultraschallschwingungen in WMB, WGB und AM

Frequenzbandklassifizierungen und ihre Bedeutung

Die Schwingfrequenzanalyse erfordert eine systematische Klassifizierung von Frequenzbändern, um Diagnoseverfahren und Geräteauswahl zu optimieren. Jedes Frequenzband liefert einzigartige Informationen über spezifische mechanische Phänomene und Fehlerentwicklungsstadien.

Niederfrequente Vibration (1-200 Hz) entsteht hauptsächlich durch Unwuchten, Fehlausrichtungen und Strukturresonanzen rotierender Maschinen. Dieser Frequenzbereich erfasst die Grundfrequenzen der Rotation und ihre niederwertigen Harmonischen und liefert wichtige Informationen über den mechanischen Zustand und die Betriebsstabilität.

Mittelfrequente Vibration (200-2000 Hz) umfasst Zahneingriffsfrequenzen, elektromagnetische Anregungsoberwellen und mechanische Resonanzen wichtiger Strukturkomponenten. Dieser Frequenzbereich ist entscheidend für die Diagnose von Zahnverschleiß, elektromagnetischen Motorproblemen und Kupplungsverschleiß.

Hochfrequente Vibration (2000-20000 Hz) Zeigt Lagerdefektsignaturen, Zahnradstoßkräfte und elektromagnetische Oberwellen höherer Ordnung an. Dieser Frequenzbereich ermöglicht eine frühzeitige Warnung vor sich entwickelnden Fehlern, bevor diese sich in niedrigeren Frequenzbändern manifestieren.

Ultraschallvibration (20.000+ Hz) Erfasst beginnende Lagerdefekte, Schmierfilmabrisse und reibungsbedingte Phänomene. Ultraschallmessungen erfordern spezielle Sensoren und Analysetechniken, ermöglichen aber die frühzeitige Fehlererkennung.

Niederfrequente Schwingungsanalyse

Die niederfrequente Schwingungsanalyse konzentriert sich auf die Grundfrequenzen der Rotation und deren Harmonische bis etwa zur 10. Ordnung. Diese Analyse deckt grundlegende mechanische Probleme auf, darunter Massenunwucht, Wellenfehlausrichtung, mechanische Lockerheit und Probleme mit dem Lagerspiel.

Schwingungen mit Rotationsfrequenz (1×) weisen auf Massenunwucht hin, die Zentrifugalkräfte erzeugen, die mit der Welle rotieren. Reine Unwucht erzeugt Schwingungen überwiegend bei Rotationsfrequenz mit minimalem Oberwellengehalt. Die Schwingungsamplitude steigt proportional zum Quadrat der Rotationsgeschwindigkeit und liefert so eindeutige Diagnoseinformationen.

Schwingungen mit doppelter Drehfrequenz (2×) deuten typischerweise auf eine Fehlausrichtung gekoppelter Wellen oder Komponenten hin. Winkelversatz erzeugt wechselnde Spannungsmuster, die sich zweimal pro Umdrehung wiederholen und charakteristische 2×-Schwingungssignaturen erzeugen. Parallelversatz kann durch unterschiedliche Lastverteilung ebenfalls zu 2×-Schwingungen beitragen.

Ein mehrfacher Oberwellenanteil (3×, 4×, 5× usw.) deutet auf mechanische Lockerheit, verschlissene Kupplungen oder strukturelle Probleme hin. Lockerheit ermöglicht eine nichtlineare Kraftübertragung, die einen reichen Oberwellenanteil erzeugt, der weit über die Grundfrequenzen hinausgeht. Das Oberwellenmuster liefert diagnostische Informationen über Ort und Schwere der Lockerheit.

Mittelfrequente Schwingungseigenschaften

Die Mittelfrequenzanalyse konzentriert sich auf die Zahnradeingriffsfrequenzen und deren Modulationsmuster. Die Zahnradeingriffsfrequenz entspricht dem Produkt aus Rotationsfrequenz und Zähnezahl. Dadurch entstehen vorhersagbare Spektrallinien, die den Zahnradzustand und die Lastverteilung aufzeigen.

Intakte Zahnräder erzeugen bei der Eingriffsfrequenz deutliche Vibrationen mit minimalen Seitenbändern. Zahnverschleiß, Zahnrisse oder ungleichmäßige Belastung führen zu einer Amplitudenmodulation der Eingriffsfrequenz und erzeugen Seitenbänder im Abstand der Rotationsfrequenzen der kämmenden Zahnräder.

Elektromagnetische Schwingungen in Traktionsmotoren treten vorwiegend im Mittelfrequenzbereich auf. Netzfrequenzoberwellen, Schlitzdurchgangsfrequenzen und Poldurchgangsfrequenzen erzeugen charakteristische Spektralmuster, die Aufschluss über den Zustand und das Belastungsverhalten des Motors geben.

Die Schlitzdurchgangsfrequenz entspricht dem Produkt aus Rotationsfrequenz und Rotorschlitzanzahl. Sie erzeugt Vibrationen durch magnetische Permeanzschwankungen, wenn Rotorschlitze die Statorpole passieren. Gebrochene Rotorstäbe oder Endringdefekte modulieren die Schlitzdurchgangsfrequenz und erzeugen diagnostische Seitenbänder.

Hochfrequente Schwingungsanalyse

Die Hochfrequenz-Schwingungsanalyse zielt auf Lagerdefektfrequenzen und höherwertige Harmonische im Zahneingriff ab. Wälzlager erzeugen charakteristische Frequenzen basierend auf Geometrie und Drehzahl und bieten präzise Diagnosemöglichkeiten zur Beurteilung des Lagerzustands.

Ball Pass Frequency Outer Race (BPFO) tritt auf, wenn Wälzkörper einen stationären Außenringdefekt passieren. Diese Frequenz hängt von der Lagergeometrie ab und liegt bei gängigen Lagerkonstruktionen typischerweise zwischen dem 3- und 8-Fachen der Rotationsfrequenz.

Die Kugeldurchlauffrequenz im Innenring (BPFI) entsteht durch Wälzkörper, die auf Defekte im Innenring treffen. Da sich der Innenring mit der Welle dreht, übersteigt die BPFI typischerweise die BPFO und kann aufgrund von Lastzoneneffekten eine Rotationsfrequenzmodulation aufweisen.

Die Grundfrequenz des Zuges (FTF) stellt die Käfigrotationsfrequenz dar und entspricht typischerweise dem 0,4- bis 0,45-fachen der Wellenrotationsfrequenz. Käfigdefekte oder Schmierprobleme können bei der FTF und ihren Oberschwingungen Vibrationen verursachen.

Die Kugeldrehfrequenz (BSF) gibt die Drehung einzelner Wälzkörper um ihre eigene Achse an. Diese Frequenz tritt in Schwingungsspektren nur selten auf, es sei denn, die Wälzkörper weisen Oberflächenfehler oder Maßabweichungen auf.

Ultraschall-Vibrationsanwendungen

Ultraschall-Schwingungsmessungen erkennen beginnende Lagerdefekte Wochen oder Monate, bevor sie in herkömmlichen Schwingungsanalysen sichtbar werden. Oberflächenunebenheiten, Mikrorisse und der Zusammenbruch des Schmierfilms erzeugen Ultraschallemissionen, die messbaren Änderungen der Lagerdefektfrequenz vorausgehen.

Hüllkurvenanalyseverfahren extrahieren Amplitudenmodulationsinformationen aus Ultraschall-Trägerfrequenzen und identifizieren niederfrequente Modulationsmuster, die den Lagerdefektfrequenzen entsprechen. Dieser Ansatz kombiniert Hochfrequenzempfindlichkeit mit niederfrequenten Diagnoseinformationen.

Ultraschallmessungen erfordern eine sorgfältige Sensorauswahl und -montage, um Signalverfälschungen durch elektromagnetische Störungen und mechanisches Rauschen zu vermeiden. Beschleunigungssensoren mit einem Frequenzgang über 50 kHz und entsprechender Signalaufbereitung ermöglichen zuverlässige Ultraschallmessungen.

Ursprünge mechanischer und elektromagnetischer Schwingungen

Mechanische Schwingungsquellen erzeugen breitbandige Anregungen mit einem Frequenzgehalt, der von der Geometrie und Kinematik der Komponenten abhängt. Stoßkräfte durch Lagerdefekte, Zahneingriffe und mechanisches Spiel erzeugen Impulssignale mit einem hohen Oberwellengehalt über einen weiten Frequenzbereich.

Elektromagnetische Schwingungsquellen erzeugen diskrete Frequenzkomponenten, die von der Netzfrequenz und den Konstruktionsparametern des Motors abhängen. Diese Frequenzen bleiben unabhängig von der mechanischen Drehzahl und weisen eine feste Beziehung zur Netzfrequenz auf.

Die Unterscheidung zwischen mechanischen und elektromagnetischen Schwingungsquellen erfordert eine sorgfältige Analyse der Frequenzverhältnisse und der Lastabhängigkeit. Mechanische Schwingungen variieren typischerweise mit der Drehzahl und der mechanischen Belastung, während elektromagnetische Schwingungen mit der elektrischen Belastung und der Qualität der Versorgungsspannung korrelieren.

Schlag- und Stoßschwingungseigenschaften

Stoßschwingungen entstehen durch plötzliche Krafteinwirkungen mit sehr kurzer Dauer. Zahneingriffe, Stöße von Lagerelementen und Rad-Schiene-Kontakt erzeugen Stoßkräfte, die mehrere Strukturresonanzen gleichzeitig anregen.

Aufprallereignisse erzeugen charakteristische Zeitbereichssignaturen mit hohen Scheitelfaktoren und breitem Frequenzspektrum. Das Frequenzspektrum von Aufprallschwingungen hängt stärker von den strukturellen Reaktionseigenschaften als vom Aufprallereignis selbst ab. Für eine korrekte Interpretation ist daher eine Zeitbereichsanalyse erforderlich.

Die Stoßspektrumanalyse liefert eine umfassende Charakterisierung der strukturellen Reaktion auf Stoßbelastungen. Diese Analyse zeigt, welche Eigenfrequenzen durch Stoßereignisse angeregt werden und welchen relativen Beitrag sie zum Gesamtschwingungsniveau leisten.

Zufällige Vibrationen durch Reibungsquellen

Reibungsbedingte Schwingungen weisen aufgrund der stochastischen Natur von Oberflächenkontaktphänomenen zufällige Eigenschaften auf. Bremsquietschen, Lagerklappern und Rad-Schiene-Wechselwirkungen erzeugen breitbandige zufällige Schwingungen, die statistische Analysetechniken erfordern.

Stick-Slip-Verhalten in Reibungssystemen erzeugt selbsterregte Schwingungen mit komplexem Frequenzgehalt. Die Reibungskraftschwankungen während Stick-Slip-Zyklen erzeugen subharmonische Schwingungskomponenten, die mit Strukturresonanzen zusammenfallen können und so zu verstärkten Schwingungspegeln führen.

Die Analyse zufälliger Schwingungen nutzt Leistungsspektraldichtefunktionen und statistische Parameter wie Effektivwerte und Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Diese Techniken ermöglichen eine quantitative Bewertung der Stärke zufälliger Schwingungen und ihrer potenziellen Auswirkungen auf die Lebensdauer von Komponenten.

2.3.1.4. Konstruktionsmerkmale von WMB, WGB, AM und ihre Auswirkungen auf die Schwingungseigenschaften

Primäre WMB-, WGB- und AM-Konfigurationen

Lokomotivhersteller nutzen verschiedene mechanische Anordnungen zur Kraftübertragung von den Fahrmotoren auf die Antriebsradsätze. Jede Konfiguration weist einzigartige Schwingungseigenschaften auf, die sich direkt auf Diagnoseverfahren und Wartungsanforderungen auswirken.

Vorderachsaufhängung von Traktionsmotoren erfolgt direkt auf den Radsatzachsen, wodurch eine starre mechanische Verbindung zwischen Motor und Radsatz entsteht. Diese Konfiguration minimiert Kraftübertragungsverluste, setzt die Motoren jedoch allen gleisbedingten Vibrationen und Stößen aus. Die Direktmontage koppelt elektromagnetische Motorschwingungen mit mechanischen Radsatzschwingungen, wodurch komplexe Spektralmuster entstehen, die eine sorgfältige Analyse erfordern.

Rahmenmontierte Fahrmotoren nutzen flexible Kupplungssysteme, um die Kraft auf die Radsätze zu übertragen und gleichzeitig die Motoren von Gleisstörungen zu isolieren. Kreuzgelenke, flexible Kupplungen oder Zahnradkupplungen gleichen die Relativbewegung zwischen Motor und Radsatz aus und erhalten gleichzeitig die Kraftübertragungsfähigkeit. Diese Anordnung reduziert die Belastung des Motors durch Vibrationen, führt aber durch die Kupplungsdynamik zusätzliche Vibrationsquellen ein.

Getriebeantriebe nutzen eine Zwischenuntersetzung zwischen Motor und Radsatz, um die Motorbetriebseigenschaften zu optimieren. Einstufige Schrägverzahnungen ermöglichen eine kompakte Bauweise bei moderatem Geräuschpegel. Zweistufige Untersetzungssysteme bieten mehr Flexibilität bei der Übersetzungswahl, erhöhen jedoch die Komplexität und bergen potenzielle Vibrationsquellen.

Mechanische Kopplungssysteme und Schwingungsübertragung

Die mechanische Schnittstelle zwischen dem Rotor des Fahrmotors und dem Ritzel beeinflusst die Schwingungsübertragungseigenschaften erheblich. Schrumpfverbindungen bieten eine starre Kopplung mit hervorragender Konzentrizität, können jedoch Montagespannungen verursachen, die die Rotorwucht beeinträchtigen.

Passfederverbindungen gleichen die Wärmeausdehnung aus und vereinfachen die Montage, führen jedoch zu Spiel und potenzieller Stoßbelastung bei Drehmomentumkehr. Passfederverschleiß erzeugt zusätzlichen Freiraum, der bei Beschleunigungs- und Verzögerungszyklen Stoßkräfte mit der doppelten Drehfrequenz erzeugt.

Keilwellenverbindungen bieten eine hervorragende Drehmomentübertragung und ermöglichen axiale Verschiebungen, erfordern jedoch präzise Fertigungstoleranzen, um die Vibrationsentwicklung zu minimieren. Durch den Verschleiß der Keilwellen entsteht ein Spiel, das je nach Belastungsbedingungen komplexe Vibrationsmuster erzeugt.

Flexible Kupplungssysteme isolieren Torsionsschwingungen und gleichen Fluchtungsfehler zwischen verbundenen Wellen aus. Elastomerkupplungen bieten eine hervorragende Schwingungsisolierung, weisen jedoch temperaturabhängige Steifigkeitseigenschaften auf, die die Eigenfrequenzen beeinflussen. Zahnradkupplungen behalten ihre Steifigkeitseigenschaften bei, erzeugen jedoch Schwingungen im Eingriffsfrequenzbereich, die das Gesamtspektrum des Systems verstärken.

Radsatz-Achslagerkonfigurationen

Radsatzlager tragen vertikale, seitliche und axiale Belastungen und gleichen gleichzeitig Wärmeausdehnung und Abweichungen in der Gleisgeometrie aus. Zylinderrollenlager bewältigen radiale Belastungen effizient, benötigen jedoch separate Axiallageranordnungen zur axialen Belastungsaufnahme.

Kegelrollenlager bieten kombinierte Radial- und Axiallasten und weisen im Vergleich zu Kugellagern eine höhere Steifigkeit auf. Die Kegelform erzeugt eine inhärente Vorspannung, die das Innenspiel eliminiert. Allerdings ist eine präzise Einstellung erforderlich, um eine übermäßige Belastung oder unzureichende Abstützung zu vermeiden.

Zweireihige Pendelrollenlager nehmen große Radiallasten und mittlere Axiallasten auf und bieten gleichzeitig die Möglichkeit der Selbstausrichtung, um Wellendurchbiegungen und Gehäusefehlstellungen auszugleichen. Die kugelförmige Außenringgeometrie erzeugt eine Ölfilmdämpfung, die die Schwingungsübertragung kontrolliert.

Das Lagerspiel beeinflusst maßgeblich die Schwingungseigenschaften und die Lastverteilung. Zu großes Spiel führt zu Stoßbelastungen bei Lastwechselzyklen und erzeugt hochfrequente Stoßschwingungen. Zu geringes Spiel führt zu Vorspannungen, die den Rollwiderstand und die Wärmeentwicklung erhöhen und gleichzeitig die Schwingungsamplitude verringern können.

Einfluss der Getriebekonstruktion auf die Vibration

Die Geometrie der Zahnräder beeinflusst direkt die Eingriffsfrequenz, die Schwingungsamplitude und den Oberwellengehalt. Evolventenprofile mit geeigneten Eingriffswinkeln und Profilanpassungen minimieren Eingriffskraftschwankungen und die damit verbundene Schwingungsentwicklung.

Schrägverzahnte Zahnräder ermöglichen im Vergleich zu Geradverzahnten eine gleichmäßigere Kraftübertragung aufgrund des allmählichen Zahneingriffs. Der Schrägungswinkel erzeugt axiale Kraftkomponenten, die eine Axiallagerunterstützung erfordern, reduziert jedoch die Schwingungsamplitude bei Eingriffsfrequenz deutlich.

Das Überdeckungsverhältnis bestimmt die Anzahl der Zähne, die sich während der Kraftübertragung gleichzeitig im Eingriff befinden. Höhere Überdeckungsverhältnisse verteilen die Last auf mehr Zähne und reduzieren so die individuelle Zahnbelastung und die Eingriffskraftschwankungen. Überdeckungsverhältnisse über 1,5 sorgen im Vergleich zu niedrigeren Verhältnissen für eine deutliche Vibrationsreduzierung.

Die Genauigkeit der Zahnradfertigung beeinflusst die Schwingungsentwicklung durch Zahnabstandsfehler, Profilabweichungen und Variationen der Oberflächenbeschaffenheit. AGMA-Qualitätsklassen quantifizieren die Fertigungspräzision. Höhere Klassen erzeugen geringere Vibrationen, erfordern aber teurere Fertigungsprozesse.

Die Lastverteilung über die Zahnradbreite beeinflusst lokale Spannungskonzentrationen und die Schwingungserzeugung. Ballige Zahnoberflächen und eine korrekte Wellenausrichtung sorgen für eine gleichmäßige Lastverteilung und minimieren die Kantenbelastung, die hochfrequente Schwingungskomponenten erzeugt.

Gelenkwellensysteme in WGB-Anwendungen

Radsatz-Getriebeblöcke mit Kardanwellen-Kraftübertragung ermöglichen größere Abstände zwischen Motor und Radsatz und bieten gleichzeitig flexible Kupplungsmöglichkeiten. Kreuzgelenke an beiden Enden der Kardanwelle erzeugen kinematische Einschränkungen, die charakteristische Schwingungsmuster erzeugen.

Der Betrieb eines einzelnen Kreuzgelenks führt zu Geschwindigkeitsschwankungen, die Vibrationen mit der doppelten Wellendrehzahl erzeugen. Die Amplitude dieser Vibration hängt vom Betriebswinkel des Gelenks ab. Größere Winkel erzeugen gemäß etablierten kinematischen Beziehungen höhere Vibrationspegel.

Doppelkreuzgelenke mit korrekter Phasenlage eliminieren Geschwindigkeitsschwankungen erster Ordnung, führen jedoch zu Effekten höherer Ordnung, die bei großen Betriebswinkeln signifikant werden. Gleichlaufgelenke bieten bessere Schwingungseigenschaften, erfordern jedoch komplexere Herstellungs- und Wartungsverfahren.

Die kritischen Drehzahlen der Kardanwelle müssen deutlich von den Betriebsdrehzahlbereichen getrennt sein, um eine Resonanzverstärkung zu vermeiden. Wellendurchmesser, -länge und Materialeigenschaften bestimmen die kritischen Drehzahlbereiche und erfordern für jede Anwendung eine sorgfältige Konstruktionsanalyse.

Schwingungseigenschaften bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen

Der Betrieb von Lokomotiven weist vielfältige Betriebsbedingungen auf, die die Schwingungssignaturen und die diagnostische Interpretation erheblich beeinflussen. Statische Tests mit auf Wartungsständen gelagerten Lokomotiven eliminieren gleisbedingte Schwingungen und Rad-Schiene-Wechselwirkungskräfte und schaffen so kontrollierte Bedingungen für Basismessungen.

Fahrwerksaufhängungssysteme isolieren den Lokomotivkasten im Normalbetrieb von Radsatzschwingungen, können aber bei bestimmten Frequenzen Resonanzeffekte verursachen. Die Eigenfrequenzen der Primäraufhängung liegen typischerweise zwischen 1–3 Hz für vertikale Schwingungen und 0,5–1,5 Hz für laterale Schwingungen und können die Übertragung niederfrequenter Schwingungen beeinträchtigen.

Gleisunregelmäßigkeiten führen zu Radsatzschwingungen in einem breiten Frequenzbereich, abhängig von Zuggeschwindigkeit und Gleiszustand. Schienenstöße erzeugen periodische Stöße mit Frequenzen, die von Schienenlänge und Zuggeschwindigkeit abhängen. Spurweitenschwankungen erzeugen Querschwingungen, die mit Radsatzschwingungen einhergehen.

Zug- und Bremskräfte führen zu zusätzlichen Belastungen, die die Lagerlastverteilung und die Zahneingriffseigenschaften beeinflussen. Hohe Zugkräfte erhöhen die Kontaktspannungen der Zahnräder und können die Lastzonen in Radsatzlagern verschieben, wodurch sich das Schwingungsmuster im Vergleich zum unbelasteten Zustand verändert.

Schwingungseigenschaften von Hilfsmaschinen

Kühllüftersysteme verwenden verschiedene Laufradkonstruktionen, die unterschiedliche Schwingungssignaturen erzeugen. Radialventilatoren erzeugen Schwingungen mit einer Schaufeldurchgangsfrequenz, deren Amplitude von der Schaufelanzahl, der Drehzahl und der aerodynamischen Belastung abhängt. Axialventilatoren erzeugen ähnliche Schaufeldurchgangsfrequenzen, jedoch mit unterschiedlichem Oberwellengehalt aufgrund unterschiedlicher Strömungsmuster.

Eine Unwucht des Lüfters erzeugt Schwingungen mit Rotationsfrequenz, deren Amplitude proportional zum Quadrat der Drehzahl ist, ähnlich wie bei anderen rotierenden Maschinen. Allerdings können aerodynamische Kräfte durch Rotorblattverschmutzung, Erosion oder Beschädigung zusätzliche Schwingungskomponenten erzeugen, die die Diagnose erschweren.

Luftkompressorsysteme verwenden typischerweise Kolbenkonstruktionen, die Vibrationen mit der Kurbelwellendrehzahl und deren Oberschwingungen erzeugen. Die Anzahl der Zylinder und die Zündfolge bestimmen den Oberschwingungsgehalt. Mehr Zylinder sorgen im Allgemeinen für einen ruhigeren Betrieb und geringere Vibrationen.

Die Vibrationen von Hydraulikpumpen hängen vom Pumpentyp und den Betriebsbedingungen ab. Zahnradpumpen erzeugen ähnlich wie Zahnräder eine Eingriffsfrequenz, während Flügelzellenpumpen eine Schaufeldurchgangsfrequenz erzeugen. Verstellpumpen können komplexe Vibrationsmuster aufweisen, die je nach Fördervolumen und Lastbedingungen variieren.

Auswirkungen der Wellenunterstützung und des Montagesystems

Die Steifigkeit des Lagergehäuses beeinflusst die Schwingungsübertragung von rotierenden Komponenten auf stationäre Strukturen erheblich. Flexible Gehäuse reduzieren zwar die Schwingungsübertragung, ermöglichen aber größere Wellenbewegungen, die sich auf das Innenspiel und die Lastverteilung auswirken können.

Die Steifigkeit des Fundaments und die Montageanordnung beeinflussen die strukturellen Resonanzfrequenzen und die Schwingungsverstärkungseigenschaften. Weiche Montagesysteme sorgen für Schwingungsisolierung, können jedoch niederfrequente Resonanzen erzeugen, die durch Unwucht verursachte Schwingungen verstärken.

Die Kopplung mehrerer Wellen über flexible Elemente oder Zahnradkämme erzeugt komplexe dynamische Systeme mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen und Eigenformen. Diese gekoppelten Systeme können Schwebungsfrequenzen aufweisen, wenn die Frequenzen einzelner Komponenten leicht voneinander abweichen. Dies führt zu Amplitudenmodulationsmustern bei Schwingungsmessungen.

2.3.1.5. Technische Ausrüstung und Software zur Schwingungsüberwachung und -diagnose

Anforderungen an Schwingungsmess- und Analysesysteme

Eine effektive Schwingungsdiagnose von Lokomotivkomponenten erfordert anspruchsvolle Mess- und Analyseverfahren, die den besonderen Herausforderungen im Bahnumfeld gerecht werden. Moderne Schwingungsanalysesysteme müssen einen großen Dynamikbereich, eine hohe Frequenzauflösung und einen robusten Betrieb unter rauen Umgebungsbedingungen wie extremen Temperaturen, elektromagnetischen Störungen und mechanischen Stößen bieten.

Die Anforderungen an den Dynamikbereich bei Lokomotivanwendungen liegen typischerweise über 80 dB, um sowohl beginnende Fehler mit geringer Amplitude als auch Betriebsschwingungen mit hoher Amplitude zu erfassen. Dieser Bereich ermöglicht Messungen von Mikrometern pro Sekunde bei frühen Lagerdefekten bis hin zu Hunderten von Millimetern pro Sekunde bei schweren Unwuchten.

Die Frequenzauflösung bestimmt die Fähigkeit, eng beieinander liegende Spektralkomponenten zu trennen und Modulationsmuster zu identifizieren, die für bestimmte Fehlertypen charakteristisch sind. Die Auflösungsbandbreite sollte 1% der niedrigsten relevanten Frequenz nicht überschreiten, was eine sorgfältige Auswahl der Analyseparameter für jede Messanwendung erfordert.

Temperaturstabilität gewährleistet Messgenauigkeit über die weiten Temperaturbereiche von Lokomotiven. Messsysteme müssen eine Kalibriergenauigkeit von ±5% über einen Temperaturbereich von -40 °C bis +70 °C aufweisen, um saisonalen Schwankungen und Geräteerwärmungseffekten Rechnung zu tragen.

Lagerzustandsanzeige mittels Ultraschall

Die Ultraschall-Schwingungsanalyse ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Lagerverschleiß durch Überwachung hochfrequenter Emissionen aus Oberflächenunebenheiten und Schmierfilmabrissen. Diese Phänomene treten Wochen oder Monate vor herkömmlichen Schwingungssignaturen auf und ermöglichen so eine proaktive Wartungsplanung.

Messungen der Spike-Energie quantifizieren impulsive Ultraschallemissionen mithilfe spezieller Filter, die transiente Ereignisse hervorheben und gleichzeitig stationäres Hintergrundrauschen unterdrücken. Das Verfahren nutzt Hochpassfilterung oberhalb von 5 kHz, gefolgt von Hüllkurvenerkennung und RMS-Berechnung über kurze Zeitfenster.

Die Hochfrequenz-Hüllkurvenanalyse (HFE) extrahiert Informationen zur Amplitudenmodulation aus Ultraschall-Trägersignalen und deckt niederfrequente Modulationsmuster auf, die den Lagerdefektfrequenzen entsprechen. Dieser Ansatz kombiniert Ultraschallempfindlichkeit mit konventionellen Frequenzanalysefunktionen.

Die Stoßimpulsmethode (SPM) misst die Spitzenamplituden von Ultraschalltransienten mithilfe spezieller Resonanzwandler, die auf ca. 32 kHz abgestimmt sind. Diese Technik liefert dimensionslose Lagerzustandsindikatoren, die gut mit dem Schweregrad des Lagerschadens korrelieren.

Ultraschall-Zustandsindikatoren erfordern eine sorgfältige Kalibrierung und Trendanalyse, um Basiswerte und Schadensverlaufsraten zu ermitteln. Umweltfaktoren wie Temperatur, Belastung und Schmierbedingungen beeinflussen die Indikatorwerte erheblich und erfordern daher umfassende Basisdatenbanken.

Hochfrequente Schwingungsmodulationsanalyse

Wälzlager erzeugen aufgrund periodischer Lastschwankungen und Laufbahndefekten charakteristische Modulationsmuster in hochfrequenten Schwingungen. Diese Modulationsmuster erscheinen als Seitenbänder um die Strukturresonanzfrequenzen und die Lagereigenfrequenzen.

Mithilfe von Hüllkurvenanalysetechniken werden Modulationsinformationen extrahiert, indem Schwingungssignale gefiltert werden, um Frequenzbänder mit Lagerresonanzen zu isolieren, indem eine Hüllkurvenerkennung angewendet wird, um Amplitudenschwankungen wiederherzustellen, und indem das Hüllkurvenspektrum analysiert wird, um fehlerhafte Frequenzen zu identifizieren.

Die Resonanzidentifizierung ist für eine effektive Hüllkurvenanalyse entscheidend, da Lagerstoßanregungen bevorzugt bestimmte Strukturresonanzen anregen. Swept-Sine-Tests oder Stoßmodalanalysen helfen, optimale Frequenzbänder für die Hüllkurvenanalyse jeder Lagerstelle zu identifizieren.

Zu den digitalen Filtertechniken für die Hüllkurvenanalyse gehören Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR), die lineare Phaseneigenschaften bieten und Signalverzerrungen vermeiden, und Filter mit unendlicher Impulsantwort (IIR), die steile Abfalleigenschaften bei reduziertem Rechenaufwand bieten.

Die Parameter der Hüllkurvenspektrumanalyse beeinflussen maßgeblich die diagnostische Sensitivität und Genauigkeit. Die Filterbandbreite sollte die Strukturresonanz umfassen und benachbarte Resonanzen ausschließen. Die Länge des Analysefensters muss eine ausreichende Frequenzauflösung bieten, um Lagerdefektfrequenzen und deren Harmonische zu trennen.

Umfassende Überwachungssysteme für rotierende Geräte

Moderne Lokomotivwartungsanlagen nutzen integrierte Überwachungssysteme, die verschiedene Diagnoseverfahren kombinieren, um eine umfassende Beurteilung des Zustands rotierender Maschinen zu ermöglichen. Diese Systeme integrieren Schwingungsanalyse mit Ölanalyse, thermischer Überwachung und Leistungsparametern, um die Diagnosegenauigkeit zu verbessern.

Tragbare Schwingungsanalysatoren dienen als primäre Diagnosewerkzeuge zur regelmäßigen Zustandsbewertung während planmäßiger Wartungsintervalle. Diese Geräte bieten Spektralanalyse, Zeitwellenformerfassung und automatisierte Fehlererkennungsalgorithmen, die für Lokomotivanwendungen optimiert sind.

Fest installierte Überwachungssysteme ermöglichen die kontinuierliche Überwachung kritischer Komponenten während des Betriebs. Diese Systeme nutzen verteilte Sensornetzwerke, drahtlose Datenübertragung und automatisierte Analysealgorithmen, um eine Zustandsbewertung und Alarmierung in Echtzeit zu ermöglichen.

Datenintegrationsfunktionen kombinieren Informationen aus verschiedenen Diagnoseverfahren, um die Zuverlässigkeit der Fehlererkennung zu verbessern und die Anzahl falscher Alarme zu reduzieren. Fusionsalgorithmen gewichten die Beiträge verschiedener Diagnosemethoden anhand ihrer Wirksamkeit für bestimmte Fehlerarten und Betriebsbedingungen.

Sensortechnologien und Installationsmethoden

Die Wahl des Schwingungssensors beeinflusst maßgeblich die Messqualität und die Diagnoseeffektivität. Piezoelektrische Beschleunigungssensoren bieten einen hervorragenden Frequenzgang und eine hohe Empfindlichkeit für die meisten Lokomotivanwendungen, während elektromagnetische Geschwindigkeitssensoren einen hervorragenden Niederfrequenzgang für große rotierende Maschinen bieten.

Die Montagemethoden der Sensoren beeinflussen die Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit entscheidend. Gewindebolzen bieten eine optimale mechanische Kopplung für Festinstallationen, während die Magnetmontage regelmäßige Messungen auf ferromagnetischen Oberflächen erleichtert. Die Klebemontage eignet sich für nicht-ferromagnetische Oberflächen, erfordert jedoch eine Oberflächenvorbereitung und Aushärtezeit.

Die Sensorausrichtung beeinflusst die Messempfindlichkeit gegenüber verschiedenen Schwingungsarten. Radiale Messungen erkennen Unwucht und Fehlausrichtung am effektivsten, während axiale Messungen Probleme mit Axiallagern und Kupplungsfehlausrichtungen aufdecken. Tangentiale Messungen liefern einzigartige Informationen über Torsionsschwingungen und die Dynamik von Zahneingriffen.

Umweltschutz erfordert die sorgfältige Berücksichtigung von Temperaturextremen, Feuchtigkeitseinwirkung und elektromagnetischen Störungen. Versiegelte Beschleunigungsmesser mit integrierten Kabeln bieten im Vergleich zu abnehmbaren Steckerkonstruktionen in rauen Bahnumgebungen eine höhere Zuverlässigkeit.

Signalaufbereitung und Datenerfassung

Signalaufbereitungselektronik sorgt für die Sensoranregung, -verstärkung und -filterung, die für präzise Schwingungsmessungen erforderlich sind. Konstantstrom-Anregungsschaltungen versorgen piezoelektrische Beschleunigungssensoren mit Strom und gewährleisten durch die Beibehaltung einer hohen Eingangsimpedanz die Sensorempfindlichkeit.

Anti-Aliasing-Filter verhindern Frequenzfaltungsartefakte bei der Analog-Digital-Wandlung, indem sie Signalkomponenten oberhalb der Nyquist-Frequenz dämpfen. Diese Filter müssen eine ausreichende Sperrbandunterdrückung bieten und gleichzeitig ein flaches Durchlassverhalten gewährleisten, um die Signaltreue zu erhalten.

Die Auflösung der Analog-Digital-Konvertierung bestimmt den Dynamikbereich und die Genauigkeit der Messung. Die 24-Bit-Konvertierung bietet einen theoretischen Dynamikbereich von 144 dB und ermöglicht so die Messung sowohl von Fehlersignaturen mit geringer Amplitude als auch von Betriebsvibrationen mit hoher Amplitude innerhalb derselben Erfassung.

Die Wahl der Abtastfrequenz erfolgt nach dem Nyquist-Kriterium. Die Abtastrate muss mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste relevante Frequenz. In der Praxis werden Oversampling-Verhältnisse von 2,5:1 bis 4:1 verwendet, um die Übergangsbänder des Anti-Aliasing-Filters zu berücksichtigen und Flexibilität bei der Analyse zu gewährleisten.

Auswahl und Ausrichtung der Messpunkte

Eine effektive Schwingungsüberwachung erfordert die systematische Auswahl von Messstellen, die eine maximale Empfindlichkeit gegenüber Fehlerzuständen bieten und gleichzeitig Störungen durch externe Schwingungsquellen minimieren. Die Messstellen sollten möglichst nahe an Lagerstützen und anderen kritischen Lastpfaden liegen.

Lagergehäusemessungen liefern direkte Informationen über den Lagerzustand und die interne Dynamik. Radiale Messungen an Lagergehäusen erkennen Unwucht, Fehlausrichtung und Lagerdefekte am effektivsten, während axiale Messungen Axialbelastungen und Kupplungsprobleme aufdecken.

Motorgehäusemessungen erfassen elektromagnetische Schwingungen und den Gesamtzustand des Motors, weisen jedoch aufgrund der Schwingungsdämpfung durch die Motorstruktur möglicherweise eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Lagerdefekten auf. Diese Messungen ergänzen Lagergehäusemessungen für eine umfassende Motorbewertung.

Getriebegehäusemessungen erfassen Zahneingriffsschwingungen und die interne Getriebedynamik, erfordern jedoch aufgrund komplexer Schwingungsübertragungswege und mehrerer Anregungsquellen eine sorgfältige Interpretation. Messstellen in der Nähe der Zahneingriffsmittellinien bieten maximale Sensibilität für Eingriffsprobleme.

Auswahl des Betriebsmodus für Diagnosetests

Die Wirksamkeit diagnostischer Tests hängt maßgeblich von der Wahl geeigneter Betriebsbedingungen ab, die eine optimale Anregung fehlerbedingter Schwingungen bei gleichzeitiger Gewährleistung von Sicherheit und Geräteschutz gewährleisten. Unterschiedliche Betriebsarten zeigen unterschiedliche Aspekte des Komponentenzustands und der Fehlerentwicklung an.

Leerlaufprüfungen eliminieren lastabhängige Vibrationsquellen und liefern Basismessungen für den Vergleich mit Lastbedingungen. Dieser Modus deckt Unwucht, Fehlausrichtung und elektromagnetische Probleme am deutlichsten auf und minimiert gleichzeitig Zahneingriffsvibrationen und Lagerbelastungseffekte.

Belastungstests mit unterschiedlichen Leistungsstufen zeigen lastabhängige Phänomene wie die Dynamik des Zahneingriffs, Auswirkungen der Lagerlastverteilung und elektromagnetische Belastungseinflüsse. Progressive Belastung hilft, zwischen lastunabhängigen und lastabhängigen Schwingungsquellen zu unterscheiden.

Richtungsprüfungen mit Vorwärts- und Rückwärtsdrehung liefern zusätzliche Diagnoseinformationen zu asymmetrischen Problemen wie Zahnverschleißmustern, Lagervorspannungsschwankungen und Kupplungsverschleißeigenschaften. Einige Fehler weisen eine Richtungsempfindlichkeit auf, die die Fehlerlokalisierung erleichtert.

Frequenzdurchlauftests beim An- und Abfahren erfassen das Schwingungsverhalten über den gesamten Drehzahlbereich und decken Resonanzzustände und drehzahlabhängige Phänomene auf. Diese Messungen helfen, kritische Drehzahlen und Eigenfrequenzen zu identifizieren.

Auswirkungen der Schmierung auf diagnostische Signaturen

Der Schmierzustand beeinflusst Schwingungssignaturen und die Diagnoseauswertung maßgeblich, insbesondere bei Lagerüberwachungsanwendungen. Frisches Schmiermittel sorgt für eine effektive Dämpfung und reduziert die Schwingungsübertragung, während verunreinigtes oder abgenutztes Schmiermittel Fehlersignaturen verstärken kann.

Temperaturabhängige Viskositätsänderungen des Schmiermittels beeinflussen die Lagerdynamik und das Schwingungsverhalten. Kaltes Schmiermittel erhöht die Viskositätsdämpfung und kann beginnende Lagerdefekte verdecken, während überhitztes Schmiermittel die Dämpfung und den Schutz verringert.

Verunreinigtes Schmiermittel mit Verschleißpartikeln, Wasser oder Fremdkörpern erzeugt durch abrasiven Kontakt und Strömungsturbulenzen zusätzliche Vibrationen. Diese Effekte können die tatsächlichen Fehlersignaturen überdecken und die Diagnoseauswertung erschweren.

Probleme im Schmiersystem, wie unzureichender Durchfluss, Druckschwankungen und unregelmäßige Verteilung, führen zu zeitlich variierenden Lagerbelastungen, die sich auf das Schwingungsmuster auswirken. Der Zusammenhang zwischen Schmiersystembetrieb und Schwingungsverhalten liefert wertvolle Diagnoseinformationen.

Messfehlererkennung und Qualitätskontrolle

Eine zuverlässige Diagnose erfordert die systematische Identifizierung und Beseitigung von Messfehlern, die zu falschen Schlussfolgerungen und unnötigen Wartungsmaßnahmen führen können. Häufige Fehlerquellen sind Probleme bei der Sensormontage, elektrische Störungen und ungeeignete Messparameter.

Zur Überprüfung der Sensormontage werden einfache Techniken eingesetzt, darunter manuelle Anregungstests, Vergleichsmessungen an benachbarten Stellen und die Überprüfung des Frequenzgangs mit bekannten Anregungsquellen. Eine lockere Montage verringert in der Regel die Hochfrequenzempfindlichkeit und kann zu Störresonanzen führen.

Die Erkennung elektrischer Störungen umfasst die Identifizierung von Spektralkomponenten bei Netzfrequenz (50/60 Hz) und deren Harmonischen, Vergleichsmessungen bei abgeschalteter Stromversorgung und die Bewertung der Kohärenz zwischen Vibrationen und elektrischen Signalen. Durch ordnungsgemäße Erdung und Abschirmung werden die meisten Störquellen eliminiert.

Die Parameterüberprüfung umfasst die Bestätigung von Maßeinheiten, Frequenzbereichseinstellungen und Analyseparametern. Eine falsche Parameterauswahl kann zu Messartefakten führen, die echte Fehlersignaturen imitieren.

Integrierte Diagnosesystemarchitektur

Moderne Lokomotivwartungsanlagen nutzen integrierte Diagnosesysteme, die verschiedene Zustandsüberwachungsverfahren mit zentralisierten Datenverwaltungs- und Analysefunktionen kombinieren. Diese Systeme ermöglichen eine umfassende Anlagenbewertung und reduzieren gleichzeitig den Aufwand für manuelle Datenerfassung und -analyse.

Verteilte Sensornetzwerke ermöglichen die gleichzeitige Überwachung mehrerer Komponenten über den gesamten Lokomotivbestand. Drahtlose Sensorknoten reduzieren Installations- und Wartungsaufwand und ermöglichen gleichzeitig die Echtzeit-Datenübertragung an zentrale Verarbeitungssysteme.

Automatisierte Analysealgorithmen verarbeiten eingehende Datenströme, um entstehende Probleme zu identifizieren und Wartungsempfehlungen zu generieren. Maschinelle Lernverfahren passen die Algorithmusparameter anhand historischer Daten und Wartungsergebnisse an, um die Diagnosegenauigkeit im Laufe der Zeit zu verbessern.

Durch die Datenbankintegration werden die Ergebnisse der Schwingungsanalyse mit der Wartungshistorie, den Betriebsbedingungen und den Komponentenspezifikationen kombiniert, um eine umfassende Unterstützung bei der Gerätebewertung und Wartungsplanung zu bieten.

2.3.1.6. Praktische Anwendung der Schwingungsmesstechnik

Einarbeitung und Einrichtung des Diagnosesystems

Eine effektive Schwingungsdiagnose beginnt mit einem umfassenden Verständnis der Möglichkeiten und Grenzen von Diagnosegeräten. Moderne tragbare Analysatoren integrieren mehrere Mess- und Analysefunktionen. Um alle verfügbaren Funktionen effektiv nutzen zu können, ist eine systematische Schulung erforderlich.

Die Systemkonfiguration umfasst die Festlegung geeigneter Messparameter für Lokomotivanwendungen, einschließlich Frequenzbereichen, Auflösungseinstellungen und Analysearten. Standardkonfigurationen bieten selten optimale Leistung für spezifische Anwendungen und erfordern daher eine Anpassung an Komponenteneigenschaften und Diagnoseziele.

Die Kalibrierungsüberprüfung gewährleistet Messgenauigkeit und Rückführbarkeit auf nationale Standards. Dieser Prozess umfasst den Anschluss präziser Kalibrierungsquellen und die Überprüfung der Systemreaktion über den gesamten Frequenz- und Amplitudenbereich, der für Diagnosemessungen verwendet wird.

Die Datenbankeinrichtung legt Gerätehierarchien, Messpunktdefinitionen und Analyseparameter für jede überwachte Komponente fest. Eine ordnungsgemäße Datenbankorganisation erleichtert die effiziente Datenerfassung und ermöglicht den automatisierten Vergleich mit historischen Trends und Alarmgrenzen.

Routenentwicklung und Datenbankkonfiguration

Die Routenentwicklung umfasst die systematische Identifizierung von Messpunkten und -sequenzen, die eine umfassende Abdeckung kritischer Komponenten gewährleisten und gleichzeitig die Effizienz der Datenerfassung optimieren. Effektive Routen gewährleisten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen diagnostischer Vollständigkeit und praktischen Zeitbeschränkungen.

Bei der Auswahl der Messpunkte werden Standorte priorisiert, die maximale Empfindlichkeit gegenüber potenziellen Fehlerzuständen bieten und gleichzeitig eine wiederholbare Sensorplatzierung und einen akzeptablen Sicherheitszugang gewährleisten. Jeder Messpunkt erfordert eine Dokumentation des genauen Standorts, der Sensorausrichtung und der Messparameter.

Komponentenidentifikationssysteme ermöglichen die automatisierte Datenorganisation und -analyse durch die Verknüpfung von Messpunkten mit spezifischen Ausrüstungsgegenständen. Die hierarchische Organisation erleichtert die flottenweite Analyse und den Vergleich ähnlicher Komponenten mehrerer Lokomotiven.

Die Definition der Analyseparameter legt Frequenzbereiche, Auflösungseinstellungen und Verarbeitungsoptionen für jeden Messpunkt fest. Lagerpositionen erfordern Hochfrequenzfähigkeit mit Hüllkurvenanalyseoptionen, während bei Unwucht- und Ausrichtungsmessungen die Niederfrequenzleistung im Vordergrund steht.

Visuelle Inspektion und Vorbereitungsverfahren

Eine Sichtprüfung liefert wichtige Informationen über den Zustand der Komponenten und mögliche Messprobleme, bevor Schwingungsmessungen durchgeführt werden. Diese Prüfung deckt offensichtliche Probleme auf, die möglicherweise keine detaillierte Schwingungsanalyse erfordern, und identifiziert Faktoren, die die Messqualität beeinträchtigen könnten.

Die Inspektion des Schmiersystems umfasst die Überprüfung des Schmierstoffstands, von Leckagen und von Verschmutzungsindikatoren. Unzureichende Schmierung beeinträchtigt die Schwingungseigenschaften und kann auf drohende Ausfälle hinweisen, die unabhängig vom Schwingungsniveau sofortiger Behebung bedürfen.

Die Überprüfung der Befestigungsteile identifiziert lose Schrauben, beschädigte Komponenten und strukturelle Probleme, die die Schwingungsübertragung oder die Sensormontage beeinträchtigen könnten. Diese Probleme müssen möglicherweise behoben werden, bevor zuverlässige Messungen möglich sind.

Die Oberflächenvorbereitung für die Sensormontage umfasst das Reinigen der Messflächen, das Entfernen von Farbe und Korrosion sowie das Sicherstellen eines ausreichenden Gewindes für die permanenten Befestigungsbolzen. Die ordnungsgemäße Oberflächenvorbereitung wirkt sich direkt auf die Messqualität und Wiederholbarkeit aus.

Die Umweltgefahrenbewertung identifiziert Sicherheitsrisiken wie heiße Oberflächen, rotierende Maschinen, elektrische Gefahren und instabile Strukturen. Sicherheitsaspekte können spezielle Verfahren oder Schutzausrüstung für das Messpersonal erfordern.

Einrichtung des Komponentenbetriebsmodus

Für diagnostische Messungen sind konsistente Betriebsbedingungen erforderlich, die reproduzierbare Ergebnisse und optimale Fehlerempfindlichkeit gewährleisten. Die Wahl des Betriebsmodus hängt vom Komponentendesign, der verfügbaren Instrumentierung und den Sicherheitsvorgaben ab.

Der Leerlaufbetrieb ermöglicht Basismessungen mit minimalen externen Einflüssen durch mechanische oder elektrische Belastungsschwankungen. Dieser Modus deckt grundlegende Probleme wie Unwucht, Fehlausrichtung und elektromagnetische Störungen am deutlichsten auf.

Der Betrieb unter Last bei bestimmten Leistungsstufen zeigt lastabhängige Phänomene, die bei Leerlauftests möglicherweise nicht auftreten. Progressive Belastung hilft bei der Identifizierung lastabhängiger Probleme und stellt Schweregradbeziehungen für Trendanalysen her.

Drehzahlregelungssysteme sorgen während der Messwerterfassung für eine konstante Drehzahl, um die Frequenzstabilität zu gewährleisten und eine präzise Spektralanalyse zu ermöglichen. Drehzahlschwankungen während der Messung führen zu spektraler Verschmierung, die die Analyseauflösung und die Diagnosegenauigkeit verringert.

Die Einstellung des thermischen Gleichgewichts stellt sicher, dass die Messungen normale Betriebsbedingungen und keine vorübergehenden Anlaufeffekte widerspiegeln. Die meisten rotierenden Maschinen benötigen 15 bis 30 Minuten Betrieb, um thermische Stabilität und repräsentative Schwingungspegel zu erreichen.

Drehzahlmessung und -überprüfung

Eine genaue Drehzahlmessung liefert wichtige Referenzinformationen für die Spektralanalyse und Fehlerfrequenzberechnung. Fehler bei der Drehzahlmessung wirken sich direkt auf die Diagnosegenauigkeit aus und können zu einer falschen Fehleridentifizierung führen.

Optische Tachometer ermöglichen eine berührungslose Geschwindigkeitsmessung mithilfe von reflektierendem Klebeband oder natürlichen Oberflächenmerkmalen. Diese Instrumente bieten hohe Genauigkeit und Sicherheit, erfordern jedoch Sichtkontakt und ausreichenden Oberflächenkontrast für einen zuverlässigen Betrieb.

Magnetische Aufnehmersensoren erfassen das Vorbeiführen ferromagnetischer Elemente wie Zahnräder oder Wellennuten. Diese Sensoren bieten höchste Genauigkeit und sind unempfindlich gegen Verschmutzung, erfordern jedoch die Installation von Aufnehmern und Zielen an rotierenden Komponenten.

Bei der stroboskopischen Drehzahlmessung werden synchronisierte Blinklichter verwendet, um scheinbar stationäre Bilder rotierender Komponenten zu erzeugen. Diese Technik ermöglicht die visuelle Überprüfung der Drehzahl und die Beobachtung des dynamischen Verhaltens während des Betriebs.

Die Drehzahlüberprüfung mittels Spektralanalyse umfasst die Identifizierung markanter Spektralspitzen, die bekannten Rotationsfrequenzen entsprechen, und den Vergleich mit direkten Drehzahlmessungen. Dieser Ansatz bestätigt die Messgenauigkeit und hilft, drehzahlbezogene Spektralkomponenten zu identifizieren.

Mehrpunkt-Vibrationsdatenerfassung

Die systematische Erfassung von Schwingungsdaten erfolgt nach vorgegebenen Routen und Messsequenzen, um eine umfassende Abdeckung bei gleichbleibender Messqualität und -effizienz zu gewährleisten. Die Datenerfassung muss unterschiedliche Zugangsbedingungen und Gerätekonfigurationen berücksichtigen.

Die Wiederholbarkeit der Sensorplatzierung gewährleistet die Messkonsistenz zwischen aufeinanderfolgenden Datenerfassungssitzungen. Permanente Befestigungsbolzen bieten optimale Wiederholgenauigkeit, sind aber möglicherweise nicht für alle Messorte geeignet. Temporäre Befestigungsmethoden erfordern eine sorgfältige Dokumentation und Positionierungshilfen.

Zu den Überlegungen zum Messzeitpunkt gehören eine ausreichende Einschwingzeit nach der Sensorinstallation, eine ausreichende Messdauer für statistische Genauigkeit und die Abstimmung mit den Betriebsplänen der Geräte. Überstürzte Messungen führen oft zu unzuverlässigen Ergebnissen, die die diagnostische Interpretation erschweren.

Die Dokumentation der Umgebungsbedingungen umfasst Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und akustische Hintergrundpegel, die die Messqualität oder -interpretation beeinflussen können. Extreme Bedingungen können eine Verschiebung der Messung oder Parameteränderungen erforderlich machen.

Die Echtzeit-Qualitätsbewertung umfasst die Überwachung der Signaleigenschaften während der Erfassung, um Messprobleme vor Abschluss der Datenerfassung zu erkennen. Moderne Analysatoren bieten Spektraldarstellungen und Signalstatistiken, die eine sofortige Qualitätsbewertung ermöglichen.

Akustische Überwachung und Temperaturmessung

Die Schallemissionsüberwachung ergänzt die Schwingungsanalyse durch die Erkennung hochfrequenter Spannungswellen, die durch Rissausbreitung, Reibung und Aufprallphänomene entstehen. Diese Messungen liefern frühzeitige Warnungen vor sich entwickelnden Problemen, die möglicherweise noch keine messbaren Schwingungsänderungen hervorrufen.

Ultraschall-Abhörgeräte ermöglichen die akustische Überwachung des Lagerzustands durch Frequenzverschiebungstechniken, die Ultraschallemissionen in hörbare Frequenzen umwandeln. Erfahrene Techniker können charakteristische Geräusche identifizieren, die mit bestimmten Fehlerarten verbunden sind.

Temperaturmessungen liefern wichtige Informationen über den thermischen Zustand von Komponenten und helfen bei der Validierung von Schwingungsanalyseergebnissen. Die Überwachung der Lagertemperatur deckt Schmierprobleme und Belastungsbedingungen auf, die das Schwingungsverhalten beeinflussen.

Infrarot-Thermografie ermöglicht die berührungslose Temperaturmessung und die Identifizierung thermischer Muster, die auf mechanische Probleme hinweisen. Hot Spots können auf Reibung, Fehlausrichtung oder Schmierprobleme hinweisen, die sofortiger Aufmerksamkeit bedürfen.

Die kombinierte Temperatur- und Schwingungstrendanalyse ermöglicht eine umfassende Bewertung des Komponentenzustands und der Abnutzungsraten. Gleichzeitige Temperatur- und Schwingungsanstiege deuten oft auf beschleunigte Verschleißprozesse hin, die sofortige Wartungsmaßnahmen erfordern.

Datenqualitätsprüfung und Fehlererkennung

Die Überprüfung der Messqualität umfasst die systematische Auswertung der erfassten Daten, um potenzielle Fehler oder Anomalien zu identifizieren, die zu falschen Diagnoseergebnissen führen könnten. Qualitätskontrollverfahren sollten unmittelbar nach der Datenerfassung durchgeführt werden, solange die Messbedingungen noch aktuell sind.

Zu den Qualitätsindikatoren der Spektralanalyse gehören ein angemessenes Grundrauschen, das Fehlen offensichtlicher Aliasing-Artefakte und ein angemessener Frequenzgehalt im Vergleich zu bekannten Anregungsquellen. Spektralspitzen sollten mit den erwarteten Frequenzen basierend auf Drehzahl und Komponentengeometrie übereinstimmen.

Die Zeitwellenformprüfung zeigt Signaleigenschaften, die bei der Frequenzbereichsanalyse möglicherweise nicht erkennbar sind. Clipping, DC-Offsets und periodische Anomalien weisen auf Probleme im Messsystem hin, die vor der Datenanalyse behoben werden müssen.

Zur Überprüfung der Wiederholbarkeit werden mehrere Messungen unter identischen Bedingungen durchgeführt, um die Messkonsistenz zu überprüfen. Übermäßige Variabilität weist auf instabile Betriebsbedingungen oder Probleme mit dem Messsystem hin.

Der historische Vergleich liefert den Kontext für die Bewertung aktueller Messungen im Vergleich zu früheren Daten derselben Messpunkte. Plötzliche Änderungen können auf echte Geräteprobleme oder Messfehler hinweisen, die einer Untersuchung bedürfen.

2.3.1.7. Praktische Lagerzustandsbewertung anhand primärer Messdaten

Messfehleranalyse und Datenvalidierung

Eine zuverlässige Lagerdiagnose erfordert die systematische Identifizierung und Beseitigung von Messfehlern, die echte Fehlersignaturen verschleiern oder falsche Anzeigen erzeugen können. Die Fehleranalyse beginnt unmittelbar nach der Datenerfassung, während Messbedingungen und -verfahren im Speicher klar erkennbar bleiben.

Bei der Validierung der Spektralanalyse werden die Frequenzbereichseigenschaften auf Übereinstimmung mit bekannten Anregungsquellen und Messsystemfunktionen geprüft. Echte Lagerdefektsignaturen weisen spezifische Frequenzbeziehungen und harmonische Muster auf, die sie von Messartefakten unterscheiden.

Die Zeitbereichsanalyse zeigt Signaleigenschaften, die auf Messprobleme wie Clipping, elektrische Störungen und mechanische Störungen hinweisen können. Lagerdefektsignale weisen typischerweise impulsartige Eigenschaften mit hohen Scheitelfaktoren und periodischen Amplitudenmustern auf.

Die Analyse historischer Trends liefert einen wichtigen Kontext für die Bewertung aktueller Messungen im Vergleich zu früheren Daten von identischen Messstandorten. Allmähliche Veränderungen deuten auf eine tatsächliche Geräteverschlechterung hin, während plötzliche Veränderungen auf Messfehler oder externe Einflüsse hindeuten können.

Bei der kanalübergreifenden Verifizierung werden Messungen mehrerer Sensoren an derselben Komponente verglichen, um die Richtungsempfindlichkeit zu ermitteln und das Vorhandensein von Fehlern zu bestätigen. Lagerdefekte wirken sich typischerweise auf mehrere Messrichtungen aus, wobei die charakteristischen Frequenzbeziehungen erhalten bleiben.

Bei der Bewertung der Umweltfaktoren werden externe Einflüsse wie Temperaturschwankungen, Laständerungen und akustische Hintergrundgeräusche berücksichtigt, die die Messqualität oder -interpretation beeinträchtigen können. Der Zusammenhang zwischen Umgebungsbedingungen und Schwingungseigenschaften liefert wertvolle Diagnoseinformationen.

Drehzahlprüfung durch Spektralanalyse

Die genaue Drehzahlbestimmung bildet die Grundlage für alle Berechnungen und Diagnosen zur Lagerfehlerhäufigkeit. Die Spektralanalyse bietet verschiedene Ansätze zur Drehzahlüberprüfung, die direkte Drehzahlmessungen ergänzen.

Bei der Identifizierung der Grundfrequenz werden spektrale Spitzen der Wellenrotationsfrequenz lokalisiert. Diese sollten aufgrund von Restunwucht oder leichter Fehlausrichtung in den meisten rotierenden Maschinenspektren deutlich sichtbar sein. Die Grundfrequenz dient als Referenz für alle Berechnungen der Oberschwingungs- und Lagerfrequenz.

Die Harmonischenmusteranalyse untersucht die Beziehung zwischen der Grundfrequenz und ihren Harmonischen, um die Drehzahlgenauigkeit zu bestätigen und zusätzliche mechanische Probleme zu identifizieren. Reine Rotationsunwucht erzeugt überwiegend Grundfrequenzschwingungen, während mechanische Probleme höhere Harmonische erzeugen.

Die elektromagnetische Frequenzidentifikation in Motoranwendungen deckt Netzfrequenzkomponenten und Schlitzdurchgangsfrequenzen auf, die eine unabhängige Drehzahlüberprüfung ermöglichen. Diese Frequenzen stehen in einem festen Verhältnis zur Netzfrequenz und den Motorkonstruktionsparametern.

Die Erkennung der Zahneingriffsfrequenz in Getriebesystemen ermöglicht eine hochpräzise Drehzahlbestimmung durch die Beziehung zwischen Eingriffsfrequenz und Drehzahl. Zahneingriffsfrequenzen erzeugen typischerweise ausgeprägte Spektralspitzen mit ausgezeichnetem Signal-Rausch-Verhältnis.

Bei der Bewertung von Drehzahlschwankungen werden die Schärfe der spektralen Spitzen und die Seitenbandstruktur untersucht, um die Drehzahlstabilität während der Messwerterfassung zu bewerten. Drehzahlinstabilität führt zu spektraler Verschmierung und Seitenbandbildung, was die Analysegenauigkeit verringert und Lagerdefektsignaturen verschleiern kann.

Berechnung und Identifizierung der Lagerdefekthäufigkeit

Die Berechnung der Lagerdefekthäufigkeit erfordert genaue Lagergeometriedaten und präzise Drehzahlinformationen. Diese Berechnungen liefern theoretische Frequenzen, die als Vorlage für die Identifizierung tatsächlicher Lagerdefektsignaturen in gemessenen Spektren dienen.

Ball Pass Frequency Outer Race (BPFO) gibt die Häufigkeit an, mit der Wälzkörper auf Außenringdefekte treffen. Diese Frequenz liegt typischerweise zwischen dem 0,4- und 0,6-Fachen der Rotationsfrequenz, abhängig von der Lagergeometrie und den Kontaktwinkeleigenschaften.

Die Kugeldurchlauffrequenz im Innenring (BPFI) gibt die Häufigkeit des Kontakts von Wälzkörpern mit Defekten im Innenring an. Die BPFI übersteigt die BPFO typischerweise um 20-40% und kann aufgrund von Lastzoneneffekten eine Amplitudenmodulation bei der Rotationsfrequenz aufweisen.

Die Grundfrequenz des Zuges (FTF) stellt die Käfigrotationsfrequenz dar und entspricht typischerweise dem 0,35- bis 0,45-fachen der Wellenrotationsfrequenz. Käfigdefekte oder Schmierprobleme können bei der FTF und ihren Oberschwingungen Vibrationen verursachen.

Die Kugeldrehfrequenz (BSF) gibt die Rotationsfrequenz einzelner Wälzkörper an und tritt selten in Schwingungsspektren auf, es sei denn, die Wälzkörper weisen spezifische Defekte oder Maßabweichungen auf. Die Identifizierung der BSF erfordert aufgrund ihrer typischerweise geringen Amplitude eine sorgfältige Analyse.

Bei der Frequenztoleranz werden Fertigungsschwankungen, Lasteffekte und Messunsicherheiten berücksichtigt, die dazu führen können, dass die tatsächlichen Fehlerhäufigkeiten von den theoretisch berechneten abweichen. Suchbandbreiten von ±5% um die berechneten Frequenzen tragen diesen Abweichungen Rechnung.

Spektrale Mustererkennung und Fehleridentifikation

Die Identifizierung von Lagerfehlern erfordert systematische Mustererkennungstechniken, die echte Lagerfehlersignaturen von anderen Schwingungsquellen unterscheiden. Jeder Fehlertyp erzeugt charakteristische Spektralmuster, die bei richtiger Interpretation eine spezifische Diagnose ermöglichen.

Defektsignaturen am Außenring erscheinen typischerweise als diskrete Spektralspitzen bei BPFO und deren Harmonischen ohne signifikante Amplitudenmodulation. Das Fehlen von Rotationsfrequenzseitenbändern unterscheidet Außenringdefekte von Innenringproblemen.

Defektsignaturen im Innenring weisen die BPFI-Grundfrequenz mit Seitenbändern auf, die in Rotationsfrequenzintervallen angeordnet sind. Diese Amplitudenmodulation resultiert aus Lastzoneneffekten, wenn der defekte Bereich durch unterschiedliche Lastbedingungen rotiert.

Defektsignaturen an Wälzkörpern können bei BSF auftreten oder eine Modulation anderer Lagerfrequenzen verursachen. Diese Defekte erzeugen oft komplexe Spektralmuster, die eine sorgfältige Analyse erfordern, um sie von Laufringdefekten zu unterscheiden.

Käfigdefektsignaturen manifestieren sich typischerweise bei der FTF und deren Harmonischen, oft begleitet von erhöhten Hintergrundgeräuschpegeln und instabilen Amplitudeneigenschaften. Käfigprobleme können auch andere Lagerfrequenzen modulieren.

Implementierung und Interpretation der Hüllkurvenanalyse

Die Hüllkurvenanalyse extrahiert Informationen zur Amplitudenmodulation aus hochfrequenten Schwingungen, um niederfrequente Lagerdefektmuster aufzudecken. Diese Technik erweist sich als besonders effektiv bei der Erkennung von Lagerdefekten im Frühstadium, die möglicherweise keine messbaren niederfrequenten Schwingungen verursachen.

Die Auswahl des Frequenzbands für die Hüllkurvenanalyse erfordert die Identifizierung struktureller Resonanzen oder Lagereigenfrequenzen, die durch Lagerstoßkräfte angeregt werden. Optimale Frequenzbänder liegen typischerweise zwischen 1000 und 8000 Hz, abhängig von Lagergröße und Montageeigenschaften.

Filterdesignparameter beeinflussen die Ergebnisse der Hüllkurvenanalyse erheblich. Bandpassfilter sollten eine ausreichende Bandbreite bieten, um Resonanzeigenschaften zu erfassen und gleichzeitig benachbarte Resonanzen auszuschließen, die die Ergebnisse verfälschen könnten. Die Filter-Roll-Off-Eigenschaften beeinflussen das Einschwingverhalten und die Empfindlichkeit der Stoßerkennung.

Die Interpretation des Hüllkurvenspektrums folgt ähnlichen Prinzipien wie die konventionelle Spektralanalyse, konzentriert sich jedoch auf Modulationsfrequenzen statt auf Trägerfrequenzen. Lagerdefektfrequenzen erscheinen als diskrete Spitzen in Hüllkurvenspektren, deren Amplituden den Schweregrad des Defekts anzeigen.

Die Qualitätsbewertung der Hüllkurvenanalyse umfasst die Bewertung der Filterauswahl, der Frequenzbandeigenschaften und des Signal-Rausch-Verhältnisses, um zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten. Schlechte Ergebnisse der Hüllkurvenanalyse können auf eine ungeeignete Filterauswahl oder eine unzureichende Anregung der Strukturresonanz hinweisen.

Amplitudenbewertung und Schweregradklassifizierung

Die Beurteilung des Schweregrads von Lagerdefekten erfordert eine systematische Auswertung der Schwingungsamplituden anhand etablierter Kriterien und historischer Trends. Die Klassifizierung des Schweregrads ermöglicht die Planung von Wartungsarbeiten und die Risikobewertung für den weiteren Betrieb.

Kriterien für die absolute Amplitude bieten allgemeine Richtlinien für die Beurteilung des Lagerzustands basierend auf Branchenerfahrung und -standards. Diese Kriterien legen typischerweise Warn- und Alarmstufen für die Gesamtschwingung und bestimmte Frequenzbänder fest.

Die Trendanalyse wertet Amplitudenänderungen im Zeitverlauf aus, um die Degradationsraten zu ermitteln und die verbleibende Nutzungsdauer vorherzusagen. Ein exponentielles Amplitudenwachstum deutet oft auf eine beschleunigte Schädigung hin, die sofortige Wartungsmaßnahmen erfordert.

Die vergleichende Analyse bewertet den Lagerzustand im Vergleich zu ähnlichen Lagern in identischen Anwendungen, um spezifische Betriebsbedingungen und Einbaueigenschaften zu berücksichtigen. Dieser Ansatz ermöglicht eine genauere Beurteilung des Schweregrads als alleinige absolute Kriterien.

Die Mehrparameterintegration kombiniert Informationen aus dem Gesamtschwingungspegel, spezifischen Defektfrequenzen, Hüllkurvenanalyseergebnissen und Temperaturmessungen, um eine umfassende Lagerbewertung zu ermöglichen. Die Einzelparameteranalyse kann unvollständige oder irreführende Informationen liefern.

Lastzoneneffekte und Modulationsmusteranalyse

Die Lagerlastverteilung beeinflusst die Schwingungssignatur und die diagnostische Interpretation erheblich. Lastzoneneffekte erzeugen Amplitudenmodulationsmuster, die zusätzliche Informationen über den Lagerzustand und die Belastungseigenschaften liefern.

Defekte im Innenring werden moduliert, wenn defekte Bereiche bei jeder Umdrehung durch unterschiedliche Belastungszonen rotieren. Maximale Modulation tritt auf, wenn Defekte mit maximaler Belastungsposition übereinstimmen, während minimale Modulation mit unbelasteten Positionen übereinstimmt.

Die Lastzonenidentifizierung durch Modulationsanalyse zeigt Lagerbelastungsmuster und kann auf Fehlausrichtungen, Fundamentprobleme oder eine anormale Lastverteilung hinweisen. Asymmetrische Modulationsmuster deuten auf ungleichmäßige Belastungsverhältnisse hin.

Die Seitenbandanalyse untersucht Frequenzkomponenten im Umfeld von Lagerdefektfrequenzen, um die Modulationstiefe zu quantifizieren und Modulationsquellen zu identifizieren. Rotationsfrequenz-Seitenbänder weisen auf Lastzoneneffekte hin, während andere Seitenbandfrequenzen zusätzliche Probleme aufdecken können.

Die Phasenanalyse von Modulationsmustern liefert Informationen über die Defektposition im Verhältnis zu den Lastzonen und kann zur Vorhersage von Schadensverlaufsmustern beitragen. Fortschrittliche Analysetechniken können anhand der Modulationseigenschaften die verbleibende Lagerlebensdauer abschätzen.

Integration mit komplementären Diagnosetechniken

Die umfassende Lagerbewertung integriert Schwingungsanalysen mit ergänzenden Diagnoseverfahren, um die Genauigkeit zu verbessern und Fehlalarme zu reduzieren. Verschiedene Diagnoseansätze bestätigen die Problemidentifizierung und ermöglichen eine bessere Bewertung des Schweregrads.

Die Ölanalyse zeigt Lagerverschleißpartikel, Verschmutzungsgrade und Schmierstoffverschleiß, die mit den Ergebnissen der Schwingungsanalyse korrelieren. Steigende Verschleißpartikelkonzentrationen gehen erkennbaren Schwingungsveränderungen oft mehrere Wochen voraus.

Die Temperaturüberwachung liefert Echtzeitinformationen zum thermischen Zustand und Reibungsgrad der Lager. Temperaturerhöhungen gehen häufig mit zunehmenden Vibrationen während Lagerverschleißprozessen einher.

Die Schallemissionsüberwachung erkennt hochfrequente Spannungswellen aus Rissausbreitung und Oberflächenkontaktphänomenen, die herkömmlichen Schwingungssignaturen vorausgehen können. Diese Technik ermöglicht eine frühzeitige Fehlererkennung.

Die Leistungsüberwachung bewertet die Auswirkungen der Lager auf den Systembetrieb, einschließlich Effizienzänderungen, Schwankungen der Lastverteilung und der Betriebsstabilität. Leistungseinbußen können auf Lagerprobleme hinweisen, die einer Untersuchung bedürfen, selbst wenn die Vibrationspegel akzeptabel bleiben.

Dokumentations- und Berichtspflichten

Für eine effektive Lagerdiagnose ist eine umfassende Dokumentation der Messverfahren, Analyseergebnisse und Wartungsempfehlungen erforderlich, um die Entscheidungsfindung zu unterstützen und historische Aufzeichnungen für Trendanalysen bereitzustellen.

Die Messdokumentation umfasst Gerätekonfiguration, Umgebungsbedingungen, Betriebsparameter und Ergebnisse der Qualitätsbewertung. Diese Informationen ermöglichen zukünftige Messwiederholbarkeit und liefern Kontext für die Ergebnisinterpretation.

Die Analysedokumentation dokumentiert Berechnungsverfahren, Methoden zur Frequenzidentifikation und diagnostische Überlegungen, um Schlussfolgerungen zu untermauern und Peer-Reviews zu ermöglichen. Detaillierte Dokumentation erleichtert den Wissenstransfer und Schulungsaktivitäten.

Die Empfehlungsdokumentation bietet klare Wartungshinweise, einschließlich Dringlichkeitsklassifizierung, empfohlenen Reparaturverfahren und Überwachungsanforderungen. Die Empfehlungen sollten ausreichende technische Begründungen enthalten, um Entscheidungen zur Wartungsplanung zu unterstützen.

Die Pflege historischer Datenbanken stellt sicher, dass Mess- und Analyseergebnisse für Trendanalysen und Vergleichsstudien zugänglich bleiben. Die ordnungsgemäße Datenbankorganisation erleichtert die flottenweite Analyse und die Identifizierung häufiger Probleme bei ähnlichen Geräten.

Schlussfolgerung

Die Schwingungsdiagnose von Lokomotivkomponenten ist eine anspruchsvolle Ingenieurdisziplin, die grundlegende mechanische Prinzipien mit fortschrittlichen Mess- und Analysetechnologien kombiniert. Dieser umfassende Leitfaden untersucht die wesentlichen Elemente für die effektive Implementierung einer schwingungsbasierten Zustandsüberwachung in der Lokomotivwartung.

Die Grundlage einer erfolgreichen Schwingungsdiagnostik liegt in einem umfassenden Verständnis der Schwingungsphänomene rotierender Maschinen und der spezifischen Eigenschaften von Radsatz-Motorblöcken (WMB), Radsatz-Getriebeblöcken (WGB) und Hilfsmaschinen (AM). Jeder Komponententyp weist einzigartige Schwingungssignaturen auf, die spezielle Analyseansätze und Interpretationstechniken erfordern.

Moderne Diagnosesysteme bieten leistungsstarke Möglichkeiten zur frühzeitigen Fehlererkennung und Schweregradbewertung. Ihre Wirksamkeit hängt jedoch entscheidend von der ordnungsgemäßen Implementierung, der Qualitätskontrolle der Messungen und der fachkundigen Interpretation der Ergebnisse ab. Die Integration mehrerer Diagnosetechniken erhöht die Zuverlässigkeit, reduziert die Anzahl falscher Alarme und ermöglicht gleichzeitig eine umfassende Bewertung des Komponentenzustands.

Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Sensortechnologie, Analysealgorithmen und Datenintegrationsmöglichkeiten verspricht weitere Verbesserungen der Diagnosegenauigkeit und der Betriebseffizienz. Eisenbahnwartungsunternehmen, die in umfassende Schwingungsdiagnosefunktionen investieren, profitieren erheblich von der Reduzierung ungeplanter Ausfälle, einer optimierten Wartungsplanung und einer höheren Betriebssicherheit.

Die erfolgreiche Implementierung der Schwingungsdiagnostik erfordert kontinuierliches Engagement in Schulungen, technologischer Weiterentwicklung und Qualitätssicherung. Da sich Eisenbahnsysteme immer weiter in Richtung höherer Geschwindigkeiten und höherer Zuverlässigkeitsanforderungen entwickeln, spielt die Schwingungsdiagnostik eine immer wichtigere Rolle für den sicheren und effizienten Lokomotivbetrieb.