Die Vier-Lauf-Methode beim Rotorauswuchten verstehen

Tragbare Auswuchtmaschine, Schwingungsanalysator

Geräte

Portabler Balancer & Schwingungsanalysator Balanset-1A

Teile

Optischer Sensor (Laser-Tachometer)

Komplettes Schwingungsdiagnose- und Auswuchtset von Vibromera, inklusive vier Schwingungssensoren mit Kabeln, einem Signalschnittstellenmodul, einem Lasertachometer mit Magnetfuß, einer digitalen Waage, einem USB-Kabel und einem Tragekoffer. Das System ist für das Auswuchten von Rotoren im Feld und die Zustandsüberwachung an Industrieanlagen konzipiert.

Geräte

Magnetischer Ständer Größe-60-kgf

Teile

Dynamischer Balancer "Balanset-1A" OEM

Definition: Was ist die Vier-Run-Methode?

Die Vier-Lauf-Methode ist ein systematisches Verfahren zur Zwei-Ebenen-Auswuchten Dabei werden vier verschiedene Messläufe verwendet, um einen vollständigen Satz von Einflusskoeffizienten für beide Korrekturebenen. Die Methode besteht darin, den Anfangszustand des Rotors zu messen und dann jede Korrekturebene einzeln mit einem Probegewicht, anschließend werden beide Flugzeuge gleichzeitig mit Testgewichten getestet.

Dieser umfassende Ansatz ermöglicht eine vollständige Charakterisierung der dynamischen Reaktion des Rotor-Lager-Systems und ermöglicht eine genaue Berechnung von Korrekturgewichte das minimiert Vibration an beiden Lagerstellen gleichzeitig.

Das Vier-Lauf-Verfahren

Die Methode besteht aus genau vier aufeinanderfolgenden Testläufen, die jeweils einem bestimmten Zweck dienen:

Lauf 1: Erster (Basis-)Lauf

Die Maschine wird im Neuzustand mit der Auswuchtdrehzahl betrieben. Schwingungsmessungen (beide Amplitude und Phase) werden an beiden Lagerstellen (Lager 1 und Lager 2) aufgezeichnet. Dadurch wird die Grundschwingungssignatur ermittelt, die durch die ursprüngliche Unwucht.

Aufzeichnung: Vibration an Lager 1 = A₁, ∠θ₁
Aufzeichnung: Vibration an Lager 2 = A₂, ∠θ₂

Lauf 2: Testgewicht in Ebene 1

Die Maschine wird angehalten und ein bekanntes Testgewicht (T₁) an einer bestimmten Winkelposition in der Korrekturebene 1 angebracht. Die Maschine wird neu gestartet und die Vibration an beiden Lagern erneut gemessen. Die Vibrationsänderung zeigt, wie sich ein Gewicht in Ebene 1 auf beide Messstellen auswirkt.

Probegewicht T₁ wird im Winkel α₁ zur Ebene 1 hinzugefügt
Rekord: Neue Vibration an Lager 1 und Lager 2
Berechnen Sie: Auswirkung von T₁ auf Lager 1 (Primäreffekt)
Berechnen Sie: Auswirkung von T₁ auf Lager 2 (Kreuzkopplungseffekt)

Lauf 3: Testgewicht in Ebene 2

Das Testgewicht T₁ wird entfernt und ein anderes Testgewicht (T₂) an einer bestimmten Position in der Korrekturebene 2 angebracht. Ein weiterer Messlauf wird durchgeführt. Dabei wird gezeigt, wie sich ein Gewicht in Ebene 2 auf beide Lager auswirkt.

Probegewicht T₁ aus Ebene 1 entfernt
Probegewicht T₂ wird im Winkel α₂ zur Ebene 2 hinzugefügt
Rekord: Neue Vibration an Lager 1 und Lager 2
Berechnen Sie: Auswirkung von T₂ auf Lager 1 (Kreuzkopplungseffekt)
Berechnen Sie: Auswirkung von T₂ auf Lager 2 (Primäreffekt)

Lauf 4: Testgewichte in beiden Ebenen

Beide Testgewichte werden gleichzeitig installiert (T₁ in Ebene 1 und T₂ in Ebene 2) und ein vierter Messlauf durchgeführt. Dadurch werden zusätzliche Daten gewonnen, die zur Überprüfung der Systemlinearität beitragen und die Berechnungsgenauigkeit verbessern können, insbesondere bei erheblichen Kreuzkopplungseffekten.

Sowohl T₁ als auch T₂ wurden gleichzeitig installiert
Rekord: Kombiniertes Schwingungsverhalten an beiden Lagern
Überprüfen: Die Vektorsumme der Einzeleffekte entspricht der kombinierten Messung (validiert die Linearität).

Mathematische Grundlagen

Die Vier-Durchläufe-Methode ermittelt vier Einflusskoeffizienten, die eine 2×2-Matrix bilden, die das gesamte Systemverhalten beschreibt:

Die Einflusskoeffizientenmatrix

α₁₁: Einfluss einer Gewichtseinheit in Ebene 1 auf die Schwingung an Lager 1 (direkter Einfluss)
α₁₂: Einfluss einer Gewichtseinheit in Ebene 2 auf die Schwingung an Lager 1 (Kreuzkopplung)
α₂₁: Einfluss einer Gewichtseinheit in Ebene 1 auf die Schwingung an Lager 2 (Kreuzkopplung)
α₂₂: Einfluss einer Gewichtseinheit in Ebene 2 auf die Schwingung an Lager 2 (direkter Einfluss)

Lösen von Korrekturgewichten

Wenn alle vier Koeffizienten bekannt sind, löst die Auswuchtsoftware ein System aus zwei gleichzeitigen Vektorgleichungen, um die Korrekturgewichte (W₁ für Ebene 1, W₂ für Ebene 2) zu berechnen, die die Vibration an beiden Lagern minimieren:

α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -V₁ (zur Unterdrückung der Vibration an Lager 1)
α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -V₂ (um die Vibration am Lager 2 zu kompensieren)

Wobei V₁ und V₂ die anfänglichen Schwingungsvektoren an den beiden Lagern sind. Die Lösung verwendet Vektormathematik und Matrixinversion.

Vorteile der Vier-Run-Methode

Die Vier-Durchlauf-Methode bietet mehrere wichtige Vorteile:

1. Vollständige Systemcharakterisierung

Durch die Prüfung jeder Ebene einzeln und anschließend beider Ebenen zusammen werden mit dieser Methode sowohl direkte Effekte als auch Kreuzkopplungseffekte vollständig charakterisiert. Dies ist von entscheidender Bedeutung, wenn die Ebenen nahe beieinander liegen oder die Lagersteifigkeit erheblich variiert.

2. Integrierte Überprüfung

Lauf 4 dient der Überprüfung der Systemlinearität. Wenn die kombinierte Wirkung beider Testgewichte nicht der Vektorsumme ihrer Einzeleffekte entspricht, deutet dies auf nichtlineares Verhalten (Lockerheit, Lagerspiel, Fundamentprobleme) hin, das vor dem Fortfahren korrigiert werden sollte.

3. Verbesserte Genauigkeit

Wenn Kreuzkopplungseffekte erheblich sind (eine Ebene beeinflusst das andere Lager stark), liefert die Vier-Durchlauf-Methode genauere Ergebnisse als die einfachere Drei-Durchlauf-Methode.

4. Redundante Daten

Durch die vier Messungen für vier Unbekannte wird eine gewisse Redundanz erreicht, sodass die Software Messfehler erkennen und möglicherweise kompensieren kann.

5. Vertrauen in die Ergebnisse

Der systematische Ansatz und die integrierte Überprüfung geben dem Techniker die Gewissheit, dass die berechneten Korrekturen wirksam sind.

Wann wird die Vier-Durchlauf-Methode verwendet?

Die Vier-Lauf-Methode ist insbesondere in folgenden Situationen geeignet:

Signifikante Kreuzkopplung: Wenn die Korrekturebenen eng beieinander liegen oder das Rotor-Lager-System eine asymmetrische Steifigkeit aufweist, wirkt sich eine Ebene erheblich auf beide Lager aus.
Hohe Präzisionsanforderungen: Wenn eng Ausgleichstoleranzen müssen erfüllt sein.
Unbekannte Systemeigenschaften: Wenn Sie zum ersten Mal eine Maschine auswuchten und das Verhalten des Systems noch nicht gut verstehen.
Wichtige Ausrüstung: Hochwertige Maschinen, bei denen die zusätzliche Zeit für einen vierten Durchgang durch das gestiegene Vertrauen in das Ergebnis gerechtfertigt ist.
Einrichten einer dauerhaften Kalibrierung: Beim Erstellen permanente Kalibrierung Daten für die zukünftige Verwendung, die Gründlichkeit der Vier-Durchlauf-Methode gewährleistet genaue gespeicherte Koeffizienten.

Vergleich mit der Drei-Run-Methode

Die Vier-Lauf-Methode kann mit der einfacheren Methode verglichen werden Drei-Lauf-Methode:

Drei-Lauf-Methode

Lauf 1: Ausgangsbedingung
Lauf 2: Testgewicht in Ebene 1
Lauf 3: Testgewicht in Ebene 2
Korrekturen direkt aus drei Läufen berechnen

Vorteile der Vier-Durchlauf-Methode

Linearitätsprüfung: Lauf 4 bestätigt, dass sich das System linear verhält
Bessere Kreuzkupplungscharakterisierung: Vollständigere Daten bei starker Kreuzkopplung
Fehlererkennung: Anomalien lassen sich leichter erkennen

Vorteile der Drei-Durchlauf-Methode

Zeitersparnis: Ein Lauf weniger reduziert die Ausgleichszeit um ~20%
Ausreichende Genauigkeit: Für viele Anwendungen liefern drei Durchläufe ausreichende Ergebnisse
Einfachheit: Weniger Daten zu verwalten und zu verarbeiten

In der Praxis wird die Drei-Lauf-Methode häufiger für routinemäßige Auswuchtarbeiten verwendet, während die Vier-Lauf-Methode für hochpräzise Anwendungen oder Problemsituationen reserviert ist.

Praktische Ausführungstipps

Für eine erfolgreiche Ausführung der Methode mit vier Durchläufen:

Auswahl des Testgewichts

Wählen Sie Testgewichte, die eine Schwingungsänderung von 25-50% gegenüber dem Ausgangswert bewirken
Verwenden Sie für beide Ebenen ähnliche Magnitudengewichte, um eine konsistente Messqualität zu gewährleisten
Stellen Sie sicher, dass die Gewichte bei allen Läufen sicher befestigt sind

Messkonsistenz

Bei allen vier Läufen identische Betriebsbedingungen (Drehzahl, Temperatur, Last) einhalten
Ermöglichen Sie bei Bedarf eine thermische Stabilisierung zwischen den Läufen
Verwenden Sie für alle Messungen die gleichen Sensorpositionen und -montagen
Nehmen Sie mehrere Messungen pro Lauf vor und mitteln Sie sie, um Rauschen zu reduzieren

Datenqualitätsprüfungen

Überprüfen Sie, ob die Testgewichte deutlich messbare Schwingungsänderungen bewirken (mindestens 10-15% des Ausgangsniveaus).
Überprüfen Sie, ob die Ergebnisse von Lauf 4 ungefähr der Vektorsumme der Effekte von Lauf 2 und 3 entsprechen (innerhalb von 10-20%).
Wenn die Linearitätsprüfung fehlschlägt, untersuchen Sie mechanische Probleme, bevor Sie fortfahren

Fehlersuche

Häufige Probleme mit der Vier-Durchlauf-Methode und ihre Lösungen:

Lauf 4 entspricht nicht der erwarteten Antwort

Mögliche Ursachen:

Nichtlineares Systemverhalten (Lockerheit, Kippfuß, Lagerspiel)
Zu große Versuchsgewichte treiben das System in einen nichtlinearen Bereich
Messfehler oder inkonsistente Betriebsbedingungen

Lösungen:

Prüfen und beheben Sie mechanische Probleme
Verwenden Sie kleinere Testgewichte
Überprüfen Sie die Kalibrierung des Messsystems
Sicherstellung gleichbleibender Betriebsbedingungen bei allen Läufen

Schlechte Endbilanz