Sensormontage verstehen
Sensormontage ist die Methode und die Hardware, die zur Befestigung verwendet wird Vibration Sensoren - Beschleunigungsaufnehmer und Geschwindigkeitssensoren – an der Messfläche einer Maschine. Das ist weit mehr als nur ein mechanisches Detail: Die Befestigungsart hat entscheidenden Einfluss auf die Messqualität und die Verwertbarkeit Frequenz Ansprechverhalten und Zuverlässigkeit. Eine gute Halterung sorgt für eine starre mechanische Verbindung, die die Schwingungen der Maschine unverfälscht auf den Sensor überträgt, ohne Resonanzen oder Verluste zu verursachen; eine schlechte Halterung schränkt den Frequenzgang ein, führt zu Amplitudenfehlern oder lässt den Sensor abfallen.
Die Methode muss auf die jeweilige Aufgabe abgestimmt sein. Eine permanente Überwachung erfordert eine dauerhafte Befestigung (Schraubbolzen); bei routinemäßigen Vermessungsarbeiten kommen aus Gründen der Schnelligkeit Magnethalterungen zum Einsatz; der Handkontakt ist nur für die schnellste Vorabprüfung zulässig. Um genaue und wiederholbare Daten zu erhalten, ist es unerlässlich zu verstehen, wie sich die jeweilige Befestigungsart auf die Sensorleistung auswirkt – dies ist in ISO 5348, der Standard für die mechanische Befestigung von Beschleunigungssensoren.
1. Vergleich der Befestigungsmethoden
Bolzenbefestigung – Beste Leistung
Verfahren: Der Sensor wird mit seinem integrierten Gewindestift an einer Gewindebohrung befestigt, wobei zwischen den Passflächen eine dünne Schicht eines Koppelmittels (Fett oder Öl) aufgetragen wird; das Anzugsmoment muss den Vorgaben entsprechen (in der Regel 20–40 in-lb).
- Frequenzbereich: den gesamten Frequenzbereich des Sensors, von Gleichstrom bis über 20 kHz.
- Befestigungsresonanz: in der Regel über 30 kHz, also deutlich außerhalb des Messbereichs.
- Wiederholbarkeit: ausgezeichnet.
- Stabilität: dauerhaft und sicher.
Anwendungen: permanente Überwachungsanlagen, Lagerdefekt Erfassung, die hohe Frequenzen, kritische Messungen und Referenzmessungen erfordert.
Klebehalterung – Hervorragende Leistung
Verfahren: Der Sensor wird mit Cyanacrylat (Sekundenkleber), Epoxidharz oder einem Spezialkleber in einer dünnen, gleichmäßigen Schicht aufgeklebt, wodurch eine semipermanente Befestigung entsteht.
- Frequenzbereich: bis 7–10 kHz (sehr gut).
- Befestigungsresonanz: 15-20 kHz.
- Wiederholbarkeit: gut, vorausgesetzt, die Klebeschicht wird gleichmäßig aufgetragen.
- Stabilität: bleibt bestehen, bis sie bewusst entfernt wird.
Anwendungen: vorübergehende Installationen mit einer Dauer von Wochen bis Monaten, Situationen, in denen das Bohren von Löchern nicht erlaubt ist, leichte Maschinen sowie die meisten allgemeinen Arbeiten zur Schwingungsanalyse.
Magnethalterung – Gut geeignet für Routinearbeiten
Verfahren: Ein Sockel mit Permanentmagneten haftet an eisenhaltigen Oberflächen und ermöglicht so ein schnelles Anbringen und Abnehmen ohne Vorbehandlung der Oberfläche.
- Frequenzbereich: bis 2–3 kHz (für die meisten Maschinen ausreichend).
- Befestigungsresonanz: 4–7 kHz, was Messungen im Hochfrequenzbereich einschränkt.
- Wiederholbarkeit: befriedigend, je nach Oberflächenkontakt.
- Stabilität: kann sich lösen, wenn die Vibrationen stark sind oder die Oberfläche ölig ist.
Anwendungen: Routenbasierte Zustandsüberprüfungen, allgemeine Maschinenschwingungen, Schnellprüfungen und Vorabuntersuchungen sowie überall dort, wo Komfort wichtiger ist als maximale Leistung.
Handgerät / Sonde – nur qualitative Messung
Verfahren: Der Sensor befindet sich an einer Sondenspitze, die von Hand an die Oberfläche gedrückt wird. Die Anpresskraft variiert, und es besteht keine starre Ankopplung.
- Frequenzbereich: bis maximal 500–1000 Hz.
- Wiederholbarkeit: arm.
- Genauigkeit: Es sind Abweichungen von ±20–50 % möglich.
- Stabilität: Handzittern und eine schwankende Anpresskraft verfälschen die Messwerte.
Anwendungen: Nur für eine schnelle Überprüfung, zur groben Problemerkennung und an schwer zugänglichen Stellen – nicht geeignet für quantitative Analysen oder Trendanalysen.
2. Oberflächenvorbereitung
Für optimale Leistung
- Saubere Oberfläche: Farbe, Rost, Öl und Schmutz entfernen.
- Flache Oberfläche: Bei Bedarf feilen oder schleifen, um einen vollständigen Kontakt zu gewährleisten.
- Glatte Oberfläche: Unebenheiten und Rauheiten beseitigen.
- Koppelmittel: Tragen Sie eine dünne Schicht Fett, Öl oder ein spezielles Koppelmittel auf.
Warum Ebenheit wichtig ist
- Die Ebenheit ist für eine starre Ankopplung von entscheidender Bedeutung.
- Durch die Lücken kann der Sensor schwanken, was den Frequenzgang beeinträchtigt.
- Luftspalten wirken wie Federn, wodurch die Anbauresonanz.
- Eine Ebenheit von maximal 0,02 mm (0,001 Zoll) ist ideal.
3. Auswahl des Montageortes
Ideale Standorte
- Lagergehäuse, möglichst nahe an der Schwingungsquelle.
- Strukturpfade mit einer starren, direkten Anbindung an die Lager.
- Vermeiden Sie flexible Abdeckungen und Bleche.
- Vermeiden Sie Schwingungsknoten oder andere Bereiche mit geringer Schwingungsantwort.
Zugänglichkeit
- Sicherer Zugang für Techniker.
- Uneingeschränkte Sichtverbindung oder Reichweite.
- Vor Beschädigungen geschützt und nicht im Durchgangsbereich.
- Praktische Kabelführung.
Richtung
- Radiale Messungen senkrecht zur Welle.
- Axiale Messungen parallel zur Welle.
- In der Regel werden an jedem Messpunkt horizontale, vertikale und manchmal auch axiale Messungen durchgeführt.
4. Wie die Befestigung den Frequenzgang begrenzt
Jede Halterung verhält sich wie ein kleines Masse-Feder-System, dessen Steifigkeit eine Resonanzfrequenz bestimmt. Unterhalb dieser Resonanz ist die Messkurve flach und zuverlässig; in der Nähe und oberhalb dieser Frequenz ist der Messwert verzerrt. Die Tabelle fasst die praktischen Grenzen zusammen:
| Montagemethode | Nutzbare Frequenz (kHz) | Aufbauresonanz (kHz) |
|---|---|---|
| Hengst (ideal) | Bis 20+ | >30 |
| Klebstoff | Zu 7-10 | 15–20 |
| Magnetisch | Zu 2-3 | 4–7 |
| Handgerät | Zu 0,5-1 | 2–3 |
Faustregel
- Verwenden Sie Frequenzen nur bis zu etwa einem Drittel der Einbauresonanz.
- Dadurch bleibt der Frequenzgang über den gesamten Messbereich flach.
- Darüber steigen die Amplitudenfehler rapide an.
Für eine bestimmte Sensormasse und Kontaktsteifigkeit lässt sich dies mit einem Rechner zur Berechnung der Resonanzfrequenz bei der Montage von Beschleunigungssensoren, was der schnellste Weg ist, um sicherzustellen, dass eine ausgewählte Halterung eine Lagermessung nicht verfälscht.
5. Bewährte Verfahren
Die Methode an die Anwendung anpassen
- Lageranalyse bei hohen Frequenzen: nur Bolzen oder Klebstoff.
- Allgemeine Maschinen unter 1 kHz: Magnetbefestigung ist zulässig.
- Vorabprüfung: zunächst mit handgehaltenem Sensor für schnelle Ergebnisse, anschließend mit einer stabileren Halterung bestätigen.
Permanente Installationen
- Bohren und gewinden Sie Löcher für die Bolzenbefestigung.
- Verwenden Sie ein Schraubensicherungsmittel.
- Schützen Sie die Gewindebohrungen, wenn der Sensor ausgebaut wird.
- Dokumentieren Sie jeden Messpunkt, um wiederholbare Trendanalysen zu ermöglichen.
Temporäre Installationen
- Klebstoff für Installationen, die mehrere Tage oder Wochen dauern.
- Magnetisch für routenbasierte Messrunden.
- Überprüfen Sie vor dem Messen, ob das Gerät sicher befestigt ist.
- Reinigen Sie sowohl den Magnetfuß als auch die Oberfläche, um einen guten Kontakt zu gewährleisten.
Das Gleiche gilt für die Sensoren eines tragbaren Auswuchtgeräts. Beim Auswuchten vor Ort mit einem Gerät wie dem Balanset-1A… eine wiederholbare Amplitude und Phase hängen davon ab, dass jeder Beschleunigungsmesser bei jedem Durchlauf auf dieselbe Weise an derselben Stelle montiert wird – an einem Bolzen oder einer sauberen Magnetbasis auf einem vorbereiteten Lagergehäuse –, damit die Reaktionen auf die Probegewichte aussagekräftig verglichen werden können. Unabhängig vom Sensortyp, von einem piezoelektrischer Beschleunigungsmesser zu einer Geschwindigkeitsmesser… die Befestigung ist entscheidend für die Datenqualität. Die Abstimmung der Technik auf die Anforderungen, die Gewährleistung einer festen Verbindung durch die Oberflächenvorbereitung und die Beachtung der Frequenzgrenzen führen gemeinsam zu genauen, zuverlässigen Messungen, die eine effektive Diagnose und Zustandsüberwachung abhängen.
