Grundlegendes zur ODS-Analyse (Operating Deflection Shape)

Definition: Was ist eine Betriebsschwingform?

Betriebsschwingform (ODS) Die Schwingungsanalyse ist eine Technik zur Visualisierung des tatsächlichen Schwingungsmusters einer Maschine und ihrer tragenden Struktur unter normalen Betriebsbedingungen. Dabei werden die Schwingungen (Amplitude und Phase) an vielen Punkten der Maschinenoberfläche gemessen. Aus diesen Daten wird ein dynamisches, animiertes 3D-Modell erstellt, das genau zeigt, wie sich die Struktur bei einer bestimmten Frequenz bewegt, biegt und verdreht.

Im Wesentlichen ist ein ODS eine Momentaufnahme der Schwingungen einer Struktur, die die kombinierte Reaktion auf alle auf sie einwirkenden Betriebskräfte zeigt, wie z. B. Unwucht, Fehlausrichtung, und aerodynamische oder hydraulische Kräfte.

ODS vs. Modalanalyse

ODS wird oft mit Modalanalyse verwechselt, aber es gibt grundlegende Unterschiede:

• ODS-Analyse:
  • Misst die erzwungene Reaktion einer Struktur auf die während des *Betriebs* vorhandenen Kräfte.
  • Zeigt Ihnen, *was* unter realen Bedingungen passiert.
  • Die Maschine läuft während des Tests normal.
• Modalanalyse:
  • Misst die inhärente dynamische Eigenschaften einer Struktur (ihre Eigenfrequenzen, Dämpfung und Eigenformen).
  • Zeigt Ihnen, *was* passieren könnte, wenn die Struktur bei einer ihrer Eigenfrequenzen angeregt würde.
  • Die Maschine wird ausgeschaltet und die Struktur mit einem kalibrierten Schlaghammer oder einem Shaker künstlich angeregt.

Einfach ausgedrückt zeigt ODS das Problem, während es auftritt, während die Modalanalyse hilft, die zugrunde liegenden strukturellen Eigenschaften zu verstehen, die möglicherweise zum Problem beitragen (z. B. ein Resonanzzustand).

Der ODS-Analyseprozess

1. Erstellen Sie ein 3D-Modell: In der ODS-Software wird ein geometrisches Modell der Maschine und ihrer Struktur erstellt. Dieses Modell besteht aus einem Raster von Punkten, an denen Messungen durchgeführt werden.
2. Daten erfassen: Zum Einsatz kommt ein Mehrkanal-Schwingungsanalysator. Ein Beschleunigungsmesser befindet sich an einer festen Referenzposition, während ein weiterer beweglicher Beschleunigungsmesser zu den anderen Punkten des Modells bewegt wird. An jedem Punkt misst der Analysator die Schwingungsamplitude und, was entscheidend ist, die Phasenbeziehung zwischen dem beweglichen Sensor und dem Referenzsensor.
3. Verarbeiten und animieren: Die Software berechnet anhand der erfassten Amplituden- und Phasendaten die relative Bewegung jedes einzelnen Punkts auf dem Modell. Anschließend kann sie ein animiertes Video erstellen, das die Bewegung der Maschine übertreibt und die Verformungsformen für das menschliche Auge deutlich sichtbar macht.

Die Animation kann für jede gewünschte Frequenz generiert werden, wird aber am häufigsten verwendet, um die Bewegung der Maschine bei ihrer primären Laufgeschwindigkeit (1X) oder anderen Problemfrequenzen zu visualisieren, die in der FFT-Spektrum.

Warum ist eine ODS-Analyse nützlich?

ODS ist ein leistungsstarkes Tool zur Problemlösung, da es Vibrationen sichtbar macht. Es hilft dabei:

• Identifizieren Sie die Grundursache der Vibration: Anhand des animierten Modells können Ingenieure Probleme wie eine verbogene Welle, eine Fehlausrichtung, einen Kippfuß oder eine flexible Basis unterscheiden. Ein Kippfußproblem zeigt beispielsweise, dass sich ein Maschinenfuß nicht phasengleich mit den anderen Füßen und dem Fundament bewegt.
• Resonanz bestätigen: Wenn die Betriebsschwingungsform bei einer Problemfrequenz eng mit der Eigenfrequenzform (ermittelt durch Modalanalyse) übereinstimmt, ist dies der eindeutige Beweis für ein Resonanzproblem.
• Strukturelle Schwächen lokalisieren: Die Animation kann Bereiche mit übermäßiger Flexibilität oder Schwachstellen im Sockel, Rahmen oder den zugehörigen Rohrleitungen einer Maschine hervorheben.
• Probleme effektiv kommunizieren: Ein animiertes Video einer sich selbst schüttelnden Maschine ist für Manager und nichttechnisches Personal ein weitaus wirkungsvolleres Kommunikationsmittel als ein komplexes Schwingungsspektrum.

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