Die Stoßimpulsmethode (SPM) verstehen
Tragbare Auswuchtmaschine & Schwingungsanalysator Balanset-1A
Das Balanset-1A ist ein tragbarer, USB-betriebener Schwingungsanalysator und ein Auswuchtgerät für das Auswuchten in einer oder zwei Ebenen von Rotoren in ihren eigenen Lagern. Das Full Kit umfasst die Schnittstelleneinheit, zwei Schwingungssensoren, einen optischen Lasertachometer, Reflexfolie, die Windows-Auswuchtsoftware auf einem USB-Stick, einen Magnetständer, eine Digitalwaage und einen Transportkoffer. Erfordert einen kompatiblen Windows-Computer mit freiem USB-Anschluss; Computer …
Schwingungssensor
Schwingungssensor für Balanset-Auswuchtgeräte, basierend auf dem ADXL335-Beschleunigungssensor. Wird standardmäßig mit einem 5 m langen Kabel geliefert, um Schwingungen während des Auswuchtens und der Analyse von Rotoren zu messen. Optional ist ein 10 m langes Kabel erhältlich.
Optischer Sensor (Laser-Tachometer)
Optischer Lasersensor für Balanset Auswuchtgeräte, basierend auf dem modifizierten Tachometer HS2234. Misst die Drehzahl berührungslos über eine Reflexionsmarkierung auf dem Rotor. Standardmäßig mit einem 5 m langen Kabel geliefert; eine 10 m Kabeloption ist verfügbar.
Balanset-4
Balanset-4 ist ein vierkanaliger Schwingungsanalysator und ein Auswuchtsystem für die Korrektur in einer bis vier Ebenen. Es wurde für Kardanwellen und Rotoren mit vier Lagern entwickelt und kann auch als Messsystem für eine Auswuchtmaschine dienen. Das Set enthält vier Schwingungssensoren, einen optischen Lasertachometer, eine USB-Schnittstelle, Software, einen Magnetständer, eine Waage und einen Transportkoffer.
Magnetischer Ständer Insize-60-kgf
Verstellbarer Magnetfuß zur Positionierung des Laser-Drehzahlsensors in Balanset-Auswucht-Sets. Der umschaltbare Magnetfuß bietet auf geeigneten ferromagnetischen Oberflächen eine Haltekraft von bis zu 60 kgf. Verstellbare Arme und Gelenke erleichtern die Ausrichtung des Sensors auf die Reflexmarkierung am Rotor.
Reflektierendes Band
Silbernes, selbstklebendes Reflexionsband für den optischen Laserdrehzahlmesser in den Balanset-Auswucht-Sets. Bringen Sie ein kleines Stück davon am Rotor an, um eine reflektierende Referenzmarke für die Drehzahlmessung zu schaffen. Wird in einer Länge von 1 m für mehrere Aufbauten geliefert.
Dynamische Auswuchtmaschine "Balanset-1A" OEM
Das Balanset-1A OEM ist das grundlegende Messkit für das Auswuchten von Rotoren in einer oder zwei Ebenen und Schwingungsanalyse. Es umfasst die USB-Schnittstelleneinheit, zwei Schwingungssensoren, einen optischen Lasertachometer, Reflexfolie und die Windows-Auswuchtsoftware auf einem USB-Stick. Im Vergleich zum Full Kit sind Magnetständer, Digitalwaage und Transportkoffer nicht enthalten. Erfordert einen kompatiblen Windows-Computer …
Stoßimpulsmethode (SPM) ist eine spezialisierte, proprietäre Technik zur Zustandsüberwachung von Wälzlagern, die in erster Linie zur Beurteilung ihres Zustands entwickelt wurde. Es handelt sich um einen Zweig der Schwingungsanalyse, doch unterscheidet sich seine Methodik deutlich von der herkömmlichen Spektralanalyse: anstatt eine Frequenz zu erzeugen Spektrum, SPM misst die hochfrequenten Stoßwellen, die ein Lager jedes Mal aussendet, wenn ein Wälzkörper über einen Defekt wie eine Abplatzung oder einen Riss rollt. Ein intaktes, gut geschmiertes Lager erzeugt ein leises, schwaches Stoßimpulsmuster; ein beschädigtes Lager erzeugt starke, deutliche Impulse, die das Gerät mühelos erfasst.
1. Definition: Was ist die Stoßimpulsmethode?
SPM basiert auf einer einfachen physikalischen Tatsache. Wenn zwei harte Stahloberflächen abrupt aufeinander treffen – etwa wenn ein Wälzkörper auf den Rand einer Vertiefung trifft oder es unter Belastung zu einem kurzzeitigen Trockenkontakt kommt –, löst die Kollision eine Ultraschall-Druckwelle aus, die sich durch das Material ausbreitet. Diese Druckwelle, der „Stoßimpuls“, trifft vor und unabhängig von der langsameren mechanischen Vibration die darauf folgt. Durch die direkte Messung des Stoßimpulses anstelle der Gesamtvibration des Gehäuses erhält SPM frühzeitig einen klaren Einblick sowohl in den Schmierzustand als auch in den Oberflächenzustand des Lagers. Da die Methode auf den Aufprall selbst reagiert, kann sie einen sich anbahnenden Lagerschaden erkennen, lange bevor dieser Defekt groß genug wird, um das Geschwindigkeitsspektrum zu dominieren.
2. So funktioniert SPM
Das Herzstück der Technik ist ein speziell dafür entwickelter Beschleunigungsmesser in Verbindung mit einem genau festgelegten Messverfahren:
- Abgestimmter Beschleunigungsmesser: SPM verwendet einen Sensor, der gezielt darauf ausgelegt ist, in Resonanz zu schwingen bei einer sehr hohen Frequenz – typischerweise etwa 32 kHz. Diese mechanische Resonanz wirkt wie ein Verstärker, wodurch der Sensor äußerst empfindlich auf die hochfrequenten, energiearmen Stöße reagiert, die ein Lagerdefekt erzeugt, während gewöhnliche Maschinenvibrationen im niedrigen Frequenzbereich ignoriert werden.
- Erkennung von Stoßimpulsen: Das Gerät erfasst die kurzzeitigen Druckwellen jedes Aufpralls. Es ist so konzipiert, dass es auf die Stoßwelle des Aufpralls selbst reagiert, nicht auf die langsameren strukturellen Schwingungen, die der Aufprall anschließend auslöst.
- Signalverarbeitung: Das Rohsignal wird auf zwei Kennzahlen reduziert:
- Teppichwert (dBc): das konstante Hintergrundniveau schwacher Stoßimpulse. Es spiegelt den allgemeinen Schmierzustand wider – ein hoher Teppichwert deutet auf einen dünnen oder versagenden Ölfilm und den daraus resultierenden kontinuierlichen, rauen Metall-auf-Metall-Rollkontakt hin.
- Maximalwert (dBm): der stärkste Einzelimpuls, der während der Messung festgestellt wurde. Ein hoher Maximalwert ist ein eindeutiges Anzeichen für einen konkreten physikalischen Defekt wie eine Abplatzung oder einen Riss.
- Datennormalisierung: Entscheidend ist, dass die rohen Dezibelwerte anhand der Lagergröße (Wellendurchmesser) und der Drehzahl normiert werden. Durch diese Korrektur kann das System das Ergebnis auf eine einfache, farbcodierte Bewertung – grün, gelb, rot – reduzieren, die ein Techniker auf einen Blick erkennen kann, ohne dass eine fachliche Interpretation erforderlich ist.
Die Differenz zwischen dem Teppich und den Maximalwerten ist an sich schon aussagekräftig: Ein niedriger Teppich mit vereinzelten hohen Maximalwerten deutet auf einen vereinzelten Defekt hin, während ein stetig ansteigender Teppich in der Regel bedeutet, dass die Schmierung versagt. Diese Unterscheidung zwischen Schmierung und Beschädigung ist ein Grund dafür, dass SPM andere Zustandsüberwachung Methoden so gut.
3. SPM-Analyse im Vergleich zur Envelope-Analyse
SPM ist konzeptionell ähnlich wie Hüllkurvenanalyse (Demodulation), eine weitere weit verbreitete Methode zur Erkennung von Lagerfehlern. Beide Verfahren zielen darauf ab, die sich wiederholenden, energiearmen Stöße eines Lagerfehlers aus den rauschbehafteten Hintergrundschwingungen der Maschine herauszufiltern, und beide stützen sich auf die hochfrequenten Spannungswellen, die ein Fehler erzeugt. Sie unterscheiden sich jedoch in der Art und Weise, wie sie dies bewerkstelligen:
| Aspekt | Stoßimpulsmethode | Hüllkurvenanalyse |
|---|---|---|
| Sensor | Resonanzbeschleunigungsmesser (≈32 kHz), der Stöße mechanisch verstärkt | Norm Beschleunigungsmesser |
| Verfahren | Misst die Stoßwellenamplitude (dBc / dBm) | Wendet einen digitalen Bandpassfilter, dann ein FFT der Hüllkurve |
| Ausgabe | Farbcodierter Status (grün / gelb / rot) | Frequenzspektrum mit spezifischen Fehlerfrequenzen |
| Stärke | Einfachheit, Wiederholbarkeit, Bewertung der Schmierung | Detaillierte Fehlerortung |
Beide Verfahren sind äußerst effektiv. Die Hüllkurvenanalyse liefert in der Regel eine genauere Diagnose – ihr Hüllkurvenspektrum kann einen Fehler im Innenring von einem im Außenring unterscheiden, indem es die Peaks mit den berechneten Lagerfehlerfrequenzen (BPFO, BPFI und so weiter). SPM hingegen wird wegen seiner Einfachheit, Wiederholbarkeit und seiner außergewöhnlichen Fähigkeit geschätzt, Schmierprobleme zu erkennen, noch bevor überhaupt physische Schäden auftreten.
4. Anwendungen
SPM hat sich in einer Vielzahl von vorausschauende Wartung Programme, wobei es in drei Bereichen besonders stark ist:
- Früherkennung von Lagerfehlern: Dadurch werden Mängel bereits in einem sehr frühen Stadium erkannt, sodass Planer genügend Vorlaufzeit haben, um Ersatzteile zu beschaffen und den Austausch während einer geeigneten Betriebsunterbrechung zu planen.
- Zustandsabhängige Schmierung: Indem sie den Teppichwert beobachten, erkennen die Techniker, wann einem Lager das Schmierfett fehlt, und können anschließend überprüfen, ob durch das Nachschmieren der Ölfilm tatsächlich wiederhergestellt wurde. Dadurch wird das blinde, nach Zeitplan erfolgende Schmieren zu einem gezielten, zustandsorientiert Aufgabe.
- Maschinen mit niedriger Drehzahl: Da SPM eher auf Stöße als auf die Energie anhaltender Schwingungen reagiert, bleibt die Methode auch bei sehr langsam laufenden Lagern wirksam – also bei solchen, bei denen herkömmliche Schwingungsanalysen versagen, da jeder Defekt nur wenige Ereignisse mit geringer Energie pro Minute erzeugt.
5. SPM als Teil eines umfassenderen Diagnose-Instrumentariums
SPM eignet sich hervorragend zur Beantwortung einer Frage – „Ist dieses Lager in Ordnung?“ –, geht jedoch nicht auf die anderen Fehler ein, die rotierende Maschinen beeinträchtigen, wie zum Beispiel Unwucht und Fehlausrichtung. In der Praxis wird es neben der breitbandigen Schwingungsmessung eingesetzt und Feldauswuchten. Ein tragbarer Zweikanal-Analysator wie der Balanset-1A misst die 1× Amplitude und Phase zur Diagnose und Behebung von Unwucht in den eigenen Lagern der Maschine erforderlich, während ein Stoßimpuls oder Hüllkurvenbildung Diese Überprüfung bestätigt, dass die Lager noch betriebsfähig sind. Zusammen vermitteln die beiden Ansichten ein weitaus umfassenderes Bild vom Zustand der Maschine, als dies jede für sich allein könnte – und sie erinnern uns daran, dass der Zustand der Lager stets überprüft werden sollte, bevor ein Rotor ausgewuchtet wird, da das Auswuchten einer Maschine mit defekten Lagern das Unvermeidliche nur hinauszögert.
