Schwingungsanalyse — Spektrumdiagnostik Führung
Von den FFT-Grundlagen bis zur Fehlerdiagnose: Lernen Sie, Schwingungsspektren zu lesen, Lagerfehlerfrequenzen zu berechnen, die Schwere nach ISO 10816 zu bewerten und Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerung sowie Lager- und Getriebeschäden zu diagnostizieren — mit interaktiven Werkzeugen und dem Balanset-1A.
Der in diesem Leitfaden beschriebene Diagnose-Workflow ist derselbe, den Vibromera im Balanset-1A ausliefert: FFT-Spektrum, Schwingstärkebewertung nach ISO 10816/20816 und geführtes Zwei-Ebenen-Auswuchten in einem einzigen tragbaren Gerät.
Interaktive Diagnoserechner
Wesentliche Werkzeuge für die Schwingungsanalyse – Lagerfehlerfrequenzen, Zahnradeingriffsfrequenz, Schweregradbewertung und Einheitenumrechnung
Fehleridentifizierung auf einen Blick
Jeder mechanische Fehler erzeugt einen charakteristischen "Fingerabdruck" im Schwingungsspektrum.
| Fehler | Primärfrequenz | Harmonische | Richtung | Phasenverhalten | Hauptunterscheidungsmerkmal |
|---|---|---|---|---|---|
| Statische Unwucht | 1× | Niedrig / keine | Radial (H, V) | Phasengleiche Lager | Reine 1×-Sinuskurve. Kraft ∝ Drehzahl². |
| Dynamische Unwucht | 1× | Niedrig / keine | Radial (H, V) | ~180° zwischen den Lagern | 1× dominant, Lager phasenverschoben (Koppel). |
| Parallele Fehlausrichtung | 2× (≥ 1×) | 1×, 3× | Radial | 180° über die Kupplung | 2× oft > 1×. Hohe radiale Schwingung an der Kupplung. |
| Winkelfehlstellung | 1×, 2× | 3× | axial dominierend | 180° über die Kupplung (axial) | Hohe axiale Schwingung. Axial ≥ 50% radial. |
| Bauteillockerung | 1×, 2×… 10×+ | Viele (~10×) | Radial | Unberechenbar | "Wald" von Harmonischen. Mögliche 0,5×-Unterharmonische. |
| Strukturelle Lockerung | 1× oder 2× | Wenige über 2× | Vertikal | Instabile | Starke Vertikalschwingung. Reagiert auf die Bolzenprüfung. |
| Außenlaufring (BPFO) | BPFO, 2×BPFO... | Mehrere BPFO | Radial | N/A | Nicht-synchron. Keine 1×-Seitenbänder. |
| Innenring (BPFI) | BPFI, 2×BPFI... | Mehrere BPFI | Radial | Moduliert mit 1× | BPFI-Harmonische mit ±1× Seitenbändern. |
| Wälzkörper (BSF) | BSF, 2×BSF... | Mehrere BSF | Radial | N/A | 2×BSF oft > 1×BSF. Nicht synchron. |
| Käfig (FTF) | FTF ≈ 0,4× | 2,3-fach FTF | Radial | N/A | Grundfrequenz < 1×; Harmonische können 1× überschreiten. |
| Zahnradeingriff | GMF = N × 1 × | 2,3× GMF | Radial + axial | Moduliert mit 1× | GMF mit Seitenbändern. N = Zähne. |
| Elektrisch (Motor) | 2× Netzfrequenz | — | Radial | Abfall beim Ausschalten | 100/120 Hz. Sofortiger Falltest. |
Interaktive FFT-Spektrum-Demonstration — 17 Fehlerszenarien
Wählen Sie einen Fehlertyp aus, um die charakteristische Zeitwellenform und das Frequenzspektrum anzuzeigen. Vergleichen Sie die Muster, um die Ursache zu ermitteln.
Zeitbereich (Wellenform)
Frequenzspektrum (FFT)
Auf dieser Seite
Rechner Lagerfrequenzen Schweregrad nach ISO 10816 Drehzahl↔Hz-Wandler Zahneingriffsfrequenz Fehlerreferenztabelle Interaktive FFT-Demo Grundlagen der FFT Vibrationseinheiten Messtechnik Phasenanalyse Unwucht (+ Spektren) Fehlausrichtung (+ Spektren) Lockerheit (+ Spektren) Lagerdefekte (+ Spektren) Hüllkurve (Demodulation) Getriebefehler (+ Spektren) Elektrische Fehler Probleme mit Riemenantrieben Pumpenkavitation Ölwirbel / Ölpeitsche ISO-10816-Tabelle Überwachung & Trends FAQ (8 Fragen)Was ist Schwingungsanalyse?
Schwingungsanalyse Die Diagnose mechanischer Schwingungen rotierender Maschinen erfolgt durch Messung und Interpretation dieser Schwingungen, um Fehler ohne Demontage zu diagnostizieren. FFT (Schnelle Fourier-Transformation) wird das komplexe Schwingungssignal in einzelne Frequenzkomponenten zerlegt. Jeder Fehler erzeugt einen charakteristischen spektralen "Fingerabdruck": Unwucht bei 1× Drehzahl, Fehlausrichtung bei 2×, Lockerung als Vielfache von Harmonischen, Lagerfehler bei nicht-synchronen Frequenzen. Balanset-1A Führt sowohl Auswuchten als auch Spektrumanalyse in einem tragbaren Gerät durch.
Jede rotierende Maschine schwingt. Bei einer gesunden Maschine ist die Schwingung gering und stabil — ihre normale "Betriebssignatur". Mit der Entstehung von Schäden ändert sich die Schwingung auf vorhersehbare Weise. Durch Messung und Analyse dieser Änderungen können wir die Grundursache ermitteln, einen Ausfall vorhersagen und die Wartung planen, bevor es zu einem katastrophalen Ausfall kommt. Dies ist die Grundlage von vorausschauende Wartung.
FFT: Der Kern der Spektralanalyse
Ein Vibrationssensor (Beschleunigungsmesser) wandelt mechanische Schwingungen in ein elektrisches Signal um. Im Zeitverlauf dargestellt, ergibt sich daraus die... Wellenform — eine komplexe, scheinbar chaotische Kurve, wenn mehrere Fehler vorhanden sind. Die FFT (Schnelle Fourier-Transformation) zerlegt dieses komplexe Signal in einzelne sinusförmige Komponenten, von denen jede ihre eigene Frequenz und Amplitude besitzt.
Stellen Sie sich die FFT wie ein Prisma vor, das weißes Licht in einen Regenbogen zerlegt. Die komplexe Schwingungsform ist „weißes Licht“ — die FFT enthüllt die einzelnen darin verborgenen „Farben“ (Frequenzen). Das Ergebnis ist die Schwingungsspektrum — das primäre Diagnoseinstrument.
Wichtige Spektrumparameter
- Frequenz (X-Achse, Hz): Wie häufig Schwingungen auftreten. Direkt mit der Quelle verknüpft. 1× = Wellendrehzahl. 2× = doppelte Wellendrehzahl.
- Amplitude (Y-Achse, mm/s RMS): Vibrationsintensität bei jeder Frequenz. Höhere Spitzenwerte bedeuten mehr Energie und damit einen schwerwiegenderen Zustand.
- Obertöne: Ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz: 2× (2.), 3× (3.), 4× usw. Ihr Vorhandensein und ihre relative Höhe liefern diagnostische Informationen.
- Phase (°): Zeitliche Beziehung an verschiedenen Messpunkten. Wesentlich für die Unterscheidung von Unwucht (phasengleich) und Fehlausrichtung (180°).
Einheiten zur Schwingungsmessung: Auslenkung, Geschwindigkeit, Beschleunigung
Schwingung kann als drei verschiedene physikalische Größen gemessen werden. Jede betont unterschiedliche Frequenzbereiche, wodurch sie sich für unterschiedliche Diagnoseaufgaben eignen. Zu verstehen, wann welche Größe zu verwenden ist, ist grundlegend für eine wirksame Analyse.
📏 Verschiebung
Misst, wie weit sich die Oberfläche bewegt. Betont niedrige Frequenzen — ideal für langsam laufende Maschinen, Wellenorbit-Analyse und Näherungssensoren an Gleitlagern. 1 mil = 25,4 µm.
📈 Geschwindigkeit
Misst, wie schnell Die Oberfläche bewegt sich. Standardparameter zur allgemeinen Maschinenüberwachung gemäß ISO 10816. Der flache Frequenzgang gewichtet die meisten Fehlertypen gleich. Balanset-1A misst in mm/s RMS.
💥 Beschleunigung
Misst die Kraft der Schwingung. Betont hohe Frequenzen — ideal für frühe Lagerdefekte, Zahneingriff und Stöße. 1 g = 9,80665 m/s². Wird für die Hüllkurven-/Demodulationsanalyse verwendet.
| Parameter | Einheit | Frequenzbereich | Am besten geeignet für | Normen |
|---|---|---|---|---|
| Verschiebung | µm Spitze-Spitze | 1-100 Hz | Langsame Maschinen (< 600 U/min), Wellenbahn, Näherungssensoren, Gleitlager (Referenz — wird vom Balanset-1A nicht gemessen) | ISO 7919 (Wellenschwingungen) |
| Geschwindigkeit | mm/s (Effektivwert) | 10-1000 Hz | Allgemeine Maschinenüberwachung — Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerheit. Standardparameter. Der native (und einzige) Parameter des Balanset-1A. | ISO 10816, ISO 20816 |
| Beschleunigung | g oder m/s² RMS | 500 Hz – 20 kHz | Frühe Lagerdefekte, Zahneingriff, Stöße, Hochgeschwindigkeitsmaschinen (Referenz — wird vom Balanset-1A nicht gemessen) | ISO 15242 (Lagerschwingungen) |
Wenn Sie nur einen Sensor und einen Parameter zur Auswahl haben – Geschwindigkeit auswählen (mm/s RMS). Es deckt das breiteste Spektrum gängiger Fehler mit flacher Kennlinie ab. Das Balanset-1A nutzt dies als Standardparameter. Eine Beschleunigungsmessung ist nur dann erforderlich, wenn Lager- oder Getriebefehler im Frühstadium bei hohen Frequenzen erkannt werden müssen.
Messtechnik mit Balanset-1A
Das Balanset-1A misst Schwinggeschwindigkeit, mm/s RMS (0,2–80 mm/s). Messbereich: 5–1000 Hz; der Sensor ist bis ~550 Hz auf ±10 % linear, darüber erfolgt nur eine anzeigeseitige Roll-off-Kompensation. Das Spektrum auf dem Bildschirm (Einstellung „Spectrum, Hz“) reicht bis 8 kHz — ein Anzeigebereich, keine Aussage zur Messgenauigkeit. Es gibt keine Weg- oder Beschleunigungsmodi und keine Hüllkurven-/Demodulationsfunktion — die folgenden Abschnitte zu Beschleunigung, Hüllkurvenanalyse und Kavitation dienen nur als Referenzmaterial.
Sensorplatzierung
Die Qualität der Diagnose hängt vollständig von der Messqualität ab. Schwingungskräfte werden über die Lager übertragen, daher müssen die Sensoren an den Lagergehäusen montiert werden – so nah wie möglich am Lager, an der tragenden Struktur (nicht an Abdeckungen oder Kühlrippen).
- Oberflächenvorbereitung: Sauber, eben und frei von Farbsplittern. Der Magnetfuß muss bündig aufliegen.
- Radial horizontal (H): Senkrecht zur Welle, horizontale Ebene. Oft die höchste Amplitude.
- Radial vertikal (V): Senkrecht zur Welle, vertikale Ebene.
- Axial (A): Parallel zur Welle. Entscheidend für die Erkennung von Fehlausrichtungen.
Der Balanset-1A verfügt über 2 Kanäle. Zur Diagnose montieren Sie beide Sensoren auf dem Dasselbe Lager — einen radial, einen axial. Das liefert gleichzeitig Radial- und Axialspektren und ermöglicht die sofortige Erkennung von Fluchtungsfehlern.
Balanset-1A-Modi für die Diagnose
- F8 — Charts → "F5-Spectrum (Hz)"-Register: Vollständige FFT-Spektrumanzeige. Der wichtigste Diagnosemodus. Die anderen Charts-Tabs — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx) und F6-Orbit — decken Gesamtschwingung, 1×-Verfolgung, Oberschwingungsmuster und Wellenorbit ab.
- F5 — Vibrometer: Schnelle Beurteilung. Vergleichen Sie V1s (gesamter Effektivwert) mit V1o (1×). Wenn V1s ≈ V1o → Unwucht. Wenn V1s ≫ V1o → andere Fehler.
- F6 — Reports: Messarchiv und HTML-Berichte — nutzen Sie es, um Ausgangswerte zu speichern.
- F9 — Route Inspection: Geführte Messrouten mit Trendzonen nach ISO 10816-1 — für regelmäßige Überwachungsrunden.
Vergleichen Sie vor dem Auswuchten V1s mit V1o. Wenn V1s ≫ V1o (z. B. 8 mm/s gegenüber 2 mm/s) ist, stammen die meisten Vibrationen NICHT von einer Unwucht. Auswuchten allein löst das Problem nicht – untersuchen Sie das gesamte Frequenzspektrum.
Phasenanalyse – Das diagnostische Unterscheidungsmerkmal
Die Frequenz sagt Ihnen was schwingt; die Phase gibt an, Wie. Zwei Fehler können identische Spektren erzeugen (beide dominiert von 1×) — nur die Phasenanalyse unterscheidet sie. Die Phase ist die Winkelbeziehung zwischen der Schwingung an verschiedenen Messpunkten, gemessen in Grad (0°–360°).
| Phasenbeziehung | Messpunkte | Diagnose | Erläuterung |
|---|---|---|---|
| 0° (phasengleich) | Lager 1 ↔ Lager 2 (radial) | Statische Unwucht | Beide Lager bewegen sich synchron zusammen — ein einzelner schwerer Punkt in der Rotormitte. Einebenen-Korrektur. |
| ~180° (gegenphasig) | Lager 1 ↔ Lager 2 (radial) | Dynamische (Paar-)Unwucht | Die Lager wackeln gegeneinander – zwei schwere Stellen in unterschiedlichen Ebenen erzeugen ein wackelndes Paar. Eine Korrektur in zwei Ebenen ist erforderlich. |
| ~90° | Horizontal ↔ Vertikal (dasselbe Lager) | Unwucht (jeglicher Art) | Typisch für Unwucht – der Kraftvektor dreht sich mit der Welle und erzeugt so einen Winkel von ca. 90° zwischen H und V am selben Punkt. |
| ~180° | Querkopplung (radial) | Parallele Fehlausrichtung | Kupplungskräfte drücken die Wellen in entgegengesetzte radiale Richtungen auseinander. 180° versetzt zur Kupplung mit hohem 2×-Anteil ist das typische Merkmal. |
| ~180° | Querkopplung (axial) | Winkelfehlstellung | Die Wellen drücken/ziehen abwechselnd axial. Ein axialer 180°-Phasenversatz über die Kupplung mit hohen 1×- und 2×-Amplituden ist eindeutig. |
| 0° | Querkopplung (axial) | Keine Fehlausrichtung | Beide Seiten bewegen sich in die gleiche axiale Richtung – wahrscheinlich thermische Ausdehnung, Rohrzugspannung oder weicher Fuß. Keine Winkelabweichung. |
| Unbeständig / instabil | Gibt es irgendwelche übereinstimmenden Punkte? | Mechanische Lockerheit | Die Phasenmesswerte springen zwischen den Messungen zufällig – charakteristisch für Stöße in lockeren Verbindungen. Instabile Phase = Lockerung. |
| Langsam treibend | Zu jedem Zeitpunkt, im Laufe der Zeit | Resonanz- oder thermische Effekte | Die allmähliche Phasenverschiebung während der Aufwärmphase deutet darauf hin, dass sich die strukturelle Steifigkeit mit der Temperatur ändert (thermische Fehlausrichtung). |
| Konstant, nicht 0/180° | Lager 1 ↔ Lager 2 | Kombinierte statische + Momentenunwucht | Eine Phase zwischen 0° und 180° deutet auf eine Mischung aus statischen und Paar-Komponenten hin – erfordert eine Zweiebenen-Auswuchtung. |
Der Balanset-1A zeigt die Phase bei 1× (der F1°-Wert im Vibrometer-Modus) mit dem Tachometer als Referenz an. Um die Phase zwischen zwei Lagern zu vergleichen, messen Sie jedes Lager in derselben Richtung (z. B. horizontal) mit dem Tachometer an derselben Referenzmarke. Die Differenz der Phasenwerte zeigt die Fehlerart. Keine spezielle Software nötig — subtrahieren Sie einfach die beiden Messwerte.
Fehler 1: Unwucht
Ursache: Schwerpunkt von der Rotationsachse verschoben. Fertigungstoleranzen, Ablagerungen, Erosion, gebrochenes Blatt, verlorenes Gewicht.
Spektrum: Dominanter Peak bei genau 1× Drehzahl. Sehr geringe Harmonische. Radiale Schwingung. Die Unwucht Kraft wächst mit der Drehzahl²; die Schwingungsamplitude steigt mit der Drehzahl, wobei der genaue Zusammenhang von der Nähe zur Resonanz abhängt. Die Phase ist stabil und reproduzierbar.
Statische Unwucht (Einzelebene)
Reiner 1×-Spitzenwert, sinusförmige Wellenform. Beide Lager in Phase. Ein-Ebenen-Korrektur.
Dynamische Unwucht (Zwei-Ebenen / Paar)
Ebenfalls 1× dominant, aber die Lager sind um ca. 180° phasenverschoben. Eine Korrektur in zwei Ebenen ist erforderlich.
Aktion: Führen Sie Rotorauswuchtung mit dem Balanset-1A. G-Klasse Toleranz pro ISO 1940-1.
Fehler 2: Wellenfehlausrichtung
Ursache: Die Achsen gekoppelter Wellen fallen nicht zusammen. Sie können parallel (versetzt) oder winklig (geneigt) verlaufen, üblicherweise beides.
Parallele Fehlausrichtung (radial)
Hohe 1×- und 2×-Werte in radialer Richtung. 2× oft ≥ 1×. 180°-Phasenverschiebung über die Kopplungsstelle.
Winkelabweichung — Radial
1× und 2× sind beide in radialer Richtung vorhanden — je nach Fall kann eines von beiden dominieren, sodass das radiale Spektrum allein nicht aussagekräftig ist. Die axiale Messung ist entscheidend.
Winkelabweichung — Axial
Axiale Schwingung ≥ 50% der radialen, typischerweise dominiert von 1× mit erhöhtem 2× und 3×. 180°-Phasenverschiebung über die Kupplung in axialer Richtung. Dies ist das entscheidende Unterscheidungsmerkmal.
Aktion: Auswuchten hilft NICHT. Maschine anhalten und Wellenausrichtung durchführen. Vibration anschließend erneut prüfen.
Fehler 3: Mechanische Lockerheit
Ursache: Verlust der strukturellen Steifigkeit – lockere Bolzen, Risse im Fundament, verschlissene Lagersitze, übermäßige Spaltmaße.
Bauteillockerung
"Wald" von Harmonischen – 1×, 2×, 3×, 4×… bis 10×+ mit abnehmender Amplitude. Es können 0,5×-Unterharmonische auftreten.
Strukturelle Lockerung
1× und/oder 2× dominant. Wenige höhere Harmonische. Starke vertikale Schwingung.
Aktion: Befestigungsschrauben prüfen und gegebenenfalls festziehen. Fundament prüfen. Immer auf Lockerheit prüfen. vor Ausgleich.
Fehler 4: Wälzlagerdefekte
Ursache: Lochfraß, Abplatzungen, Verschleiß an Laufbahnen, Wälzkörpern oder Käfig.
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · fs
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · fs
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
Außenringdefekt (BPFO)
Eine Reihe von Spitzen bei BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO… Keine 1×-Seitenbänder (stationärer Ring). Häufigster Lagerfehler.
Innenringdefekt (BPFI)
BPFI-Harmonische mit ±1× Seitenbändern (rotierender Ring, Lastzonenmodulation). Das Seitenbandmuster ist das wichtigste Identifikationsmerkmal.
Wälzkörperdefekt (BSF)
BSF-Oberschwingungen. 2×BSF oft dominant. Nicht synchron. Häufig in Verbindung mit Laufbahnschäden.
Käfigdefekt (FTF)
Subsynchrone Grundfrequenz (FTF ≈ 0,4× Wellendrehzahl); ihre Harmonischen können über 1× hinausreichen. Niedrige Frequenz. Tritt häufig zusammen mit anderen Lagerschäden auf.
Phase 1 — Unteroberflächenschäden: Ultraschall-/Schallemissionsbereich (etwa 20–60 kHz). Auf der Standard-FFT nicht sichtbar. Nachweisbar über Spike-Energie/Hüllkurvenbildung.
Stadium 2 – Früher Defekt: Stöße regen die Eigenfrequenzen des Lagers an (etwa 500–2000 Hz); diskrete Fehlerfrequenzen (BPFO, BPFI) treten gegen Ende dieser Phase mit geringer Amplitude auf. Das Balanset-1A erfasst die diskreten Fehlerfrequenzen (zehn bis mehrere hundert Hz) zuverlässig ab der späten Phase 2.
Stufe 3 — Fortgeschritten: Mehrere Harmonische. Seitenbänder entstehen. Der Rauschpegel steigt.
Stufe 4 — Fortgeschritten: Breitbandiges Rauschen. Lagerfrequenzen können im Rauschen untergehen. Austausch dringend erforderlich.
Hüllkurvenanalyse (Demodulation) – Frühzeitige Lagerschadenerkennung
Die Standard-FFT-Spektrumanalyse erkennt Lagerdefekte ab der späten Phase 2. Davor sind die Lagerstöße zu schwach — und in zu hoher Frequenz —, um über dem Rauschpegel sichtbar zu werden. Hüllkurvenanalyse (auch Demodulation oder Hochfrequenzdetektion, HFD genannt) erweitert die Detektion auf viel frühere Stadien.
Wie es funktioniert
Wenn ein Wälzkörper auf einen Defekt trifft, erzeugt er einen kurzen Stoßimpuls, der hochfrequente Strukturresonanzen (typischerweise 5–20 kHz) anregt. Diese Resonanzen schwingen bei jedem Stoß kurz mit. Die Hüllkurvenanalyse erfolgt in drei Schritten:
- Bandpassfilter: Isolieren Sie das Hochfrequenz-Resonanzband (z. B. 5–15 kHz), in dem die Stöße ausklingen.
- Gleichrichten und Hüllkurve: Extrahieren Sie das Amplitudenmodulationsmuster – die "Hüllkurve", die den Spitzen des Klingelns folgt.
- FFT der Hüllkurve: Wenden Sie die FFT auf das Hüllkurvensignal an. Das Ergebnis zeigt die Wiederholungsrate der Anzahl der Stöße – was den Lagerdefektfrequenzen (BPFO, BPFI, BSF, FTF) entspricht.
Im Rohspektrum könnte ein schwacher Impuls bei BPFO eine Geschwindigkeit von 0,1 mm/s erzeugen – unsichtbar im Maschinenrauschen von 2 mm/s. Derselbe Impuls regt jedoch eine Resonanz bei 8 kHz an, wo keine andere Vibrationsquelle vorhanden ist. Nach der Demodulation tritt das BPFO-Wiederholungsmuster deutlich vor einem rauschfreien Hintergrund hervor.
Zugehörige Parameter
- Spitzenenergie (SE): Gesamtmessung der Hochfrequenz-Aufprallenergie. Skalarer Trendwert. Gut geeignet für die Entscheidungsfindung ("Go/No-Go").
- gSE / HFD / PeakVue: Herstellerspezifische Bezeichnungen für aus der Hüllkurve abgeleitete Parameter. Alle basieren auf demselben Prinzip.
- Hüllkurve der Beschleunigung: Der Balanset-1A misst in Geschwindigkeit (mm/s). Für eine vollständige Hüllkurvenanalyse ist ein spezielles Analysegerät mit Beschleunigungseingang und Bandpassfilterfunktion ideal. Die FFT des Balanset-1A kann jedoch diskrete Lagerfehlerfrequenzen im Standard-Geschwindigkeitsspektrum ab dem späten Stadium 2 durchaus wirksam erkennen.
Aktion: Schmierung prüfen. Lagerwechsel planen. Überwachungshäufigkeit erhöhen.
Fehler 5: Getriebedefekte
Ursache: Abgenutzte, beschädigte oder abgebrochene Zähne. Zahnradexzentrizität. GMF = Zähnezahl × Wellendrehzahl / 60.
Zahnradexzentrizität
GMF mit Seitenbändern bei ±1× Wellendrehzahl. Das 1× des Zahnrads kann auch erhöht sein.
Zahnverschleiß / Beschädigung
Mehrere GMF-Oberschwingungen mit dichten Seitenbändern. Die Schwingungsintensität korreliert mit der Anzahl der Seitenbänder und deren Amplitude.
Aktion: Prüfen Sie das Getriebeöl auf Metallpartikel. Planen Sie eine Inspektion ein. Überwachen Sie den Verlauf des GMF-Seitenbandes.
Fehler 6: Elektrische Fehler (Motoren)
Elektromagnetische Fehler erzeugen Vibrationen bei 2× Netzfrequenz (100 Hz auf 50-Hz-Netzen, 120 Hz auf 60-Hz-Netzen). Kritischer Test: Vibration verschwindet. sofort bei Stromausfall. Mechanische Defekte klingen allmählich ab.
- Statorexzentrizität: 2× Netzfrequenz, konstante Amplitude.
- Rotorstabdefekte: Seitenbänder um die 1×-Laufdrehzahl im Abstand der Polwechselfrequenz (Schlupf × Polzahl — typischerweise 0,5–2 Hz, sodass eine feine Frequenzauflösung nötig ist, um sie zu trennen). Es kann auch eine Stabpassierfrequenz des Rotors (Anzahl der Stäbe × Wellendrehzahl) mit Seitenbändern bei der 2-fachen Netzfrequenz auftreten.
- Weicher Fuß: Die Vibrationen verändern sich, wenn einzelne Motorfüße gelockert werden.
Fehler 7: Probleme mit dem Riemenantrieb
Ursache: Abgenutzte, falsch ausgerichtete oder falsch gespannte Riemen. Riemenantriebe erzeugen Vibrationen an den Riemenpassfrequenz, was typischerweise eine Unterfrequenz (unter 1× Wellendrehzahl) ist, da der Riemen länger als der Umfang der Riemenscheibe ist.
Häufige Gürtelsignaturen
- Verschleiß/Defekt des Riemens: Spitzenwerte bei der Bandfrequenz (fRiemen) und seine Harmonischen (2×, 3×, 4× fRiemen). Die Grundschwingung tritt unterhalb der 1×-Wellendrehzahl auf — ein subsynchroner Peak ist der entscheidende Indikator; höhere Harmonische können über 1× hinausreichen.
- Riemenfehlausrichtung: Erhöhte axiale Schwingungen bei 1-facher und 2-facher Wellendrehzahl. Ähnlich wie bei Wellenfluchtungsfehlern, jedoch beschränkt auf riemengetriebene Maschinen.
- Falsche Spannung: Hohe 1×-Vibrationen, die sich mit der Riemenspannung stark verändern. Zu straff gespannte Riemen erhöhen die Lagerbelastung; zu lockere Riemen verursachen Schlaggeräusche und Riemenfrequenzspitzen.
- Resonanz: Die Eigenfrequenz des Riemens (Riemenflattern) kann angeregt werden, wenn die Resonanzfrequenz der Riemenspanne mit der Betriebsdrehzahl zusammenfällt. Dies äußert sich als breite Spitze bei der Riemen-Eigenfrequenz.
Aktion: Prüfen Sie den Zustand des Riemens, die Spannung und die Ausrichtung der Riemenscheiben. Ersetzen Sie verschlissene Riemen. Bei wiederkehrenden Problemen überprüfen Sie die Ausrichtung der Riemenscheiben mit einem Lasermessgerät oder einem Lineal.
Fehler 8: Pumpenkavitation
Ursache: Dampfblasen bilden sich und kollabieren heftig, wenn der lokale Druck unter den Dampfdruck der Flüssigkeit fällt – typischerweise an der Pumpensaugseite. Jeder Blasenkollaps erzeugt einen Mikrostoß. Tausende Kollapse pro Sekunde erzeugen ein charakteristisches Breitbandrauschen.
Spektrale Signatur
- Breitbandenergie: Im Gegensatz zu mechanischen Fehlern (die diskrete Spitzen erzeugen) erzeugt Kavitation einen erhöhten, unregelmäßigen Rauschgrund über ein breites Frequenzband — im Diagramm unten von etwa 200 Hz bis zum Rand des angezeigten Bereichs. Das Spektrum sieht eher wie ein "Höcker" oder ein erhöhtes Plateau aus als wie scharfe Spitzen.
- Zufällig, nicht periodisch: Keine Obertöne, kein Zusammenhang mit der Wellendrehzahl. Das Geräusch klingt wie "Kies" oder "Knistern" – selbst ohne Instrumente hörbar.
- Niederfrequente Effekte: Starke Kavitation kann auch zu Instabilität bei 1× und breitbandigem niederfrequentem Rauschen durch Strömungsturbulenzen führen.
Aktion: Saugdruck erhöhen (Pumpe absenken, Saugventil öffnen, Saugleitungsverluste reduzieren). NPSH prüfen.verfügbar vs. NPSHerforderlich. Reduzieren Sie nach Möglichkeit die Pumpendrehzahl. Kavitation verursacht rasche Erosionsschäden – ignorieren Sie dies nicht.
Fehler 9: Ölwirbel und Ölpeitsche (Gleitlager)
Ursache: Ölfilminstabilität in Gleitlagern. Der Ölfilmkeil zwingt die Welle, sich innerhalb des Lagerspiels mit einer subsynchronen Frequenz zu bewegen (Orbit). Dies unterscheidet sich von Wälzlagerdefekten und tritt nur bei Gleitlagern auf. Wellenorbit-Anzeige — die F8 — Charts → F6-Orbit-Register am Balanset-1A — ist die klassische Methode, um das Verhalten von Gleitlagern zu beobachten.
Ölwirbel
- Frequenz: Etwa 0,42× bis 0,48× Die Wellendrehzahl (oft mit ~0,43× angegeben) ist ein subsynchroner Peak, der der Wellendrehzahl folgt – mit steigender Drehzahl erhöht sich die Wirbelfrequenz proportional.
- Spektrum: Ein einzelner Peak bei etwa 0,43×, der sich mit der Geschwindigkeit verschiebt. Die Amplitude kann moderat sein.
- Zustand: Vorstufe des Ölpeitscheneffekts. Normalerweise nicht unmittelbar zerstörerisch, deutet aber auf Instabilität hin.
Ölpeitsche
- Frequenz: Verriegelt sich am ersten Rotor Eigenfrequenz (kritische Drehzahl). Im Gegensatz zur Wirbeldrehzahl folgt sie NICHT der Wellendrehzahl – die Frequenz bleibt bei Drehzahländerungen konstant.
- Spektrum: Großer subsynchroner Peak bei der ersten kritischen Drehzahl des Rotors. Die Amplitude kann sehr hoch sein – und dadurch zerstörerisch wirken.
- Zustand: Gefährlich. Sofortiges Handeln erforderlich. Kann zu Lagerfressen und Wellenbeschädigung führen.
Beide erzeugen subsynchrone Spitzenwerte, aber: Ölwirbel liegt bei ~0,42–0,48× (keine exakte Halbordnung), während Losigkeit erzeugt Peaks bei genau 0,5×, 1,5×, 2,5× — präzisen halbzahligen Ordnungsanteilen. Beide folgen der sich ändernden Wellendrehzahl; derjenige, der nicht der Drehzahl folgt, ist Ölpeitsche, die sich an die erste kritische Frequenz des Rotors koppelt. Ölwirbel (Oil Whirl) tritt nur bei Gleitlagern auf — hat die Maschine Wälzlager, kann es sich nicht um Ölwirbel handeln.
Aktion: Bei Ölwirbeln: Lagerspiel, Ölviskosität und Belastung prüfen. Lagerbelastung erhöhen oder Ölviskosität ändern. Bei Ölpeitschen: Geschwindigkeit sofort reduzieren unterhalb des kritischen Schwellenwerts. Ziehen Sie einen Spezialisten für Rotordynamik hinzu.
ISO 10816 Schwingstärke — Klassifizierungstabelle
ISO 10816-1 (der allgemeine Teil der Normenreihe ISO 10816, abgelöst durch ISO 20816, aber weiterhin häufig referenziert) definiert Schwingstärkezonen für vier Maschinenklassen. Die Schwingung wird als Geschwindigkeit in mm/s RMS an den Lagergehäusen gemessen. Die Tabelle unten zeigt alle Zonengrenzen für alle vier Klassen — nutzen Sie sie als Schnellreferenz bei der Bewertung von Messwerten. Beachten Sie, dass ISO 10816-3 (heute ISO 20816-3), die Industriemaschinen über 15 kW mit Drehzahlen von 120–15000 U/min abdeckt, ein anderes Schema verwendet — zwei Maschinengruppen mit starrer oder nachgiebiger Aufstellungsklasse — anstelle der hier gezeigten Klassen I–IV.
| Maschinenklasse | Zone A Gute |
Zone B Akzeptabel |
Zone C Alarm |
Zone D Gefahr |
|---|---|---|---|---|
| Klasse I Kleinmaschinen ≤ 15 kW (Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren) |
≤ 0,71 | 0,71 – 1,8 | 1,8 – 4,5 | > 4,5 |
| Klasse II Mittlere Maschinen 15–75 kW (ohne besonderes Fundament) |
≤ 1,12 | 1,12 – 2,8 | 2,8 – 7,1 | > 7,1 |
| Klasse III Großmaschinen > 75 kW (starres Fundament) |
≤ 1,8 | 1,8 – 4,5 | 4,5 – 11,2 | > 11,2 |
| Klasse IV Großmaschinen > 75 kW (flexibles Fundament, z. B. Stahlrahmen) |
≤ 2,8 | 2,8 – 7,1 | 7,1 – 18 | > 18 |
Schritt 1: Ermitteln Sie Ihre Maschinenklasse anhand der Leistung und des Fundamenttyps.
Schritt 2: Messen Sie die Gesamtschwingungsgeschwindigkeit (mm/s RMS) an jedem Lagergehäuse in radialer Richtung.
Schritt 3: Finden Sie die Zone. Zone A = neu in Betrieb genommen oder ausgezeichnet. Zone B = uneingeschränkter Langzeitbetrieb. Zone C = nur für begrenzte Zeiträume akzeptabel — Wartung einplanen. Zone D = Es entsteht ein Schaden – Maschine so schnell wie möglich anhalten.
Denken Sie daran: Trends sind wichtiger als absolute Werte. Eine Maschine, die mit 2,4 mm/s läuft (Zone B für Klasse II) und zuvor bei 1,2 mm/s lag, hat sich verdoppelt — untersuchen Sie die Ursache, auch wenn der Wert noch als „akzeptabel“ gilt. Der Vibrometer-Modus (F5) des Balanset-1A zeigt die Gesamtgeschwindigkeit V1s zur sofortigen Zonenbewertung an.
ISO 10816 wurde offiziell durch ISO 20816 (veröffentlicht 2016–2022) ersetzt. Die Zonengrenzen bleiben für die meisten Maschinentypen ähnlich, ISO 20816 ergänzt jedoch Bewertungskriterien für die Auslenkung und erweitert die maschinenspezifischen Abschnitte. In der Praxis gelten die Werte nach ISO 10816 weiterhin als Industriestandard. Sowohl das Balanset-1A als auch die meisten industriellen Schwingungsanalyseprogramme verwenden nach wie vor die Zonen nach ISO 10816.
Von der Messung zur Überwachung
Trendanalyse
Ein einzelnes Spektrum ist eine Momentaufnahme. Die Stärke der Schwingungsanalyse liegt darin, dass… Trendanalyse — Veränderungen im Zeitverlauf verfolgen.
- Erstellen Sie eine Ausgangsbasis: Messen Sie neue oder nachweislich einwandfreie Geräte. Speichern Sie Spektren — des Balanset-1A F6 — Reports Archiv speichert Messungen und HTML-Berichte.
- Intervalle festlegen: Kritisch: wöchentlich. Standard: monatlich. Hilfsaggregate: vierteljährlich.
- Wiederholbarkeit sicherstellen: Gleiche Punkte, gleiche Richtungen, gleiche Betriebsbedingungen.
- Änderungen nachverfolgen: Eine Verdopplung gegenüber dem Ausgangswert ist selbst in der ISO-Zone A signifikant.
- Verwenden Sie Messrouten: Die Balanset-1A- F9 — Route Inspection führt durch wiederholbare Messrunden und verfolgt Messwerte im Trend gegenüber den ISO-10816-1-Zonen.
Entscheidungsalgorithmus
- Nehmen Sie ein hochwertiges Spektrum auf (F8-Diagramme, radial + axial).
- Identifizieren Sie den höchsten Peak – dies ist das dominante Problem.
- Übereinstimmung mit Fehlertyp:
- 1× dominiert → Unwucht → Ausgleich mit Balanset-1A.
- 2× dominiert + hohe axiale → Fehlausrichtung → Wellen neu ausrichten.
- Viele Harmonische → Lockerheit → Prüfen und festziehen.
- Nicht-synchrone Spitzenwerte → Lager → Planen Sie den Austausch.
- GMF + Seitenbänder → Zahnrad → Ölstand prüfen, Getriebe inspizieren.
- Beheben Sie zuerst den Hauptfehler – sekundäre Symptome verschwinden dann oft.
Schwingungsanalysator + Auswuchtgerät
2-Kanal-FFT-Spektrumanalysator, Vibrometer, Einzel- & Zwei-Ebenen-Auswuchtung, ISO-1940-Toleranz — alles in einem tragbaren Set.
Balanset-1A → Balanset-4A →Häufig gestellte Fragen – Schwingungsanalyse
▸ Was ist Schwingungsanalyse?
▸ Wie kann ich eine Unwucht von einer Fehlausrichtung unterscheiden?
▸ Was sind Lagerdefektfrequenzen?
▸ Was ist ein guter Vibrationswert?
▸ Kann Balanset-1A Schwingungsanalysen durchführen?
▸ Zeitverlauf vs. FFT-Spektrum?
▸ Wie oft sollte ich die Vibrationen messen?
▸ Was verursacht die 0,5-fache (subharmonische) Schwingung?
Verwandte Glossarartikel
Erst diagnostizieren – dann auswuchten
Das Balanset-1A ist sowohl ein 2-Kanal-Schwingungsanalysator als auch ein präzises Feldauswuchtgerät. Identifizieren Sie den Fehler anhand des Spektrums und beheben Sie ihn — alles mit einem Gerät.
Ausrüstung durchsuchen →
0 Kommentare