1. Definition und physikalische Natur

Weicher Fuß Dies ist ein Zustand, in dem ein oder mehrere Maschinenfüße vor dem Anziehen der Befestigungsschrauben keinen vollständigen Kontakt zum Fundamentrahmen (Grundplatte) haben. Beim Anziehen einer solchen Schraube verformt sich das Maschinengehäuse, die Geometrie der Lagerbohrung ändert sich und die Rotorachse weicht von ihrer Sollposition ab.

Physikalisch geschieht Folgendes: Die Anzugskraft einer Schraube an einem Fuß mit unvollständigem Kontakt erzeugt ein Biegemoment im Gehäuse. Diese Verformung wird auf die Lagerstützen übertragen und bewirkt Folgendes:

• Fehlausrichtung der Wälzlager-Innenringe
• Ungleichmäßige Lastverteilung in Gleitlagern
• Winkelversatz gekoppelter Maschinenwellen
• Dynamische Unwucht aufgrund von Rotordurchbiegung

Als Folge davon erhöht sich die Schwingung bei der Rotationsfrequenz (1×) und in schweren Fällen auch bei harmonischen Vielfachen.

2. Klassifizierung weicher Füße

In der internationalen Praxis werden vier Arten von Weichfüßen unterschieden. Jede erfordert einen anderen Ansatz zur Diagnose und Korrektur.

3. Auswirkungen auf den Vibrationszustand der Maschine

Weichfuß hat einen komplexen negativen Einfluss auf den Maschinenzustand hinsichtlich mehrerer Parameter:

4. Diagnosemethoden

4.1. Statische Aufladungserkennung (Fühlerlehren und Messuhren)

Die gängigste Methode bei planmäßigen Ausrichtungsarbeiten.

1. Lösen Sie alle Befestigungsschrauben der Maschine.
2. Setzen Sie zwischen jeden Fuß und den Rahmen eine Fühlerlehre ein. Notieren Sie die Abstände.
3. Für jeden Fuß mit einer Lücke von mehr als 0,05 mm, kalibrierte Unterlegscheiben auswählen.
4. Ziehen Sie alle Schrauben mit einem Drehmomentschlüssel fest.
5. Wiederholen Sie die Messung mit einer Messuhr: Montieren Sie den Sockel am Rahmen, positionieren Sie die Messspitze auf dem Fuß und lösen Sie die Schraube. Die zulässige Verschiebung beträgt maximal 0,05 mm (50 µm).

4.2. Dynamische Erkennung (Lockerung von Schrauben an einer laufenden Maschine)

Mit dieser Methode lässt sich Soft Foot direkt unter Betriebsbedingungen – bei Temperatur, Druck und Rohrspannung – erkennen.

1. Montieren Sie einen Vibrationssensor (Beschleunigungsmesser) am Maschinengehäuse in der Nähe der Halterung.
2. Schließen Sie das Messgerät im Echtzeit-Schwingungsgeschwindigkeits-RMS-Überwachungsmodus an. Ein tragbares Zweikanal-Vibrometer wie beispielsweise das Balanset-1A kann verwendet werden, wodurch die gleichzeitige Überwachung des Schwingungspegels und des Phasenwinkels bei der Rotationsfrequenz ermöglicht wird.
3. Lösen Sie nacheinander jede Befestigungsschraube (bis sie handfest angezogen ist) und beobachten Sie dabei die Änderung des Effektivwerts.
4. Ziehen Sie die Schraube nach der Überprüfung sofort wieder fest und fahren Sie mit der nächsten fort.
5. Die Schraube, deren Lockerung zu einer deutlichen Verringerung der Vibrationen führt, deutet auf einen weichen Fuß an dieser Stelle hin.

4.3. Kreuzphasen-Schwingungsanalyse

Die informativste instrumentelle Methode, die die Identifizierung weicher Füße ermöglicht ohne die Befestigungselemente zu lösen auf Laufgeräten.

Erforderliche Ausrüstung

• Zweikanal-Schwingungsanalysator mit Kreuzphasenfunktion
• Zwei Beschleunigungsmesser
• Phasenreferenzsensor (Drehzahlmesser) und eine reflektierende Markierung auf dem Rotor

Das Zweikanal-Vibrometer Balanset-1A Das Gerät ermöglicht die simultane Messung der Schwingungsamplitude (1×) und des Phasenwinkels auf zwei Kanälen mit einer Genauigkeit von ±2° und eignet sich daher für die Kreuzphasenanalyse im Feld. Ein fotoelektrischer Phasenreferenzsensor (Messbereich 0–360°) gehört zur Standardausstattung.

1. Montieren Sie Beschleunigungsmesser an zwei Maschinenhalterungen in der gleichen Richtung (z. B. vertikal).
2. Bringen Sie die Markierung am Rotor an und richten Sie den Drehzahlmessersensor auf die Markierung.
3. Führen Sie die Kreuzphasenmessung durch: Das Instrument ermittelt die Schwingungsphasenwinkeldifferenz zwischen zwei Punkten bei der 1× Rotationsfrequenz.

Differenzialdiagnostik

Der Vorteil der Kreuzphasenmethode besteht darin, dass sie während des normalen Maschinenbetriebs funktioniert und kein Lösen von Befestigungselementen erfordert.

5. Rohrbedingter weicher Fuß

Die Belastung der Rohrleitungen an Pumpen oder Kompressoren ist eine der wichtigsten – und dennoch am häufigsten übersehenen – Ursachen für übermäßige Vibrationen und instabile Ausrichtung.

5.1. Entstehungsmechanismus

Wird eine Rohrleitung unter Spannung (ohne spielfreie Passung) an einen Maschinenflansch angeschlossen, wirkt die Kraft der Rohrleitung permanent auf das Maschinengehäuse. Unter Betriebsdruck und -temperatur verstärkt sich diese Kraft aufgrund der Wärmeausdehnung. Die Rohrleitung versetzt die Maschine ins Wanken, was zu Folgendem führt:

• Periodische Änderungen der Wellenausrichtung
• Erhöhte Vibration bei 1× und 2× Rotationsfrequenz
• Vorzeitiger Verschleiß von Lagern und Gleitringdichtungen
• Instabile Messwerte beim Ausrichtungsversuch

5.2. Inspektion des Rohrleitungszustands

Vor der Wellenausrichtung ist eine Überprüfung der Flanschwinkelung und des Flanschversatzes zwingend erforderlich.

1. Die Rohrleitung vom Maschinenflansch trennen.
2. Messen Sie die Spaltbreite zwischen Rohrflansch und Maschinenflansch an vier Punkten: 12, 3, 6 und 9 Uhr.
3. Ermitteln Sie die Winkelabweichung (Spaltdifferenz an gegenüberliegenden Punkten) und den Versatz (parallele Abweichung der Flanschmittellinien).

Toleranzen

• Idealer Winkel- und Versatzwert: 0 mm
• Bei sorgfältiger Anpassung praktisch realisierbar: 0,01–0,02 mm
• Werte über 0,05 mm Vor der Ausrichtung ist eine zwingende Korrektur erforderlich.

5.3. Rohrverbindungsstücke

Ziel ist es, eine spannungsfreie Flanschverbindung ohne Einwirkung äußerer Kräfte zu erreichen. Zu den Methoden gehören:

• Einstellen von Rohrhalterungen und Aufhängungen
• Kürzen oder Verlängern von Spulenstücken
• Verwendung von Dehnungsfugen
• Korrektur der Zwischenstützpositionen

6. Anforderungen an die Fußkontaktfläche

Die minimale Kontaktfläche des Maschinenfußes mit der Sohlenplatte (Grundrahmen) muss sein mindestens 80% der Fußsohlenregion.

Wenn die Kontaktfläche kleiner als 80% ist:

• Die Last ist ungleichmäßig verteilt, wodurch lokale Spannungskonzentrationen entstehen.
• Die Unterlegscheiben verformen sich und weisen an den Punktkontaktzonen Eindellungen auf.
• Das Festziehen von Schrauben bietet keine stabile Fixierung – die Ausrichtung "verschiebt" sich mit der Zeit
• Das Risiko eines Materialermüdungsbruchs der Fuß- oder Sohlenplatte erhöht sich

Inspektionsmethoden

• Sichtprüfung: Kontaktspuren, Oxidation, Riefen an Fuß- und Rahmenoberflächen
• Preußischblau (Markierungspaste): Tragen Sie eine dünne Schicht auf die Sohle auf, drücken Sie den Fuß nach unten und beurteilen Sie das Kontaktmuster.
• Fühlerlehrensatz: Messen Sie den Umfang des Fußes bei gelöster Schraube.

Wenn festgestellt wird, dass der Kontakt weniger als 80% beträgt, muss die Ebenheit der Lagerflächen wiederhergestellt werden: Abschaben, Fräsen oder Schleifen der Sohlenplatte und/oder der Fußsohle.

7. Verfahren zur Korrektur weicher Füße

Empfohlene Arbeitsreihenfolge bei Feststellung von weichem Huf:

8. Instrumentierung

8.1. Werkzeuge für die statische Diagnose

• Kalibrierter Fühlerlehrensatz (ab 0,02 mm)
• Messuhr auf magnetischem Sockel (Teilung 0,01 mm)
• Lineal
• Markierungspaste (Preußischblau) zur Beurteilung der Kontaktfläche
• Kalibrierter Drehmomentschlüssel

8.2. Werkzeuge für die dynamische Diagnose

Für die dynamische Erkennung weicher Füße und die Kreuzphasenanalyse wird ein tragbarer Schwingungsanalysator mit simultaner Zweikanalmessung und Phasenanalysefunktion benötigt.

Die Balanset-1A (Hergestellt von VibroMera) ist ein tragbares Zweikanal-Vibrometer-Auswuchtgerät, das sich für diese Aufgaben eignet. Wichtige Spezifikationen für die Diagnose weicher Fußabdrücke:

Die Zweikanalarchitektur des Balanset-1A ermöglicht die simultane Amplituden- und Phasenschwingungsmessung an zwei Lagern, was eine Voraussetzung für die Diagnose von phasenverschobenen Softfoot-Schwingungen ist. Nach der Softfoot-Korrektur wird dasselbe Gerät zur Rotorwuchtung in seinen eigenen Lagern – in einer oder zwei Korrekturebenen – ohne Demontage der Anlage verwendet.

9. Normative Referenzen

• GOST R ISO 20816-1-2021 — Schwingungen. Messung und Bewertung von Maschinenschwingungen. Teil 1. Allgemeine Richtlinien.
• GOST R ISO 18436-2-2005 — Zustandsüberwachung und Diagnose von Maschinen. Schwingungszustandsüberwachung und -diagnose. Teil 2. Anforderungen an die Ausbildung und Zertifizierung des Personals.
• ISO 1940-1:2003 — Mechanische Schwingungen. Anforderungen an die Auswuchtqualität von Rotoren im statischen (starren) Zustand. Teil 1: Spezifikation und Überprüfung der Auswuchttoleranzen.
• ISO 10816 / ISO 20816 — Normenreihe zur Bewertung des Schwingungszustands von Maschinen.

10. Schlussfolgerung

Moderne tragbare Zweikanal-Vibrometer wie z. B. das Balanset-1A Wir bieten einen vollständigen Diagnosezyklus – von der Erkennung weicher Füße über die Phasenanalyse bis hin zur anschließenden Rotorwuchtung vor Ort. Der Einsatz instrumenteller Diagnoseverfahren anstelle der Sichtprüfung erhöht die Zuverlässigkeit der Fehlererkennung erheblich und verkürzt die Inbetriebnahmezeit.

Empfohlener Inbetriebnahme-Workflow

Die Einhaltung dieser Vorgehensweise ist die Grundlage für einen zuverlässigen und langfristigen Betrieb rotierender Maschinen.