Schwingungsmessungen

Lagerüberwachung

Lagerausfall ist einer der häufigsten Fehler in Industriemaschinen. Richtig condition monitoring ist daher von höchster Bedeutung. Es gibt zwei Hauptgruppen von Lagertypen:

Gleitlager

Gleit- und Gleitlager sind im Allgemeinen eng anliegende Zylinder, die eine Welle mit etwas Schmierung dazwischen umfassen. Die Flachlager werden mit Vibration, Temperatur und Öldruck als wichtigsten Parametern überwacht. Größere Radiallager werden normalerweise mit einem Paar Wegsensoren überwacht, um die Wellenposition zu messen, und Wellenbahn und Spektren sind der Hauptteil der Schwingungsüberwachungsaufgabe.

Ölgeschmierte Hoch- oder Niederdruck-Gleitlager werden normalerweise in bestimmten Anwendungen eingesetzt und haben Vorteile gegenüber Wälzlagern:

  • Relativ billig
  • Geringere Laufreibung
  • Höhere Ladekapazität
  • Relativ kleiner
  • Haben Sie eine große Stützdämpfung

Aufgrund der Abstände zwischen der Lageroberfläche und dem Wellenzapfen sind berührungslose Sensoren erforderlich, um Informationen über das hydrostatische und hydrodynamische Verhalten der Welle in Bezug auf das Lager bereitzustellen. Ungleichmäßige Öldrücke im Lagerspiel können Vibrationen (Ölpeitsche und Wirbel) hervorrufen. Zur Reduzierung dieser Effekte stehen verschiedene Konfigurationen von Gleitlagern zur Verfügung.

Aufgrund der unterschiedlichen Lagersteifigkeit der orthogonalen Achsen sind die Sensoren paarweise in einem Winkel von 90 ° zueinander in der radialen Ebene montiert, um die statische Position und die dynamische Bewegung der Welle während der Drehung zu bestimmen. Diese Konfiguration ermöglicht die Analyse der Umlaufbahn der Welle während der Drehung, um Informationen bereitzustellen und die Ursache von Problemen zu verfolgen. Die Umlaufbahnform zeigt Belastungsrichtung, Vorhandensein von Unwucht, verbogener Welle, Fluchtungsfehler, Reibung, ölbedingten Vibrationen oder anderen Problemen.

Wälzlager

Das Wälzlager deckt die gesamte Familie der Rollen- und Kugellager ab, und die Überwachungsmethode ist für Radiallager beider Typen ähnlich. Das condition monitoring wird normalerweise mit einem Radialbeschleunigungsmesser und der Verwendung einiger spezieller Messtechniken durchgeführt, wobei die Hüllkurvenerkennung am wichtigsten ist. REBs mit Schublasten benötigen zusätzliche Messungen in axialer Richtung.

Diskrete Fehler in Kugel- oder Rollenlagern verursachen eine Reihe von Stößen mit einer Frequenz, die durch den Ort des Fehlers bestimmt wird, z. B. Außenring, Innenring, Wälzkörper usw. im Lager.

In den Anfangsstadien, in denen der Fehler noch mikroskopisch ist, sind die Impulse so kurz, dass sich die Frequenzen bis zu 300 kHz erstrecken können. Diese Stöße regen strukturelle und andere Resonanzen an, einschließlich der Resonanz des Beschleunigungsmessers, und erzeugen eine Reihe von Bursts, wobei ein Frequenzgehalt von diesen Resonanzen dominiert wird. Dieses Peilungssignal wird durch andere Hintergrundvibrationen von der Maschine maskiert, und das Grundproblem besteht darin, einen Frequenzbereich zu finden, in dem das Peilungssignal gegenüber Hintergrundvibrationen dominiert.

Die Wiederholungsrate wird besser angezeigt, indem eher die Hüllkurve der Bursts als die rohe Taktart analysiert wird. Es ist möglich, die Wiederholungsfrequenz der Bursts unter Kenntnis der Peilungsdaten und unter Verwendung einfacher klassischer Mechanik zu berechnen, aber diese Berechnung geht von einer rein rollenden Aktion aus, während es tatsächlich auch eine gewisse Gleitaktion gibt. Daher sollte die Gleichung nur als ungefähr angesehen werden. Amplitudenmodulationen können auch Seitenbänder erzeugen.

Moderne Softwareprogramme für die vorausschauende Wartung verfügen über integrierte Lagerdatenbanken verschiedener Hersteller, um diese Berechnungen zu vereinfachen. Die daraus resultierenden Lagerschadensfrequenzen können als zusätzliche Lageranalysehilfe dem Spektrum oder der Hüllkurve überlagert werden.

Lesen Sie mehr über typisch Schäden an Wälzlagern.

Cepstrum-Analyse

Einige Maschinen, wie z. B. Getriebe, erzeugen sehr komplizierte Spektrumsignaturen. Die Cepstrum-Analyse bietet eine Möglichkeit, die Analyse dieser Signale zu vereinfachen.

Bei dem Versuch, ein Vibrationssignal zu diagnostizieren, um mögliche Fehler in der Maschine zu identifizieren, wird Folgendes untersucht:

  • Harmonische Beziehungen,
  • Vorhandensein von Seitenbändern,
  • Das Verhältnis von Energie in verschiedenen Seitenband- und harmonischen Familien.

Die Cepstrum-Analyse

  • Vereinfacht die Analyse eines komplizierten Spektrums und
  • Ist unabhängig vom Signalweg.

Umschlaganalyse

Die Hüllkurvenanalyse ist eine bekannte Technik, um periodische Stöße aus dem Vibrationssignal einer Maschine zu extrahieren. Das Verfahren ist in der Lage, Stöße mit sehr geringer Energie zu extrahieren und sogar durch andere Vibrationssignale zu verbergen. Diese Methode ist daher ein beliebtes Werkzeug beim Wartungspersonal.

Lagerausfälle sind einer der häufigsten Fehler bei Industriemaschinen. Die Hüllkurvenanalyse wird hauptsächlich zur Erkennung und Diagnose von REB-Fehlern (Rolling Element Bearing) verwendet. Wenn sich ein Fehler entwickelt, wird die Schwingung aufgrund periodischer Änderungen der Kräfte amplitudenmoduliert. Die niederfrequenten Schwingungen, einschließlich der REB-Fehlersymptome, werden weggefiltert, um nur die modulierten periodischen Informationen aus dem empfindlicheren und reineren Hüllkurvensignal zu extrahieren. Das Hüllkurvenspektrum hat gegenüber anderen Methoden bei der sehr frühen Erkennung und Identifizierung von Fehlersymptomen mehrere wesentliche Vorteile gezeigt.

Das beliebte Amplituden-Demodulationsverfahren unter Verwendung von Hüllkurvenspektren hat viele verschiedene Namen; Unsere sind SED (Selective Envelope Detection) und BCS (Bearing Condition Signature).

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