Auswuchtmaschinen werden verwendet, um die Unwucht von rotierenden Bauteilen (Rotoren) zu messen und zu korrigieren. Dynamische Auswuchtmaschinen lassen die Bauteile mit einer festen Drehzahl rotieren, um dann über Messaufnehmer die dynamische Unwucht zu messen.
Durch Filterung und Optimierungen des Schwingungssignals ermittelt das Messsystem der Auswuchtmaschine an welcher Position und mit welchem Betrag der Rotor korrigiert werden muss, um die Unwucht zu reduzieren. Der Ausgleich der Unwucht kann durch Hinzufügen oder Entfernen von Material oder durch das Verschieben von Gewichten/Masse erfolgen.
Je nach Bauteiltyp wird entweder eine horizontale oder eine vertikale Auswuchtmaschine für das dynamische Auswuchten benötigt.
Neben der Einteilung in horizontale und vertikale Auswuchtmaschinen wird auch zwischen Kraftmessenden und Wegmessenden Auswuchtmaschinen unterschieden.
Kraftmessende Machinen (manchmal auch Hartlager Maschinen genannt) arbeiten mit Frequenzen, die niedriger sind als die Resonanzfrequenz der Aufhängung. Um die Unwucht zu messen, ermittelt die Maschinen die Fliehkräfte, die durch die Unwucht des rotierenden Bauteils entstehen.
Einer der vielen Vorteile einer kraftmessenden Auswuchtmaschine ist das breite Anwendungsspektrum mit der Möglichkeit, viele verschiedene Bauteilgrößen und -gewichte abzudecken. Um die volle Leistung der Maschine nutzen zu können, ist jedoch ein ordentlich vorbereitetes Fundament erforderlich.
Mit der permanenten Maschinenkalibrierung können verschiedenste Komponenten schnell und präzise ausgewuchtet werden. Nach Eingabe der Geometriedaten des Rotors zeigt die Auswuchtmaschine Unwuchtbetrag und -winkel direkt an. Um die Grenzen der Permanenten Kalibrierung von Kraftmessenden Auswuchtmaschinen zu definieren, stellt Hofmann einen Gn2-Wert zur Verfügung. Dieser Gn2-Wert kann vom Bediener verwendet werden, um die maximale Auswuchtdrehzahl oder das Gewicht eines bestimmten Rotors zu berechnen. So gelingt es, innerhalb der Grenzen der permanenten Kalibrierung zu bleiben.
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Wegmessende Auswuchtmaschinen (manchmal auch weichgelagerte Maschinen genannt) arbeiten mit Frequenzen höher als die Resonanzfrequenz der Aufhängung. Das System bekommt seinen Namen von der Ausführung der Lagerständer, die den Rotor über Lagereinsätze aufnehmen. Die Lagerständer haben eine sehr geringe Steifigkeit in Messrichtung und lassen den Rotor nahezu frei bewegen. Um die Unwucht zu messen, ermittelt die Maschinen die Bewegung in horizontaler Richtung, die durch die Unwucht des rotierenden Bauteils entsteht.
Eine weichgelagerte Auswuchtmaschine ist hinsichtlich unterschiedlicher Rotorgewichte im Vergleich zu einer kraftmessenden Maschine limitiert. Aufgrund der fehlenden permanenten Kalibrierung ist das Einrichten einer wegmessenden Auswuchtmaschine für einzelne Rotortypen zeitaufwändiger. Jeder einzelne Rotortyp muss auf die entsprechende Drehzahl kalibriert werden. Bei Änderung des Rotorgewichts oder der Wuchtdrehzahl ist eine neue Kalibrierung erforderlich.
Dynamisches Auswuchten ist erforderlich, wenn die Rotationsachse nicht mit der Trägheitsachse des Rotors zusammenfällt, sondern im Schwerpunkt relativ zu den Hauptträgheitsachsen geneigt ist.
Dynamische Unwuchten treten nur im Betrieb auf und können nur mit dynamischen Auswuchtmachinen ermittelt werden. Die Unwucht tritt in einem Biegemoment, dem sogenannten Unwuchtmoment auf. Dieses Moment verrusacht an den Enden der Achse, eine um 180 Grad verschobene Kreisschwingung. Der Schwerpunkt des rotierenden Körpers bleibt dabei in Ruhe, während die Rotationsachse aufgrund der gegenläufigen Kreisbewegungen sich bewegt.
Wie wir gerade gesehen haben, entsteht eine Unwucht durch eine ungleichmäßige Massenverteilung um die Drehachse eines Rotors. Auswuchten ist daher notwendig, um eine ungleichmäßige Massenverteilung in rotierenden Elementen durch Hinzufügen/Entfernen oder Verschieben von Korrekturmasse zu reduzieren.
Ein Hauptproblem von Rotoren sind die durch die Unwucht erzeugten Schwingungen und Spannungen in der Tragstruktur. Diese Schwingung führt zu übermäßigem/vorzeitigem Verschleiß oder Ausfall von Lagern, Buchsen, Zahnrädern, Wellen, Spindeln usw. und verringert so die Lebensdauer des Bauteils.
Neben den negativen Auswirkungen auf die Lebensdauer der Komponenten müssen weitere Nachteile und Qualitätsprobleme durch Vibrationen berücksichtigt werden.
Die Fliehkräfte reduzieren die Leistung, da sie die Reibungskräfte in den Lagern erhöhen. Dies führt zu einer verminderten Leistung, da die Energie von der tragenden Struktur absorbiert wird.
Vibrationen verringern die Zuverlässigkeit und können die Funktionsfähigkeit eines Produkts ernsthaft beeinträchtigen!
Zurück zur Frage, warum eine Auswuchtmaschine erforderlich ist. Die Messung und Korrektur der Unwucht eines Rotors mit einer Auswuchtmaschine bewirkt:
Eine Auswuchtmaschine ist eine Investition in die Qualität Ihrer Produkte.
Der Preis der Auswuchtmaschine hat nur einen geringen Einfluss auf die Rentabilität der Investition. Daher sollten folgende Punkte in die Berechnung für Ihre Kapitalrendite einfließen:
Richard Hoer
Product Manager Universal and Aerospace
Phone: +1.434.522.0348
Mail: rhoer2(at)hofmann-global.com
