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Verfahren direkt am zu wuchtenden Rotor Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Betriebswuchten[1] ist ein besonderes Wuchteverfahren, das ohne Wuchtbank direkt an dem zu wuchtenden Rotor durchgeführt wird. Hierdurch können Rotoren an Maschinen im eingebauten Zustand ohne Demontage gewuchtet werden. Betriebswuchten nutzt Schwingungsmessungen und das Setzen von definierten Unwucht-Probemassen, um darüber indirekt auf die vorhandene Unwucht zu schließen.
Im idealisierten Fall läuft das Betriebswuchten an einem eingebauten Rotor ab wie im Folgenden[2]. Es wird hier der häufige Fall beschrieben, dass ein starrer Rotor in zwei Ebenen ausgewuchtet wird.
Im Gegensatz zum Betriebswuchten ist der Rotor in Wuchtbänken „hart“ gelagert[3], d. h. die Drehzahl, bei der die erste Resonanzmode (Eigenfrequenz) auftritt, liegt weit über der Wuchte-Drehzahl. Daher führt der Rotor nahezu keine Schwingung mit relevantem Schwingweg aus. Die Wuchtbänke sind kraftmessend, so dass die von der Unwucht bei gegebener Drehzahl je Ebene erzeugte Fliehkraft direkt gemessen werden kann. Aus der Kraftmessung kann bei bekannter Geometrie von Mess-Ebenen und Wucht-Ebenen direkt auf die vorhandene Unwucht geschlossen werden.
Beim Betriebswuchten ist der schwingungs-dynamische Lagerungszustand des Rotors – im Hinblick auf Steifigkeits-, Massen- und Dämpfungsmatrix – zunächst unbekannt[2]. Rotoren können bei Nenndrehzahl unter der ersten Resonanzdrehzahl laufen („hart“), darüber („weich“) oder gar direkt auf bzw. nahe einer kritischen Drehzahl, also „in Resonanz“. Da eine Kraftmessung nur dann Sinn ergibt, wenn die Lagerung „hart“ ist, nutzt man stattdessen Schwingungsmessungen, um einen Zusammenhang zu der vorhandenen Unwucht zu bekommen.
Wie im Abschnitt „Wuchtbänke“ erklärt, gibt es bei gegebener Drehzahl und bekannter Geometrie einen bekannten Zusammenhang zwischen Unwucht und anregender Kraft; im zweiten Schritt ist der Zusammenhang zwischen anregender Kraft und resultierender Schwingung beim Betriebswuchten zunächst unbekannt. Aus der Schwingungs-Theorie ist lediglich bekannt, dass dies ein mehrdimensionaler linearer Zusammenhang ist, bei dem jede Kraftanregung an einer gegebenen Stelle (Unwuchts-Ebene) zu einer proportionalen Schwingungsantwort an einer Messstelle führt (Mess-Ebene)[4]. Stellt man bei gegebener Drehzahl die Sinus-Schwingung der Kraft und der Schwingbewegung als komplexe Zahlen dar, so erhält man den besprochenen Zusammenhang – die sog. „Einfluss-Koeffizienten“ bzw. Einfluss-Matrix.
Diese physikalische Gegebenheit macht man sich zu Nutze. Sobald man die Einfluss-Koeffizienten-Matrix kennt, kann man aus einer Schwingungsmessung direkt auf die vorhandenen anregenden Kräfte schließen; und von dort schließt man auf die vorhandene Unwucht (je Unwucht-Ebene); diese wird letztlich ausgeglichen.
Verfahrensbedingt gibt es beim Betriebswuchten eine Reihe von möglichen Herausforderungen und Störungen:
Betriebswuchten kann an fast allen Maschinen eingesetzt werden, die man mit Probegewichten laufen lassen kann und die für Schwingungsmessungen zugänglich sind. Häufig eingesetzt wird Betriebswuchten bei:
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