Wie Schwingungsmessung dabei hilft, Maschinen und Anlagen instand zu halten

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Auswirkungen und Eigenschaften von Schwingungen

Wenn Schwingungen an einer Maschine unerkannt bleiben oder ignoriert werden, können sie nicht nur den Verschleiß beschleunigen, weil z.B. die Lebensdauer der Lager sinkt, und die Anlage beschädigen, sie rufen unter Umständen auch mehr Lärm hervor, verschlechtern die Arbeitsbedingungen oder verursachen sogar Sicherheitsrisiken. Weitere Folge können zudem ein übermäßig hoher Stromverbrauch sowie eine beeinträchtigte Produktqualität sein. Im schlimmsten Fall beschädigen Schwingungen eine Anlage so stark, dass sie ausfällt und die Produktion stillsteht. Korrekt gemessen und analysiert können Schwingungen jedoch bei einem Programm zur zustandsbasierten Instandhaltung als Indikator für den Zustand der Maschine dienen, anhand dessen der Instandhaltungstechniker feststellen kann, wenn Korrekturmaßnahmen notwendig sind.

Ein Hauptgesichtspunkt bei der Schwingungsanalyse ist die Schwingungsrichtung. An einem Elektromotor z.B. drehen sich Motor und Welle um die Achse der Welle, die an jedem Ende von einem Lager gestützt wird. Hier können Schwingungen in radialer Richtung der Wellenachse oder in axialer Richtung (in Längsrichtung der Wellenachse) auftreten. Eine Unwucht im Motor z. B. verursacht höchstwahrscheinlich eine radiale Schwingung, da sich der Motor dreht und so eine Zentrifugalkraft verursacht, während sich die Welle um 360 Grad dreht. Eine falsche Ausrichtung der Welle kann durch eine falsche Ausrichtung an einer Wellenkupplungsvorrichtung axiale Schwingungen verursachen. Ein weiterer Schlüsselfaktor bei Schwingungen ist die Amplitude. Sie ist ein Maß für die Stärke der Schwingung, aus der sich der Schweregrad eines Fehlers ableiten lässt. Je höher die Unwucht des Motors, desto größer ist die Amplitude der Schwingung. Andere Faktoren, wie etwa die Drehzahl, können sich ebenfalls auf die Schwingungsamplitude auswirken. Mit steigender Drehzahl erhöht sich die Kraft durch die Unwucht quadratisch mit der Drehzahl. Die Frequenz gibt an, mit welcher Geschwindigkeit sich der vermessene Teil der Maschine durch die Schwingung hin- und herbewegt. Die Schwingungsform sowie die Schwingfrequenz sind charakteristisch für die Schwingungsursache.

Auch an einfachen Maschinen kann eine komplexe Schwingung auftreten. Während des Betriebs kann sie mit verschiedenen Amplituden und Frequenzen in mehrere Richtungen schwingen (radial und axial). Unsymmetrische Schwingungen, axiale Schwingungen, Schwingungen, die durch eine Abnutzung der Kugellager verursacht werden, und andere Schwingungen können zusammen ein komplexes Schwingungsspektrum bilden.

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