15 Mechanische Schwingungsprobleme und -symptome

1. Ungleichgewichte

Merkmale der Symptome eines Ungleichgewichtsversagens:

• Schwingungshauptfrequenz gleich der Rotordrehzahl
• Radiale Vibrationen sind vorherrschend
• Die Schwingungsphase ist stabil
• Die Vibration ändert sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit
• Die Richtung der Schwingungsphasenverschiebung ist proportional zur Messrichtung

1) CUngleichgewicht zwischen den Geschlechtern

Symptomcharakteristika eines Paarungleichgewichts:

• Sie hat eine Phasendifferenz von 180° auf der gleichen Achse;
• 1x RPM Frequenz existiert und dominiert;
• Die Schwingungsamplitude ändert sich mit dem Quadrat der erhöhten Geschwindigkeit;
• Sie kann große axiale und radiale Schwingungsamplituden verursachen;
• Das dynamische Gleichgewicht muss in zwei Korrekturflächen korrigiert werden.

2) Unwucht des freitragenden Rotors

Symptomcharakteristik der Unwucht eines freitragenden Rotors:

• Die Frequenz der 1fachen Geschwindigkeit besteht sowohl in radialer als auch in axialer Richtung;
• Die Messwerte in axialer Richtung sind phasengleich, aber die Messwerte in radialer Richtung können instabil sein;
• Cantilever-Rotoren weisen häufig sowohl Kraft- als auch Kraft-Kopplungs-Ungleichgewichte auf, so dass beide korrigiert werden müssen.

2. Schieflage

1) Angularer Versatz

Symptomcharakteristika des Winkelversatzes:

• Das Merkmal ist die hohe axiale Vibration;
• Sie hat eine Phasendifferenz von 180° zwischen den Kopplungsseiten;
• Bei den Drehzahlen 1X und 2X treten in der Regel hohe axiale Vibrationen auf;
• In der Regel dominieren die Frequenzen 1X, 2X oder 3X RPM nicht;
• Die Symptome können auf ein Versagen der Kupplung hinweisen.

2) Paralleler Versatz

Symptomcharakteristika der Parallelverschiebung:

• Wenn die Schwingung mit einer Phasendifferenz von 180° in radialer Richtung stark dejustiert ist, werden höhere harmonische Frequenzen erzeugt;
• Die 2-fache Drehzahlamplitude ist oft größer als die 1-fache Drehzahlamplitude, was den Symptomen eines Winkelversatzes ähnlich ist;
• Das Design der Kopplung kann die Form und die Amplitude des Signals beeinflussen. Schwingungsspektrum.

3). Gekippte Wälzlager

Symptomcharakteristiken von gekippten Wälzlagern:

• Die Vibrationssymptome ähneln denen eines Winkelversatzes;
• Der Versuch, die Kupplung neu zu zentrieren oder den Rotor auszuwuchten, löst das Problem nicht;
• Sie bewirkt eine seitliche Phasenverschiebung von etwa 180°;
• Es gibt eine Drehbewegung zur Seite oder von oben nach unten.

3. Exzenterrotor

Symptomcharakteristik des exzentrischen Rotors:

• Er hat eine maximale Frequenz von 1 x Drehzahl in Richtung der Rotormittellinie;
• Die relative Phasendifferenz beträgt 0° oder 180°;
• Der Versuch des dynamischen Auswuchtens verringert die Amplitude der Schwingungen in einer Richtung, kann aber die Schwingungen in der anderen Richtung erhöhen.

4. Biegeachse

Symptomcharakteristik der Biegeachse:

• Eine gebogene Welle erzeugt große axiale Schwingungen;
• Liegt die Biegung in der Nähe der Mitte der Welle, dominiert die Frequenz der 1fachen Geschwindigkeit;
• Befindet sich die Biegung in der Nähe der beiden Enden des Wellenbereichs, dominiert die 2fache Drehzahlfrequenz;
• Die Phasendifferenz in axialer Richtung beträgt tendenziell 180°.

5. Mechanische Lockerung

1) Mmechanisches Lösen (A)

Symptomcharakteristika der mechanischen Lockerung (A):

• Die Ursache liegt in der losen Struktur der Maschinenfüße;
• Die Verformung des Fundaments führt zu Problemen mit dem "weichen Fundament";
• Die Phasenanalyse wird eine vertikale Phasendifferenz von etwa 180° zwischen den Komponenten der Grundplatte der Maschine ergeben.

2) Mechanisches Lösen (B)

Symptomcharakteristika der mechanischen Lockerung (B):

• Sie wird durch lose Ankerbolzen verursacht;
• Gerissene Strukturen oder Gehäuse können Vibrationen mit 0,5-, 1-, 2- und 3-facher Drehzahl erzeugen.

3) Mechanisches Lösen (C)

Symptomcharakteristik der mechanischen Lockerung (C):

• Die Phase ist oft instabil;
• Es werden viele harmonische Frequenzen erzeugt.

6. Rotorreibung

Symptomcharakteristik der Rotorreibung:

• Das Schwingungsspektrum ist ähnlich wie beim mechanischen Lösen;
• Normalerweise erzeugt sie eine Reihe von Frequenzen, die selbsterregte Schwingungen hervorrufen können;
• Es können subharmonische Frequenzschwingungen der Drehzahl auftreten;
• Die Reibung kann den ganzen oder einen Teil des Umfangs betreffen.

7. Resonanz

Symptomcharakteristika der Resonanz:

• Resonanz tritt auf, wenn die Frequenz der erzwungenen Schwingung mit der Frequenz der Selbstoszillation zusammenfällt;
• Wenn die Welle die Resonanz durchläuft, ändert sich die Phase um 180°, und wenn das System in Resonanz ist, wird ein großer Wert der Vibration erzeugt.

8. Riemen und Riemenscheibe

1) Gürtelresonanz

Symptomcharakteristik der Gürtelresonanz:

• Wenn die Frequenz der Eigenschwingung des Riemens mit der Frequenz der Antriebsgeschwindigkeit oder der angetriebenen Geschwindigkeit übereinstimmt, können starke Vibrationen auftreten;
• Eine Änderung der Riemenspannung kann die Eigenschwingungsfrequenz des Riemens verändern.

2) Abgenutzte, lockere oder nicht zusammenpassende Gürtel

Symptomcharakteristika verschlissener, loser oder nicht passender Riemen:

• 2X RPM Frequenz dominiert;
• Die Schwingungsamplitude ist oft instabil, manchmal in Form von Impulsen, Frequenzen oder Frequenzen der angetriebenen Geschwindigkeit;
• Verschlissene oder falsch ausgerichtete Zahnriemen führen zu hohen Schwingungswerten in der Zahnriemenfrequenz;
• Der Riemen schwingt mit einer Frequenz, die niedriger ist als die Antriebsgeschwindigkeit oder die angetriebene Geschwindigkeit.

3) Exzentrische Riemenscheiben

Symptomcharakteristik der exzentrischen Riemenscheibe:

• Exzentrische oder unausgeglichene Riemenscheiben erzeugen große Werte der Riemenscheibenschwingung bei 1x Drehzahl;
• Er hat eine maximale Schwingungsamplitude in der gleichen Richtung wie der Riemen;
• Seien Sie vorsichtig, wenn Sie versuchen, exzentrische Riemenscheiben auszugleichen.

4) Schieflage des Riemens/der Riemenscheibe

Symptomcharakteristika einer Schieflage des Riemens/der Riemenscheibe:

• Wenn die Riemenscheibe nicht fluchtet, tritt eine starke axiale Vibration mit der 1fachen Drehzahl auf;
• Die größte Schwingungsamplitude am Motor ist häufig die Frequenz der Turbinendrehzahl.

9. Hydrodynamische Anregung

1) Frequenz des Schaufeldurchgangs

Symptomcharakteristik der hydrodynamischen Erregung:

• Wenn der Abstand zwischen der Schaufel und dem Gehäuse nicht gleichmäßig ist, kann die Amplitude der Schwingung der Schaufel durch die Frequenz (BPF) sehr hoch sein;
• Wenn der Reibring auf der Welle festsitzt, kann es zu Schwingungen mit hoher Amplitude kommen, die die Frequenz des Flügeldurchgangs (BPF) betreffen;
• Der exzentrische Rotor kann eine übermäßige Amplitude der Blattdurchgangsfrequenz (BPF) erzeugen.

2) Fluidturbulenz

Symptomcharakteristika von Flüssigkeitsturbulenzen:

• Im Gebläse kommt es aufgrund der Druck- oder Geschwindigkeitsänderung des Luftstroms im Strömungskanal häufig zu einer turbulenten Strömung des Luftstroms;
• Es erzeugt zufällige, niederfrequente Schwingungen im Frequenzbereich von 0 bis 30 Hz.

3) Kavitation

Symptomcharakteristika der Kavitation:

• Die Kavitation erzeugt zufällige, hochfrequente Breitband-Energieschwingungen, die sich mit der Schaufeldurchgangsfrequenz (BPF) überlagern;
• In der Regel deutet dies auf einen unzureichenden Eingangsdruck hin;
• Wenn das Phänomen der Kavitation bestehen bleibt, kann es zu Korrosion der Laufradschaufeln und des Pumpengehäuses führen;
• Es klang wie Kies, der durch eine Pumpe läuft.

10. Beat-Vibration

Symptomcharakteristika der Beat-Vibration:

• Die Schwebungsschwingung ist das Ergebnis der Synthese zweier Schwingungen mit sehr ähnlicher Frequenz, die phasengleich und phasenverschoben sind;
• Das Breitbandspektrum erscheint als eine Spitze darüber und darunter, und die Fluktuation selbst ist die Schwebung der Frequenzdifferenz zwischen zwei Spitzen im Breitbandspektrum.

11. Exzenterrotor

• Netzfrequenz FL (50 Hz in China = 3000 U/min)
• Polar P
• Rotorstabdurchgangsfrequenz Fb = Anzahl der Rotorstäbe * Rotordrehzahl
• Synchrondrehzahl NS=2XFL/P
• Schlupffrequenz FS = Synchrondrehzahl - Rotordrehzahl

1) Exzentrizität des Stators, Isolationskurzschluss und lose Kerne

Symptomcharakteristika von Statorexzentrizität, Isolationskurzschlüssen und losen Kernen:

• Das Statorproblem erzeugt hochamplitudige Leistungsfrequenzen und verdoppelt (2FL) elektromagnetische Schwingungen;
• Durch die Exzentrizität des Stators entsteht ein ungleichmäßiger Luftspalt und seine unidirektionale Schwingung ist offensichtlich;
• Füße mit weichen Sohlen können eine Exzentrizität des Stators verursachen.

2) Synchrone Motoren

Symptomcharakteristik des Synchronmotors:

• Sie wird durch lose Statorspulen in Synchronmotoren erzeugt;
• Spulen mit hoher Amplitude schwingen und können die Frequenz durchlassen;
• Die Spulen durchlaufen auf beiden Seiten der Frequenz ein Seitenband, das von einer Frequenz mit 1facher Geschwindigkeit begleitet wird.

3) Phasenfehler in der Stromversorgung

Symptomcharakteristik eines Phasenausfalls der Stromversorgung:

• Phasenprobleme führen zu einer Verdoppelung der Netzfrequenz;
• (2FL) wird von (1/3) FL-Seitenbändern begleitet;
• Die Amplitude der elektromagnetischen Schwingungen bei zwei Netzfrequenzen (2FL) kann Spitzenwerte von 25 mm/s überschreiten, wenn Störungen in der Stromversorgung nicht behoben werden;
• Der lokale Ausfall des Netzsteckers ist nur ein gelegentlicher Kontaktfehler.

4) Exzentrische Rotoren

Symptomcharakteristik des exzentrischen Rotors:

• Der exzentrische Rotor erzeugt einen rotierenden, variablen Luftspalt, der pulsierende Schwingungen erzeugt;
• Um die harmonischen Frequenzen der zweifachen Netzfrequenz (2F) von der Drehgeschwindigkeit zu trennen, ist häufig eine Verfeinerungsspektroskopie erforderlich.

5) Broken rotor bar

Symptomcharakteristik eines gebrochenen Rotorstabs:

• Die Drehzahl und ihre Oberschwingungsfrequenz in Verbindung mit einer beidseitigen Poldurchgangsfrequenz (Fp) weisen auf einen Fehler beim Rotorbruch hin;
• Wenn die Rotorstäbe beide Seiten der Frequenz (RBPF) passieren, zeigt ein zweifaches Netzfrequenz-Seitenband (2FL) an, dass der Rotorstab locker ist.
• Oft ist die Amplitude der Rotorstabdurchgangsfrequenz (RBPF) beim Zweifachen (2XRBPF) und Dreifachen (3XRBPF) sehr hoch, während die Amplitude der RBPF bei der Grundfrequenz (1XRBPF) sehr klein ist

12. Gleichstrommotoren

Symptomcharakteristika bei Ausfall eines Gleichstrommotors:

• DC Motorfehler kann durch eine höhere Thyristorfrequenz (SCR) als üblich erkannt werden.
• Zu diesen Fehlern gehören gebrochene Wicklungsspulen, Sicherungs- und Steuerplatinenfehler, die hochamplitudige Schwingungen mit 1- bis 5-facher Leistungsfrequenz erzeugen können.

13. Getriebeausfall

Normalzustandsspektrum:

• Das Spektrum im Normalzustand zeigt die 1fache und 2fache Drehzahlfrequenz und die Zahneingriffsfrequenz GMF;
• Die Zahneingriffsfrequenz GMF wird in der Regel von einem Frequenzseitenband der Drehgeschwindigkeit begleitet;
• Alle Schwingungsspitzen haben eine niedrige Amplitude, ohne Selbstoszillationsfrequenz.

1) Auswirkung der Zahnbelastung

Symptomcharakteristika der Auswirkungen der Zahnbelastung:

• Die Eingriffsfrequenz von Zahnrädern ist oft lastabhängig;
• Eine hohe Amplitude der Zahneingriffsfrequenz GMF ist nicht unbedingt ein Hinweis auf Getriebeausfall;
• Jede Analyse sollte bei maximaler Belastung durchgeführt werden.

2) TZahnverschleiß

Symptomcharakteristika der Zahnabnutzung:

• Die Anregung der Selbstoszillationsfrequenz wird von einem Seitenband begleitet, das das Zahnrad mit der 1fachen Drehfrequenz abnutzt, was auf Zahnverschleiß hinweist;
• Seitenbänder sind ein besserer Indikator für Verschleiß als die Zahneingriffsfrequenz GMF;
• Die Amplitude der Zahneingriffsfrequenz darf sich nicht ändern, wenn die Zähne des Zahnrads verschleißen.

3) Getriebeexzentrizität und Flankenspiel

Symptomcharakteristiken der Getriebeexzentrizität und der Seitenspielverschiebung:

• Die höheren Amplitudenseitenbänder auf beiden Seiten der Zahneingriffsfrequenz GMF deuten darauf hin, dass das exzentrische Seitenspiel des Getriebes und die Getriebewelle nicht parallel verlaufen;
• Defekte Zahnräder modulieren die Seitenbänder;
• Ungewöhnliche Spielabweichungen führen normalerweise zu Schwingungen des Getriebes mit der Eigenschwingungsfrequenz.

4) Fehlausrichtung der Zahnräder

Symptomatische Merkmale einer Fehlausrichtung von Zahnrädern:

• Eine Fehlausrichtung des Getriebes ruft immer harmonische Frequenzen zweiter oder höherer Ordnung hervor, die von einem Frequenzseitenband der Drehzahl begleitet werden;
• Der Betrag der Grundfrequenz der Zahneingriffsfrequenz (1XGMF) ist kleiner, während der Betrag der Zahneingriffsfrequenzen 2X und 3X höher ist;
• Um mindestens 2-fache GMF-Frequenzen zu erfassen, ist es wichtig, die maximale Analysefrequenz Fmax ausreichend hoch anzusetzen.

5) Abgebrochene/abgesplitterte Zähne

Symptomatische Merkmale von abgebrochenen/verlorenen Zähnen:

• Ein gebrochener oder gerissener Zahn erzeugt eine Schwingung mit hoher Amplitude bei der 1fachen Drehzahl des Zahnrads;
• Es wird eine selbstschwingende Frequenzschwingung mit einem Grundschwingungs-Seitenband auf beiden Seiten induzieren;
• Es verwendet die Wellenform im Zeitbereich, um einen gebrochenen oder gesprungenen Zahn am besten anzuzeigen;
• Der Zeitabstand zwischen den beiden Impulsen ist der Kehrwert der 1fachen Geschwindigkeit.

6) Teeth wear

Symptomatische Merkmale von oszillierenden Zähnen:

• Die Vibration der oszillierenden Zahnräder ist eine niederfrequente Vibration, die oft ignoriert wird.

14. Wälzlager

1) Phase 1 der Entwicklung von Wälzlagerschäden

Erste Stufe der Symptomcharakteristika bei der Entwicklung von Wälzlagerschäden:

• Ab den ersten Anzeichen im Ultraschallfrequenzbereich (>250 KHz) lässt sich das Spektrum am besten mit der Technik der Schwingungsbeschleunigungshüllkurve (Schwingungsspitzenenergie gSE) bewerten.

2) Phase 2 der Entwicklung von Wälzlagerschäden

Symptomatische Merkmale der zweiten Stufe der Entwicklung von Wälzlagerschäden:

• Geringfügige Fehler erwecken die Eigenfrequenz Schwingungen von Wälzlagerkomponenten.
• Die Fehlerfrequenz liegt im Bereich von 500-2000 Hz.
• Am Ende der zweiten Stufe der Wälzlagerfehlerentwicklung treten links und rechts der Selbstoszillationsfrequenz Seitenbandfrequenzen auf.

3) Phase 3 der Entwicklung von Wälzlagerschäden

Symptome, die für Phase 3 der Entwicklung von Wälzlagerschäden charakteristisch sind:

• Es hat eine Häufigkeit von Wälzlagerausfällen und Oberschwingungsfrequenzen
• Die Anzahl der Seitenbänder steigt mit der Anzahl der harmonischen Frequenzen, bei denen die Fehlerfrequenz bei starkem Verschleiß auftritt;
• In diesem Stadium ist der Verschleiß mit bloßem Auge sichtbar und breitet sich über den gesamten Umfang des Lagers aus.

4) Phase 4 der Entwicklung von Wälzlagerschäden

Symptomcharakteristika der Phase 4 der Entwicklung von Wälzlagerschäden:

• Diskrete Wälzlagerausfallfrequenzen verschwinden und werden durch breitbandige Zufallsschwingungen in Form von Lärmhorizonten ersetzt;
• Gegen Ende dieser Phase wirkt sie sich sogar auf die Amplitude der 1X-Geschwindigkeitsfrequenz aus;
• Die Stärke des hochfrequenten Lärmhorizonts und die Gesamtstärke können sogar reduziert werden.

15. Gleitlager

1) Instabilität der Ölfilmschwingung

Symptomcharakteristik der Ölfilmoszillation:

• Wenn die Maschine bei einer kritischen Rotordrehzahl von 2X betrieben wird, kann es zu Ölfilmschwingungen kommen;
• Wenn der Rotor auf die zweite kritische Rotordrehzahl hochfährt, verwirbelt der Ölfilm nahe der kritischen Rotordrehzahl, und die übermäßigen Vibrationen verhindern, dass der Ölfilm die Welle stützt;
• Die Schwingungsfrequenz des Ölfilms ist bei der kritischen Rotordrehzahl blockiert; mit zunehmender Drehzahl erhöht sich die Schwingungsfrequenz des Ölfilms nicht.

2)  Instabilität

Symptomcharakteristik des Ölfilmwirbels:

• Normalerweise tritt sie im Frequenzbereich von 42-48% der Drehzahl auf.
• Manchmal ist die Schwingungsamplitude sehr groß und die Verwirbelung des Ölfilms ist von Natur aus instabil, da sie die Zentrifugalkraft erhöht und somit die Verwirbelungskraft verstärkt wird.

3) Gleitlagerverschleiß/Spielfehler

Symptomcharakteristika von Gleitlagerverschleiß/Spielfehler:

• In der Nachverschleißphase des Gleitlagers entstehen harmonische Schwingungen mit großer Amplitude bei den Frequenzen der Rotationsgeschwindigkeit;
• Bei übermäßigem Gleiten LagerspielKleine Unwuchten oder Ausrichtungsfehler können zu großen Schwingungswerten führen.