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E-Book

Auswuchttechnik

Band 1: Allgemeine Grundlagen, Meßverfahren und Richtlinien

AutorKlaus Federn
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2011
Seitenanzahl450 Seiten
ISBN9783642172373
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis139,99 EUR
Die 'Klassiker der Technik' sind unveränderte Neuauflagen traditionsreicher ingenieurwissenschaftlicher Werke. Wegen ihrer didaktischen Einzigartigkeit und der Zeitlosigkeit ihrer Inhalte gehören sie zur Standardliteratur. Ingenieurwissenschaftliche Klassiker wie dieser bieten einen Fundus an wichtigen Berechnungs- oder Konstruktionsbeispielen, die auch für moderne Problemstellungen als Musterlösungen dienen können. Außerdem erschließen sich die Hintergründe vieler computergestützter Verfahren nur durch das Studium des klassischen Wissens.

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Inhaltsverzeichnis
Vorwort4
Inhaltsverzeichnis6
Einleitung15
1. Dynamik des unwuchtigen starren Körpers18
1.1 Begriffsbestimmung der Unwucht18
1. 1. 1 Kennzeichen eines ausgewuchteten Rotors18
1.1.2 Bedeutung des Begriffes" Auswuchten"21
1.1.3 Elementare Zusammenhänge zwischen Schwerpunktsverlagerung, Fliehkraftund Unwucht23
1.1.4 Einheiten der Unwucht29
1.2 Mechanik der unwuchtigen Scheibe mit raumfesterDrehachse30
1.2.1 Statik der Fliehkräfte im rotorfesten Koordinatensystem30
1.2.2 Bedingungen für das Gleichgewicht der Fliehkräfte an der achsensenkrechtendünnen Scheibe mit raumfester Drehachse32
1.2.3 Kennzeichen der unwuchtigen achsensenkrechten Scheibe34
1.2.4 Wege zum Massenausgleich bei einer Scheibe41
1.2.5 feldVergleich der Scheibe im Schwerefeld und der Scheibe im Zentrifugalkraft-42
1.2.6 Anschauliche Deutung und angenäherte Berechnung der Unwuchtwirkung derschrägen, also taumelnd umlaufenden Scheibe45
1.2.7StärkeBerechnung des Unwuchtmomentes einer schrägstehenden Scheibe beliebiger50
1.2.8 Ersatzmassen-Systeme zur Berechnung der Massenwirkung von Scheiben, Ringen,Walzen und Zylindern53
1.3 Statik der Fliehkräfte und Unwuchten am allgemeingestalteten starren Rotor56
1.3.1 Zwei komplementäre Unwuchten als wuchttechnisch wichtigste Zusammenfassungaller Unwuchten im Rotor56
1.3.2 Übertragung von komplementären Unwuchten auf andere Radial-Ebenen58
1.3.3 Allgemeine und spezielle Bedingungen für das Gleichgewicht der Fliehkräfteam Rotor mit raumfester Drehachse60
1.3.4 Zusammenfassung aller Rotorunwuchten zu einer Unwuchtdyname, bestehendaus Unwucht-Resultierender und Unwuchtpaar68
1.3.5 Übergang von zwei komplementären Unwuchten zu Unwuchtresultierenderund Unwuchtpaar73
1.3.6 Überblick über die Darstellungsmöglichkeiten für die Unwuchten eines Rotors75
1.4 Schwerpunktsverlagerung und Winkelverlagerungder zentralen Hauptträgheitsachse unter dem Einfluß einerEinzelunwucht80
1.4.1 Ableitung der Berechnungsformeln für die Winkelverlagerung der Haupttrl:lgheitsachse80
1.4.2 Der Taumelpunkt als Schwingmittelpunkt der freien räumlichen Bewegung einesWuchtkörpers mit einer einzelnen Übermasse85
1.4.3 Wirkung einer Einzelunwucht an einem "Kugelkreisel"87
1.5 Kinematik der Achsenschwingungen eines unwuchtigenRotors89
1.5.1 Schwingungen der Lager als Informationsquelle89
1.5.3 Die geradlinige harmonische Schwingbewegung und ihre Darstellung durchdie erzeugende Kreisbewegung91
1.5.4 Harmonische Schwingbewegung der Rotarachse in einer Ebene95
1.6 Kinetik des unwuchtigen Rotors als Grundlage der Unwuchtmessung98
1.6.1 Schwingungen als Informationsquelle für Unwuchten98
1.6.2 Ableitung der Bewegungsgleichungen für den unwuchtigen Rotor für einenFreiheitsgrad98
1 .6.3 Kräfte-G leichgewicht bei verschiedenen Schwingungszuständen mit einemFreiheitsgrad101
1.6.4 Ortskurve der komplexen Amplitude der Schwingbewegung mit einem Freiheitsgrad103
1.6.5 Freguenzgang des Vergrößerungsfaktors und des Phasenverschiebungswinkelsfür ein System mit einem Freiheitsgrad103
1.6.6 Kinetik der Wuchtkörperschwingungen in einer Ebene (Rotor mit zwei Freiheitsgraden)105
1.6.7 Bewegungs-Differentialgleichungen der räumlichen Bewegung der Schaftachseeines unwuchtigen Rotors in gleichgerichtet-anisotropen Lagern ohne Dämpfung110
1.6.8 Verallgemeinerte Bewegungsgleichungen des starren Rotors für beliebige Lageranisotropieund beliebige radiale Meßrichtungen für die Lagerschwingungen112
1.7 Zusammenfassung des Kapitels "Dynamik des unwuchtigenstarren Körpers"113
1.7.1 Statik der Fliehkräfte am Rotor mit raumfester Drehachse113
1.7.2 Kinematik der Achsenschwingungen und Lagerschwingungen eines unwuchtigenRotors116
1.7.3 Kinetik der Unwuchtschwingungen117
1.8 Auszüge aus ISO-Normen und DIN-Normen120
1.8.1 Auszug aus DIN 1311 Blatt 1, Ausg. Febr. 1974, Schwingungslehre, KinematischeBegriffe120
1.8.2 Auswucht-Terminologie für Kapitell in Anlehnung an die internationale NormISO 1925-1974 (E, F) "Balancing-Vocabulary", 1. Ausg. von 1974 - 11 - 01125
1.9 Schrifttum zum Kapitel 1141
1.9. 1 Allgemeines Schrifttum zur Schwingungstechnik, abschnittweise Fragen derAuswuchttechnik behandelnd141
1.9.2 Lehrbücher, Monografien und Handbuchbeiträge142
1.9.3 Dissertationen, Berichte, Richtlinien und Normen142
1.9.4 Ze itschri ftenaufsätze144
2. Methodik der dynamischen Unwuchtmeßverfahren147
2.1 Überblick über Meßprobleme und Meßverfahren147
2.1.1 Meßinformationen für das Auswuchten in zwei Lagern147
2.1.2 Verarbeitung der Meßinformationen149
2.1.3 Problem der Siebung150
2.1.4 Möglichkeiten für die Unwuchtanzeige152
2.1.5 Kalibrieren der Anzeigeinstrumente154
2.2 Beschreibung und Analyse der Methoden zur Trennung derUnwuchtanzeigen tür die beiden Ausgleichsebenen155
2.2.1 Problemdarstellung155
2.2.2 Getrennte Ermittlung von Unwuchtresultierender und Unwuchtpaar156
2.2.3 Wechselpendelverfahren (Doppelpendelverfahren) nach LAWACZECKHEIDEBROEK161
2.2.4 Wechselpendelverfahren mit mechanischem Rahmen (nach HEYMANN)165
2.2.5 Schwi ngwegmessung inden Stoßmi ttelpunkten des eben schwi ngenden dämpfungsfreien Systems168
2.2.6 Schwingwegmessung an den Lagern und Ebenentrennung mittels elektrischerAnalogie zur Stoßmittelpunktmessung170
2.2.7 Schwingkraftmessung an den Lagern und Ebenentrennung mittels elektrischerÜber! agerungssc ha Itung173
2.3 Methoden zur Messung der Unwuchtgröße174
2.3.1 Auslaufverfahren mit Schwingungsaufzeichnung im Resonanzdurchgang174
2.3.2 Größen- und Wi nkellagenmessung mi tte Is Kompensationsei nrichtungen amWuchtkörper178
2.3.3 Kompensations-Maschinen zur Größen- und Winkellagenmessung mittels mechanischeroder elektro-magnetischer Kompensation der Unwuchtkräfte179
2.3.4 Direkt anzeigende Auswuchtmaschinen mit Messung im unterkritischen Lauf(kraftmessende Maschi nen)189
2.3.5 Direkt anzeigende Auswuchtmaschinen mit Messung im überkritischen Lauf(wegmessende Maschinen)191
2.4 Messung der Unwuchtwinkellage - Wege zur Phasenwinkelbestimmungmechanischer Schwingungen197
2.4.1 Bedeutung der Phasenwinkelbestimmung im Rahmen der Schwingungsmeßtechnik- Einteilung der Phasenwinkelmeßverfahren in Gruppen197
2.4.2 Stroboskopische Phasen meßverfahren200
2.4.3 Laufzeitverfahren zur unmittelbaren Phasenwinkelanzeige208
2.4.4 Oszi Ilografische Verfahren mit Phasenmarkierung212
2.4.5 Oszi Ilografische Di agramm-Verfahren216
2.4.6 Kompensationsverfahren mit Kompensation der Unwuchtkräfte221
2.4.7 Integrierende Überlagerungsverfahren mit additiver Überlagerung221
2.4.8 Mu Itipl ikative Überlagerungsverfahren223
2.5 Das Wattmeter-Verfahren und seine Bedeutung tür dietrequenzselektive Messung228
2.5.1 Eigenschaften des Wattmeter-Verfahrens228
2.5.2 Meßprinzip230
2.5.3 Gerate und Verfahren zur wattmetrischen Messung von Unwuchtschwingungen232
2.5.4 Existenz ei ner wattmetrischen Winkellagenanzeige für gegen Nu 1I gehendeUnwuchten234
2.5.5 Aufbau wattmetrischer Vektormesser238
2.5.6 Komponenten-Ablesung am Vektormesser241
2.5.7 Vektorablesung mittels drehbarem Phasengeber243
2.5.8 Instrumentelles" Abfragen" der Wattmeteranzeige244
2.6 Auszüge aus ISO-Normen247
2.6. I Terminologie der Auswuchtverfahren in Anlehnung an die internationale NormISO 1925 - 1974 (E, F) Balancing-VocabularYI 1. Ausg. vom 1974 - 11 - 01247
2.6.2 Auszug aus der internationalen Norm ISO 2953-1975 (E), Balancing Machines-Description and Evaluation 1. Ausg. 1975 - 06 - 01 (mit Übersetzung)257
2.7 Schrifttum zum Kapitel 2263
2.7.1 Lehrbücher, Monografien und Handbuchbeiträge263
2.7.2 Dissertationen, Berichte, Richtlinien und Normen264
2.7.3 Zei tschriftenaufsätze264
3. Erfahrungswerte, Richtlinien und Prüfmethodenfür die Auswuchtgenauigkeit270
3.1 Deutungen des Begriffes Auswuchtgenauigkeit270
3.1.1 Technische und wirtschaftliche Bedeutung allgemein anerkannter Richtlinienfür die Auswuchtgenauigkeit270
3.1.2 Beispiel fUr mögliche Anzeige- und Maschinenfehler272
3.1.3 Die Auswuchtgenauigkeit als Kennzeichen für einen ausgewuchteten Rotor undals Kennzeichen für eine Auswuchtmaschine273
3.2 Kenngrößen der Genauigkeit einer Auswuchtmaschine275
3.2.1 Auswuchtfehlergrenze und Meßfehlergrenze275
3.2.2 Empfindlichkeit der Anzeige279
3.2.3 EinflUsse auf die Auswuchtgenauigkeit280
3.2.4 Abhängigkeit der Meßempfindlichkeit von Rotorgewicht, Drehzahl und Meß-282
3.2.5 Abhängigkeit der Meßgenauigkeit von der Unwuchtgröße284
3.2.6 Gegenseitige Beeinflussung der Ausgleichsebenen285
3.3 Erforderliche Auswuchtgüte und Unwuchttoleranzen286
3.3.1 Überbl ick über bisher aufgestellte Richtl inien286
3.3.2 Grund lagen sinnvoll gruppierter Unwuchttoleranzen287
3.4 Abhängigkeit der erzielbaren Auswuchtgüte von denRotoreigenschaften292
3.4. I Lage der Ausgleichsebenen292
3.4.2 Großer Windwiderstand des Rotors293
3.4.3 Schlechte Kupplungsmöglichkeit fUr den Antrieb295
3.4.4 Wuchtkörper ohne eigene Lagerstellen296
3.4.5 Vagabundierende Unwuchten296
3.4.6 Paßfeder-Feh ler297
3.4.7 Unberücksichtigte Rotorverformungen in Abhängigkeit von der Drehzahl297
3.5 Fehlermöglichkeiten bei ungeeigneter Aufnahme des Rotors298
3.5. I Durch Lagerzwangskräfte vorgetäuschte Unwucht298
3.5.2 Scheinunwuchten infolge magnetischer Kräfte299
3.5.3 Unwuchten durch Wälzlagerhöhenschlag299
3.5.4 Unwuchten durch Wälzlager-Axialschlag300
3.5.5 Unwuchten durch betriebsfremde Lagerung302
3.5.6 Meßunsicherheit bei unrunden Lagerstellen303
3.6 Vergleichende Auszüge aus Normen und Richtlinien305
3.6.1 Auszüge aus 150-1940 "Balance Qual ity of Rotating Rigid Bodies", 1973305
3.6.2 Auszüge aus Richtlinie VDI 2060 "Beurteilungsmaßstäbe für den Auswuchtzustandroti erender starrer Körper", 1966306
3.7 Ergänzendes Schrifttum zum Kapitel 3331
3.7.1 Normen und Richtlinien331
3.7.2 Monografien und Forschungsberichte331
3.7.3 Zeitschriftenaufsätze331
4. Auswuchten an betriebsmäßig aufgestelltenMaschinen an Ort und Stelle333
4.1 Problematik des betriebsmäßigen Auswuchtens333
4.1.1 Vortei le und Nachtei le des Auswuchtens an Ort und Stelle333
4.1.2 Überblick über die Anforderungen und die möglichen Meß- und Auswertever-335
4.1.3 Prinzip des Tarierkoppel-Verfahrens von BLAESS338
4.1.4 Meßbedingungen fUr das systematische Auswuchten in zwei Ebenen338
4.2 Betriebsmäßiges Auswuchten in einer Ebene mit einfachstenGeräten der Schwingungsmeßtechnik340
4.2.1 Formulierung der Aufgabe für das Auswuchten in einer Ebene340
4.2.2 Einebenen-Vierpunkt-Verfahren von Schenck (Grafische Auswertung)342
4.2.3 Grafisches Einebenen-Vierpunkt-Verfahren mit harmonischer Analyse der Meßwertquadrate345
4.2.4 Einebenen-" Zweipunkt" -Verfahren mit grafischer Auswertung nachDEN HARTOG347
4.2.5 Einebenen-Dreipunkt-Verfahren mit grafischer Auswertung nach SEI BERT349
4.2.6 Vierpunkt-Komponenten-Verfahren mit grafischer Auswertung nach BLAESS352
4.2.7 Ei nebenen-Vi erpunkt-Verfahren mi t programmierbarer numerischer Auswertung355
4.2.8 Einebenen-Mehrpunkt-Verfahren mit programmierbarer harmonischer Analyse360
4.2.9 Ei nebenen-Dreipunkt-Verfahren mi t programmierbarer numerischer Auswertung363
4.3 Betriebsmäßiges Auswuchten in einer Ebene mitSchwingungs-Amplituden- und -Phasenmessung oderSchwingungsmessung in Komponenten365
4.3.1 Komponenten-Verfahren zum georteten Ausgleich mit grafischer Auswertungnach Schenck-HAARDT366
4.3.2 Komponenten-Verfahren mit numerisch-grafischer Auswertung367
4.3.3 Vektor-Verfahren zum eolaren Ausgleich mit grafischer Auswertung nachSchenck-HAARDT369
4.3.4 Komponenten-Verfahren mit programmierbarer numerischer Auswertung370
4.3.5 Vektor-Verfahren mit programmierbarer numerischer Auswertung371
4.4 Gleichungen für das betn-ebsmäßige Auswuchten in zweiEbenen mit Messungen an zwei Lagern in drei Meßläufen372
4.4.1 Analyse der Aufgabe und Grundprinzip der Meßwertverarbeitung372
4.4.2 Grundgleichungen in komplexer Schreibweise fUr das betriebsmlißige Auswuchtenin zwei Ebenen377
4.4.3 Gleichungen fUr das betriebsmäßige Auswuchten in zwei Ebenen mit Hi Ife vonKomponentenmessung an zwei Lagern382
4.4.4 Vereinfachte Gleichungen für die numerische Auswertung mit einem Minimumvon Programmschritten387
4.4.5 Überblick Uber die Verfahren zur Meßwertverarbeitung beim betriebsmtlßigenAuswuchten in zwei Ebenen389
4.4.6 Anzahl der erforderlichen Korrekturschritte beim Auswuchten unter Betriebsbedingungen390
4.5 Programmierbare Verfahren für die numerische Ermittlungvon Unwuchtkorrekturen in zwei Ebenen392
4.5.1 Einfache Rechenschablonen für Betriebswuchtungen mit Ermittlung der Unwuchtkorrekturenin Komponenten392
4.5.2 Einfache Rechenschablone für die numerische Berechnung von Nachverbesserungennach dem ersten Ausgleich395
4.5.3 Erweiterte Rechenschablonen für Betriebswuchtungen in Komponenten, di eErmittlung der Matrixelemente einschließend398
4.5.4 Auf den Rechenschablonen aufbaubare Programme fUr Digitalrechner nachPLAZA402
4.5.5 Numerische Auswerteverfahren nach Mac DUFF und CURRERI406
4.6 Betriebsmäßiges Auswuchten in zwei Ebenen mittelsnumerisch-grafischer Meßwertverarbeitung408
4.6.1 Numerisch-grafisches Meßwertkoppel-Verfahren408
4.6.2 Numerisch-grafisches Vektorverfahren nach Reutl inger-WAHRHEI T414
4.6.3 Modifiziertes numerisch-grafisches "Vektor"-Verfahren zur Berechnung vonNachverbesserungen aufgrund der Meßergebnisse beim Kontrollauf nach dem 1. Ausgleich418
4.6.4 Grafisch-numerische Meßwertverarbeitung nach THEARLE420
4.6.5 Berechnung von Nachverbesserungen mit Hilfe des von THEARLE angegebenenVerfahrens423
4.6.6 Grafisch-numerische Meßwertverarbeitung nach EL-HADI424
4.6.7 Möglichkeiten zu einem weiteren Ausbau der grafisch-numerischen Auswerteverfahrenbei der Zwei-Ebenen-Auswuchtung mittels Schwingamplituden- und Phasenmessungan zwei Lagern426
4.7 Betriebsmäßiges Auswuchten in zwei Ebenen mit Hilfe vonKomponentenmessungen an zwei Lagern und anschaulichengrafischen Auswerteverfahren427
4.7.1 Grafische Iterationsverfahren nach Schenck-HAARDT428
4.7.2 Auswuchten in zwei Ausgleichsebenen nach der TarierkoppelmethodeBLAESS-HAARDT432
4.7.3 Grafisches Iterationsverfahren auf der Grundlage der Meßwertsummen undMeßwertdifferenzen444
4.7.4 Meßwertkoppelverfahren mit rein grafischer Auswertung446
4.8 Schrifttum zum Kapitel 4449
4.8.1 Berichte, Richtlinien, Dissertationen449
4.8.2 Zeitschriftenaufsätze450
Verwendete Formelzeichen453
Sachverzeichnis459

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