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Kompendium - Schwingungsdiagnose

Der Schwingungsdiagnose liegt der einfache Zusammenhang zugrunde, dass alle mechanischen Vorgänge in Maschinen - eingeschlossen Unregelmäßigkeiten an Komponenten bis hin zu Schäden - Kraftumsetzungsprozesse zur Folge haben, die in der Maschine weitergeleitet werden und letztlich an die Gehäuseoberfläche gelangen. Sie haben periodischen Charakter, das heißt sie treten in festen Zeitabständen immer wieder auf.

Am einfachsten vorstellbar ist dies an einer lokalen Unregelmäßigkeit an einem Wälzlageraußenring. Alle Wälzkörper passieren diese schadhafte Stelle und verursachen je einen Kraftstoß. Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn an einer Getriebestufe ein Zahn nicht voll trägt. Der folgende Zahn muss die nicht übertragene Energie "auffangen", was ebenfalls einen Kraftstoß zur Folge hat.

Eine Maschine verursacht in der Regel eine Vielzahl von Einzelschwingungen, deren Summe einfach als Lärm wahrnehmbar ist. Sehr versierte Fachleute mit langer Betriebserfahrung können aus diesem Lärm mit Hilfe des Gehörs ohne Hilfsmittel den Maschinenzustand ableiten. Einem Neuling wird das kaum gelingen. Der Einsatz moderner Signalanalysetechnik erweist sich hier als brauchbares Hilfsmittel.

Ganz neu ist das nicht. Schließlich findet man schon in [N. N.; FAG Kugelfischer: Zum Erkennen der Schadensursache bei Wälzlagern. Wälzlagertechnik (1964)3, S. 19 - 21] folgenden Text: "Vielfach erkennt man Lagerschäden daran, dass sich das Laufgeräusch verändert. In diesem Fall sollte man versuchen, das Geräusch zu beschreiben, z.B. durch Angaben wie: gleichmäßig oder schwellend, periodisch oder ungleichmäßig, brummend, pfeifend, singend, klopfend. Stellt man eine regelmäßig wiederkehrende Folge von Geräuschen fest, so versuche man zu beschreiben, mit welcher Frequenz sie auftritt. ... Bei niedrigen Drehzahlen hat es sich häufig bewährt, mit einem Bleistift im Rhythmus des Geräusches auf ein Blatt Papier zu klopfen und nach einer bestimmten Anzahl von Sekunden die Punkte auszuzählen." Die moderne Maschinendiagnose nutzt dieselben Zusammenhänge. Nur sind die Werkzeuge inzwischen andere.

Anwendung findet die Schwingungsdiagnose, um folgende Phänomene zu erkennen:

Die Schwingungsdiagnose wird oft auf die Gehäuseschwingungsdiagnose reduziert, bei der also mit Hilfe eines geeigneten Sensors die Oberflächenschwingung eines Maschinengehäuses aufgezeichnet und anschließend analysiert wird. Schwingungsdiagnose kann aber auch an der sich frehenden Welle durchgeführt werden. Hier sprechen wir entsprechend der physikalischen Messgröße von der Wellenschwingungsanalyse, der Drehungleichförmigkeitsanalyse oder der Torsionsschwingungsanalyse.

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