Federn Auswuchttechnik

Band 1: Allgemeine Grundlagen, Meßverfahren und Richtlinien
2. Auflage 2011
ISBN: 978-3-642-17237-3
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 450 Seiten

Reihe: Computer Science and Engineering (German Language)

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.

Autoren/Hrsg.

Federn, Klaus

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;4
2;Inhaltsverzeichnis;6
3;Einleitung;15
4;1. Dynamik des unwuchtigen starren Körpers;18
4.1;1.1 Begriffsbestimmung der Unwucht;18
4.1.1;1. 1. 1 Kennzeichen eines ausgewuchteten Rotors;18
4.1.2;1.1.2 Bedeutung des Begriffes" Auswuchten";21
4.1.3;1.1.3 Elementare Zusammenhänge zwischen Schwerpunktsverlagerung, Fliehkraftund Unwucht;23
4.1.4;1.1.4 Einheiten der Unwucht;29
4.2;1.2 Mechanik der unwuchtigen Scheibe mit raumfesterDrehachse;30
4.2.1;1.2.1 Statik der Fliehkräfte im rotorfesten Koordinatensystem;30
4.2.2;1.2.2 Bedingungen für das Gleichgewicht der Fliehkräfte an der achsensenkrechtendünnen Scheibe mit raumfester Drehachse;32
4.2.3;1.2.3 Kennzeichen der unwuchtigen achsensenkrechten Scheibe;34
4.2.4;1.2.4 Wege zum Massenausgleich bei einer Scheibe;41
4.2.5;1.2.5 feldVergleich der Scheibe im Schwerefeld und der Scheibe im Zentrifugalkraft-;42
4.2.6;1.2.6 Anschauliche Deutung und angenäherte Berechnung der Unwuchtwirkung derschrägen, also taumelnd umlaufenden Scheibe;45
4.2.7;1.2.7StärkeBerechnung des Unwuchtmomentes einer schrägstehenden Scheibe beliebiger;50
4.2.8;1.2.8 Ersatzmassen-Systeme zur Berechnung der Massenwirkung von Scheiben, Ringen,Walzen und Zylindern;53
4.3;1.3 Statik der Fliehkräfte und Unwuchten am allgemeingestalteten starren Rotor;56
4.3.1;1.3.1 Zwei komplementäre Unwuchten als wuchttechnisch wichtigste Zusammenfassungaller Unwuchten im Rotor;56
4.3.2;1.3.2 Übertragung von komplementären Unwuchten auf andere Radial-Ebenen;58
4.3.3;1.3.3 Allgemeine und spezielle Bedingungen für das Gleichgewicht der Fliehkräfteam Rotor mit raumfester Drehachse;60
4.3.4;1.3.4 Zusammenfassung aller Rotorunwuchten zu einer Unwuchtdyname, bestehendaus Unwucht-Resultierender und Unwuchtpaar;68
4.3.5;1.3.5 Übergang von zwei komplementären Unwuchten zu Unwuchtresultierenderund Unwuchtpaar;73
4.3.6;1.3.6 Überblick über die Darstellungsmöglichkeiten für die Unwuchten eines Rotors;75
4.4;1.4 Schwerpunktsverlagerung und Winkelverlagerungder zentralen Hauptträgheitsachse unter dem Einfluß einerEinzelunwucht;80
4.4.1;1.4.1 Ableitung der Berechnungsformeln für die Winkelverlagerung der Haupttrl:lgheitsachse;80
4.4.2;1.4.2 Der Taumelpunkt als Schwingmittelpunkt der freien räumlichen Bewegung einesWuchtkörpers mit einer einzelnen Übermasse;85
4.4.3;1.4.3 Wirkung einer Einzelunwucht an einem "Kugelkreisel";87
4.5;1.5 Kinematik der Achsenschwingungen eines unwuchtigenRotors;89
4.5.1;1.5.1 Schwingungen der Lager als Informationsquelle;89
4.5.2;1.5.3 Die geradlinige harmonische Schwingbewegung und ihre Darstellung durchdie erzeugende Kreisbewegung;91
4.5.3;1.5.4 Harmonische Schwingbewegung der Rotarachse in einer Ebene;95
4.6;1.6 Kinetik des unwuchtigen Rotors als Grundlage der Unwuchtmessung;98
4.6.1;1.6.1 Schwingungen als Informationsquelle für Unwuchten;98
4.6.2;1.6.2 Ableitung der Bewegungsgleichungen für den unwuchtigen Rotor für einenFreiheitsgrad;98
4.6.3;1 .6.3 Kräfte-G leichgewicht bei verschiedenen Schwingungszuständen mit einemFreiheitsgrad;101
4.6.4;1.6.4 Ortskurve der komplexen Amplitude der Schwingbewegung mit einem Freiheitsgrad;103
4.6.5;1.6.5 Freguenzgang des Vergrößerungsfaktors und des Phasenverschiebungswinkelsfür ein System mit einem Freiheitsgrad;103
4.6.6;1.6.6 Kinetik der Wuchtkörperschwingungen in einer Ebene (Rotor mit zwei Freiheitsgraden);105
4.6.7;1.6.7 Bewegungs-Differentialgleichungen der räumlichen Bewegung der Schaftachseeines unwuchtigen Rotors in gleichgerichtet-anisotropen Lagern ohne Dämpfung;110
4.6.8;1.6.8 Verallgemeinerte Bewegungsgleichungen des starren Rotors für beliebige Lageranisotropieund beliebige radiale Meßrichtungen für die Lagerschwingungen;112
4.7;1.7 Zusammenfassung des Kapitels "Dynamik des unwuchtigenstarren Körpers";113
4.7.1;1.7.1 Statik der Fliehkräfte am Rotor mit raumfester Drehachse;113
4.7.2;1.7.2 Kinematik der Achsenschwingungen und Lagerschwingungen eines unwuchtigenRotors;116
4.7.3;1.7.3 Kinetik der Unwuchtschwingungen;117
4.8;1.8 Auszüge aus ISO-Normen und DIN-Normen;120
4.8.1;1.8.1 Auszug aus DIN 1311 Blatt 1, Ausg. Febr. 1974, Schwingungslehre, KinematischeBegriffe;120
4.8.2;1.8.2 Auswucht-Terminologie für Kapitell in Anlehnung an die internationale NormISO 1925-1974 (E, F) "Balancing-Vocabulary", 1. Ausg. von 1974 - 11 - 01;125
4.9;1.9 Schrifttum zum Kapitel 1;141
4.9.1;1.9. 1 Allgemeines Schrifttum zur Schwingungstechnik, abschnittweise Fragen derAuswuchttechnik behandelnd;141
4.9.2;1.9.2 Lehrbücher, Monografien und Handbuchbeiträge;142
4.9.3;1.9.3 Dissertationen, Berichte, Richtlinien und Normen;142
4.9.4;1.9.4 Ze itschri ftenaufsätze;144
5;2. Methodik der dynamischen Unwuchtmeßverfahren;147
5.1;2.1 Überblick über Meßprobleme und Meßverfahren;147
5.1.1;2.1.1 Meßinformationen für das Auswuchten in zwei Lagern;147
5.1.2;2.1.2 Verarbeitung der Meßinformationen;149
5.1.3;2.1.3 Problem der Siebung;150
5.1.4;2.1.4 Möglichkeiten für die Unwuchtanzeige;152
5.1.5;2.1.5 Kalibrieren der Anzeigeinstrumente;154
5.2;2.2 Beschreibung und Analyse der Methoden zur Trennung derUnwuchtanzeigen tür die beiden Ausgleichsebenen;155
5.2.1;2.2.1 Problemdarstellung;155
5.2.2;2.2.2 Getrennte Ermittlung von Unwuchtresultierender und Unwuchtpaar;156
5.2.3;2.2.3 Wechselpendelverfahren (Doppelpendelverfahren) nach LAWACZECKHEIDEBROEK;161
5.2.4;2.2.4 Wechselpendelverfahren mit mechanischem Rahmen (nach HEYMANN);165
5.2.5;2.2.5 Schwi ngwegmessung inden Stoßmi ttelpunkten des eben schwi ngenden dämpfungsfreien Systems;168
5.2.6;2.2.6 Schwingwegmessung an den Lagern und Ebenentrennung mittels elektrischerAnalogie zur Stoßmittelpunktmessung;170
5.2.7;2.2.7 Schwingkraftmessung an den Lagern und Ebenentrennung mittels elektrischerÜber! agerungssc ha Itung;173
5.3;2.3 Methoden zur Messung der Unwuchtgröße;174
5.3.1;2.3.1 Auslaufverfahren mit Schwingungsaufzeichnung im Resonanzdurchgang;174
5.3.2;2.3.2 Größen- und Wi nkellagenmessung mi tte Is Kompensationsei nrichtungen amWuchtkörper;178
5.3.3;2.3.3 Kompensations-Maschinen zur Größen- und Winkellagenmessung mittels mechanischeroder elektro-magnetischer Kompensation der Unwuchtkräfte;179
5.3.4;2.3.4 Direkt anzeigende Auswuchtmaschinen mit Messung im unterkritischen Lauf(kraftmessende Maschi nen);189
5.3.5;2.3.5 Direkt anzeigende Auswuchtmaschinen mit Messung im überkritischen Lauf(wegmessende Maschinen);191
5.4;2.4 Messung der Unwuchtwinkellage - Wege zur Phasenwinkelbestimmungmechanischer Schwingungen;197
5.4.1;2.4.1 Bedeutung der Phasenwinkelbestimmung im Rahmen der Schwingungsmeßtechnik- Einteilung der Phasenwinkelmeßverfahren in Gruppen;197
5.4.2;2.4.2 Stroboskopische Phasen meßverfahren;200
5.4.3;2.4.3 Laufzeitverfahren zur unmittelbaren Phasenwinkelanzeige;208
5.4.4;2.4.4 Oszi Ilografische Verfahren mit Phasenmarkierung;212
5.4.5;2.4.5 Oszi Ilografische Di agramm-Verfahren;216
5.4.6;2.4.6 Kompensationsverfahren mit Kompensation der Unwuchtkräfte;221
5.4.7;2.4.7 Integrierende Überlagerungsverfahren mit additiver Überlagerung;221
5.4.8;2.4.8 Mu Itipl ikative Überlagerungsverfahren;223
5.5;2.5 Das Wattmeter-Verfahren und seine Bedeutung tür dietrequenzselektive Messung;228
5.5.1;2.5.1 Eigenschaften des Wattmeter-Verfahrens;228
5.5.2;2.5.2 Meßprinzip;230
5.5.3;2.5.3 Gerate und Verfahren zur wattmetrischen Messung von Unwuchtschwingungen;232
5.5.4;2.5.4 Existenz ei ner wattmetrischen Winkellagenanzeige für gegen Nu 1I gehendeUnwuchten;234
5.5.5;2.5.5 Aufbau wattmetrischer Vektormesser;238
5.5.6;2.5.6 Komponenten-Ablesung am Vektormesser;241
5.5.7;2.5.7 Vektorablesung mittels drehbarem Phasengeber;243
5.5.8;2.5.8 Instrumentelles" Abfragen" der Wattmeteranzeige;244
5.6;2.6 Auszüge aus ISO-Normen;247
5.6.1;2.6. I Terminologie der Auswuchtverfahren in Anlehnung an die internationale NormISO 1925 - 1974 (E, F) Balancing-VocabularYI 1. Ausg. vom 1974 - 11 - 01;247
5.6.2;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
5.7;2.7 Schrifttum zum Kapitel 2;263
5.7.1;2.7.1 Lehrbücher, Monografien und Handbuchbeiträge;263
5.7.2;2.7.2 Dissertationen, Berichte, Richtlinien und Normen;264
5.7.3;2.7.3 Zei tschriftenaufsätze;264
6;3. Erfahrungswerte, Richtlinien und Prüfmethodenfür die Auswuchtgenauigkeit;270
6.1;3.1 Deutungen des Begriffes Auswuchtgenauigkeit;270
6.1.1;3.1.1 Technische und wirtschaftliche Bedeutung allgemein anerkannter Richtlinienfür die Auswuchtgenauigkeit;270
6.1.2;3.1.2 Beispiel fUr mögliche Anzeige- und Maschinenfehler;272
6.1.3;3.1.3 Die Auswuchtgenauigkeit als Kennzeichen für einen ausgewuchteten Rotor undals Kennzeichen für eine Auswuchtmaschine;273
6.2;3.2 Kenngrößen der Genauigkeit einer Auswuchtmaschine;275
6.2.1;3.2.1 Auswuchtfehlergrenze und Meßfehlergrenze;275
6.2.2;3.2.2 Empfindlichkeit der Anzeige;279
6.2.3;3.2.3 EinflUsse auf die Auswuchtgenauigkeit;280
6.2.4;3.2.4 Abhängigkeit der Meßempfindlichkeit von Rotorgewicht, Drehzahl und Meß-;282
6.2.5;3.2.5 Abhängigkeit der Meßgenauigkeit von der Unwuchtgröße;284
6.2.6;3.2.6 Gegenseitige Beeinflussung der Ausgleichsebenen;285
6.3;3.3 Erforderliche Auswuchtgüte und Unwuchttoleranzen;286
6.3.1;3.3.1 Überbl ick über bisher aufgestellte Richtl inien;286
6.3.2;3.3.2 Grund lagen sinnvoll gruppierter Unwuchttoleranzen;287
6.4;3.4 Abhängigkeit der erzielbaren Auswuchtgüte von denRotoreigenschaften;292
6.4.1;3.4. I Lage der Ausgleichsebenen;292
6.4.2;3.4.2 Großer Windwiderstand des Rotors;293
6.4.3;3.4.3 Schlechte Kupplungsmöglichkeit fUr den Antrieb;295
6.4.4;3.4.4 Wuchtkörper ohne eigene Lagerstellen;296
6.4.5;3.4.5 Vagabundierende Unwuchten;296
6.4.6;3.4.6 Paßfeder-Feh ler;297
6.4.7;3.4.7 Unberücksichtigte Rotorverformungen in Abhängigkeit von der Drehzahl;297
6.5;3.5 Fehlermöglichkeiten bei ungeeigneter Aufnahme des Rotors;298
6.5.1;3.5. I Durch Lagerzwangskräfte vorgetäuschte Unwucht;298
6.5.2;3.5.2 Scheinunwuchten infolge magnetischer Kräfte;299
6.5.3;3.5.3 Unwuchten durch Wälzlagerhöhenschlag;299
6.5.4;3.5.4 Unwuchten durch Wälzlager-Axialschlag;300
6.5.5;3.5.5 Unwuchten durch betriebsfremde Lagerung;302
6.5.6;3.5.6 Meßunsicherheit bei unrunden Lagerstellen;303
6.6;3.6 Vergleichende Auszüge aus Normen und Richtlinien;305
6.6.1;3.6.1 Auszüge aus 150-1940 "Balance Qual ity of Rotating Rigid Bodies", 1973;305
6.6.2;3.6.2 Auszüge aus Richtlinie VDI 2060 "Beurteilungsmaßstäbe für den Auswuchtzustandroti erender starrer Körper", 1966;306
6.7;3.7 Ergänzendes Schrifttum zum Kapitel 3;331
6.7.1;3.7.1 Normen und Richtlinien;331
6.7.2;3.7.2 Monografien und Forschungsberichte;331
6.7.3;3.7.3 Zeitschriftenaufsätze;331
7;4. Auswuchten an betriebsmäßig aufgestelltenMaschinen an Ort und Stelle;333
7.1;4.1 Problematik des betriebsmäßigen Auswuchtens;333
7.1.1;4.1.1 Vortei le und Nachtei le des Auswuchtens an Ort und Stelle;333
7.1.2;4.1.2 Überblick über die Anforderungen und die möglichen Meß- und Auswertever-;335
7.1.3;4.1.3 Prinzip des Tarierkoppel-Verfahrens von BLAESS;338
7.1.4;4.1.4 Meßbedingungen fUr das systematische Auswuchten in zwei Ebenen;338
7.2;4.2 Betriebsmäßiges Auswuchten in einer Ebene mit einfachstenGeräten der Schwingungsmeßtechnik;340
7.2.1;4.2.1 Formulierung der Aufgabe für das Auswuchten in einer Ebene;340
7.2.2;4.2.2 Einebenen-Vierpunkt-Verfahren von Schenck (Grafische Auswertung);342
7.2.3;4.2.3 Grafisches Einebenen-Vierpunkt-Verfahren mit harmonischer Analyse der Meßwertquadrate;345
7.2.4;4.2.4 Einebenen-" Zweipunkt" -Verfahren mit grafischer Auswertung nachDEN HARTOG;347
7.2.5;4.2.5 Einebenen-Dreipunkt-Verfahren mit grafischer Auswertung nach SEI BERT;349
7.2.6;4.2.6 Vierpunkt-Komponenten-Verfahren mit grafischer Auswertung nach BLAESS;352
7.2.7;4.2.7 Ei nebenen-Vi erpunkt-Verfahren mi t programmierbarer numerischer Auswertung;355
7.2.8;4.2.8 Einebenen-Mehrpunkt-Verfahren mit programmierbarer harmonischer Analyse;360
7.2.9;4.2.9 Ei nebenen-Dreipunkt-Verfahren mi t programmierbarer numerischer Auswertung;363
7.3;4.3 Betriebsmäßiges Auswuchten in einer Ebene mitSchwingungs-Amplituden- und -Phasenmessung oderSchwingungsmessung in Komponenten;365
7.3.1;4.3.1 Komponenten-Verfahren zum georteten Ausgleich mit grafischer Auswertungnach Schenck-HAARDT;366
7.3.2;4.3.2 Komponenten-Verfahren mit numerisch-grafischer Auswertung;367
7.3.3;4.3.3 Vektor-Verfahren zum eolaren Ausgleich mit grafischer Auswertung nachSchenck-HAARDT;369
7.3.4;4.3.4 Komponenten-Verfahren mit programmierbarer numerischer Auswertung;370
7.3.5;4.3.5 Vektor-Verfahren mit programmierbarer numerischer Auswertung;371
7.4;4.4 Gleichungen für das betn-ebsmäßige Auswuchten in zweiEbenen mit Messungen an zwei Lagern in drei Meßläufen;372
7.4.1;4.4.1 Analyse der Aufgabe und Grundprinzip der Meßwertverarbeitung;372
7.4.2;4.4.2 Grundgleichungen in komplexer Schreibweise fUr das betriebsmlißige Auswuchtenin zwei Ebenen;377
7.4.3;4.4.3 Gleichungen fUr das betriebsmäßige Auswuchten in zwei Ebenen mit Hi Ife vonKomponentenmessung an zwei Lagern;382
7.4.4;4.4.4 Vereinfachte Gleichungen für die numerische Auswertung mit einem Minimumvon Programmschritten;387
7.4.5;4.4.5 Überblick Uber die Verfahren zur Meßwertverarbeitung beim betriebsmtlßigenAuswuchten in zwei Ebenen;389
7.4.6;4.4.6 Anzahl der erforderlichen Korrekturschritte beim Auswuchten unter Betriebsbedingungen;390
7.5;4.5 Programmierbare Verfahren für die numerische Ermittlungvon Unwuchtkorrekturen in zwei Ebenen;392
7.5.1;4.5.1 Einfache Rechenschablonen für Betriebswuchtungen mit Ermittlung der Unwuchtkorrekturenin Komponenten;392
7.5.2;4.5.2 Einfache Rechenschablone für die numerische Berechnung von Nachverbesserungennach dem ersten Ausgleich;395
7.5.3;4.5.3 Erweiterte Rechenschablonen für Betriebswuchtungen in Komponenten, di eErmittlung der Matrixelemente einschließend;398
7.5.4;4.5.4 Auf den Rechenschablonen aufbaubare Programme fUr Digitalrechner nachPLAZA;402
7.5.5;4.5.5 Numerische Auswerteverfahren nach Mac DUFF und CURRERI;406
7.6;4.6 Betriebsmäßiges Auswuchten in zwei Ebenen mittelsnumerisch-grafischer Meßwertverarbeitung;408
7.6.1;4.6.1 Numerisch-grafisches Meßwertkoppel-Verfahren;408
7.6.2;4.6.2 Numerisch-grafisches Vektorverfahren nach Reutl inger-WAHRHEI T;414
7.6.3;4.6.3 Modifiziertes numerisch-grafisches "Vektor"-Verfahren zur Berechnung vonNachverbesserungen aufgrund der Meßergebnisse beim Kontrollauf nach dem 1. Ausgleich;418
7.6.4;4.6.4 Grafisch-numerische Meßwertverarbeitung nach THEARLE;420
7.6.5;4.6.5 Berechnung von Nachverbesserungen mit Hilfe des von THEARLE angegebenenVerfahrens;423
7.6.6;4.6.6 Grafisch-numerische Meßwertverarbeitung nach EL-HADI;424
7.6.7;4.6.7 Möglichkeiten zu einem weiteren Ausbau der grafisch-numerischen Auswerteverfahrenbei der Zwei-Ebenen-Auswuchtung mittels Schwingamplituden- und Phasenmessungan zwei Lagern;426
7.7;4.7 Betriebsmäßiges Auswuchten in zwei Ebenen mit Hilfe vonKomponentenmessungen an zwei Lagern und anschaulichengrafischen Auswerteverfahren;427
7.7.1;4.7.1 Grafische Iterationsverfahren nach Schenck-HAARDT;428
7.7.2;4.7.2 Auswuchten in zwei Ausgleichsebenen nach der TarierkoppelmethodeBLAESS-HAARDT;432
7.7.3;4.7.3 Grafisches Iterationsverfahren auf der Grundlage der Meßwertsummen undMeßwertdifferenzen;444
7.7.4;4.7.4 Meßwertkoppelverfahren mit rein grafischer Auswertung;446
7.8;4.8 Schrifttum zum Kapitel 4;449
7.8.1;4.8.1 Berichte, Richtlinien, Dissertationen;449
7.8.2;4.8.2 Zeitschriftenaufsätze;450
8;Verwendete Formelzeichen;453
9;Sachverzeichnis;459