1. Problembeschreibung & Anwendungsbereich
Dieser Leitfaden dient der systematischen Diagnose und Behebung von übermäßigen Vibrationen an rotierenden Maschinen. Übermäßige Vibrationen sind ein kritischer Indikator für Maschinenschäden und können zu vorzeitigem Ausfall, erhöhten Wartungskosten, Energieverlusten und Sicherheitsrisiken führen. Er richtet sich an Instandhaltungstechniker, Zuverlässigkeitsingenieure und Instandhaltungsleiter im DACH-Fertigungssektor.
Betroffene Maschinentypen:
- Pumpen (Kreiselpumpen, Verdrängerpumpen)
- Ventilatoren und Gebläse (Axial-, Radialventilatoren)
- Elektromotoren und Generatoren
- Kompressoren (Kolben-, Schraubenkompressoren)
- Getriebe und Getriebemotoren
- Spindeln und Werkzeugmaschinen
Schweregradklassifizierung von Vibrationen (gemäß DIN ISO 10816-1):
Die Bewertung des Maschinenzustands erfolgt anhand der gemessenen Effektivwerte (RMS) der Schwinggeschwindigkeit in mm/s.
| Zone | Zustand | Schwinggeschwindigkeit (mm/s RMS) | Maßnahme |
|---|---|---|---|
| A | Neu / Gut | ≤ 1,12 | Keine sofortige Aktion erforderlich. Überwachung fortsetzen. |
| B | Akzeptabel | 1,12 – 2,8 | Maschine ist betriebsbereit. Langfristige Überwachung für Trendanalyse. |
| C | Grenzwertig | 2,8 – 7,1 | Betrieb möglich, jedoch umgehende Diagnose und Behebung des Fehlers planen. Kritischer Bereich. |
| D | Kritisch | > 7,1 | Maschine sollte schnellstmöglich außer Betrieb genommen werden, um größere Schäden oder Ausfälle zu vermeiden. Sofortige Fehlerbehebung erforderlich. |
Diese Werte sind allgemeine Richtlinien. Spezifische Maschinentypen und Betriebsbedingungen können abweichende Grenzwerte erfordern. Konsultieren Sie stets die Herstellerangaben und Normen wie VDI 2056 oder DIN ISO 10816 für detailliertere Klassifikationen.
2. Sicherheitshinweise
GEFAHR! Die Arbeit an rotierenden Maschinen birgt erhebliche Sicherheitsrisiken. Die Nichteinhaltung von Sicherheitsvorschriften kann zu schweren Verletzungen oder tödlichen Unfällen führen. Beachten Sie stets die folgenden Maßnahmen:
- Ausschalten und Sichern (LOTO): Vor dem Zugriff auf mechanische Komponenten MUSS die Maschine gemäß DIN EN ISO 14118 spannungsfrei geschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert (Lockout/Tagout, LOTO) werden. Prüfen Sie die Spannungsfreiheit mit geeigneten Messmitteln.
- Restenergie: Beachten Sie stets mögliche Restenergien (rotierende Massen, gespeicherte Druckenergie in Hydraulik/Pneumatik, Federn, thermische Energie). Entladen/Entspannen Sie diese vor Beginn der Arbeiten.
- Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Tragen Sie IMMER die vorgeschriebene PSA: Schutzhelm (EN 397), Sicherheitsschuhe (EN ISO 20345), Schutzhandschuhe (EN 388), Schutzbrille (EN 166) und bei Lärmexposition Gehörschutz (EN 352).
- Bewegliche Teile: Halten Sie stets einen Sicherheitsabstand zu rotierenden Teilen. Die Vibrationsanalyse unter Betrieb kann erforderlich sein, muss aber nur von geschultem Personal mit extremer Vorsicht durchgeführt werden.
- Heißflächen: Achtung vor heißen Oberflächen an Motoren, Getrieben oder Pumpengehäusen. Verbrennungsgefahr!
- Gefahrstoffe: Beachten Sie den sicheren Umgang mit Schmierstoffen, Kühlschmierstoffen und Reinigungsmitteln gemäß Sicherheitsdatenblatt.
3. Benötigte Diagnosewerkzeuge
| Werkzeug | Spezifikation / Modell | Messbereich | Verwendungszweck |
|---|---|---|---|
| Schwingungsmessgerät / FFT-Analysator | IEPE-kompatibel, 3-Achsen-Sensor, min. 20 kHz Frequenzbereich | 0,1 mm/s bis 500 mm/s (RMS), 0 Hz bis 10 kHz (FFT) | Erfassung von Gesamtschwingungspegeln und Frequenzspektren zur Fehleridentifikation. |
| Laser-Ausrichtsystem | Messgenauigkeit ± 0,001 mm | Wellen Ø 20 mm bis 500 mm | Präzise Überprüfung und Korrektur von Wellenversatz (radial, axial, winklig). |
| Stroboskop | Blitzfrequenz bis 10.000 U/min (600.000 Blitze/min) | 100 bis 30.000 U/min | Visuelle Überprüfung von rotierenden Teilen bei Betrieb, z.B. Rissbildung, loses Material. |
| Thermografie-Kamera | Auflösung min. 320×240, thermische Empfindlichkeit < 0,05 K | -20 °C bis +650 °C | Erkennung von Heißläufern (Lager, Kupplungen, Motorenwicklung), die Vibrationen verursachen können. |
| Präzisions-Messuhr mit Magnetstativ | Messbereich 0-10 mm, Ablesegenauigkeit 0,01 mm | Überprüfung von Rundlauf, Axialspiel, Wellenverbiegung, Geometrieabweichungen. | |
| Multimeter | CAT III 1000V, RMS-Messung | Spannung (V), Strom (A), Widerstand (Ω) | Prüfung von Elektromotoren (Wicklungsschluss, Phasenungleichgewicht), Sensorfunktionen. |
| Endoskop / Video-Endoskop | Sonde Ø 6 mm, Länge 1 m, LED-Beleuchtung | Visuelle Inspektion schwer zugänglicher Bereiche (Getriebeinnenraum, Lager). |
4. Checkliste zur Erstbeurteilung
Bevor Sie mit der eigentlichen Diagnose beginnen, ist eine sorgfältige Erfassung der initialen Zustandsdaten unerlässlich. Dies hilft, den Problemkontext zu verstehen und die Diagnose zu fokussieren.
| Beobachtung / Aufzeichnung | Details |
|---|---|
| Betriebsbedingungen | Lastzustand (voll, Teillast, Leerlauf), Drehzahl, Temperatur, Druck, Fördermenge. |
| Geräuschkulisse | Beschreiben Sie auffällige Geräusche: Schleifen, Klopfen, Heulen, Brummen. |
| Visuelle Inspektion | Sichtbare Risse, Verfärbungen, loses Material, Leckagen, Korrosion, ungewöhnliche Bewegung. |
| Alarmhistorie | Vorhandene Meldungen im Maschinensteuerungssystem, Überwachungssystem oder Protokollbuch. |
| Letzte Wartungsarbeiten | Datum und Art der letzten Wartung (Lagerwechsel, Ausrichtung, Ölwechsel, etc.). Mögliche Fehlerquelle. |
| Messwerte (vorhanden) | Letzte Schwingungsmessung, Stromaufnahme, Temperaturdaten. |
| Umgebungsbedingungen | Temperatur, Feuchtigkeit, Staubbelastung, Vibrationen aus der Umgebung. |
5. Systematischer Diagnose-Flussplan
Dieser Flussplan leitet Sie durch die schrittweise Analyse der Vibrationsdaten, beginnend mit dem Frequenzspektrum, um die wahrscheinlichste Fehlerursache zu isolieren. Basierend auf DIN ISO 13373-3.
- Gesamtschwingungsmessung:
- Messen Sie den Gesamtschwingungspegel (RMS) an allen relevanten Lagerstellen der Maschine und des Antriebsstrangs.
- Vergleichen Sie die Werte mit der Schweregradklassifizierung (DIN ISO 10816-1, Zone C/D).
- WICHTIG: Überschreiten die Werte Zone D, Maschine sofort außer Betrieb nehmen!
- Frequenzspektrumanalyse (FFT):
- Nehmen Sie Schwingungsspektren mit dem FFT-Analysator auf. Achten Sie auf signifikante Peaks.
- Identifizieren Sie die Grunddrehfrequenz (1X Drehzahl, FR).
- IF dominante Amplitude bei 1X FR:
- Überprüfen Sie auf Unwucht:
- Hohe Amplitude bei 1X FR, oft radial dominant, tendenziell phasenkonsistent.
- Symptom: Erhöhte Schwingung, die mit der Drehzahl quadratisch ansteigt.
- Überprüfen Sie auf Wellenversatz (Kupplungsfehler):
- Hohe Amplitude bei 1X FR, oft begleitet von 2X FR, je nach Art des Versatzes (parallel, winklig).
- Symptom: Hohe Vibrationen in axialer und/oder radialer Richtung.
- Überprüfen Sie auf lose Teile (strukturelle oder mechanische Lockerung):
- Kann sich als 1X FR, 2X FR oder höhere Harmonische zeigen, oft mit “Rauschen” oder instabilen Amplituden.
- Symptom: Vibrationen, die bei Belastung oder Drehzahlwechsel variieren.
- Überprüfen Sie auf Unwucht:
- IF dominante Amplitude bei 2X FR:
- Überprüfen Sie auf Wellenversatz (Kupplungsfehler):
- Sehr häufiges Zeichen für parallelen oder kombinierten Versatz.
- Symptom: Hohe Vibrationen radial, oft höher als 1X FR.
- Überprüfen Sie auf lose Teile (strukturelle oder mechanische Lockerung):
- Kann ein Symptom für eine lose Lagerung, Fundament oder Gehäuseteile sein.
- Überprüfen Sie auf Wellenversatz (Kupplungsfehler):
- IF Amplitude bei Frequenzen > 2X FR oder spezifische Hochfrequenzmuster:
- Überprüfen Sie auf Lagerdefekte (Wälzlager):
- Spezifische Frequenzen (BPFI, BPFO, BSF, FTF) als Peaks mit Harmonischen und Seitenbändern.
- Symptom: Oft hohes Frequenzspektrum, “Rauschen” im Spektrum, möglicherweise mit diskreten Tönen.
- Überprüfen Sie auf Getriebeschäden:
- Zahneingriffsfrequenzen (GMF) mit Seitenbändern (Drehzahl).
- Symptom: Oft lautes, klapperndes oder heulendes Geräusch.
- Überprüfen Sie auf Resonanz:
- Eine Eigenfrequenz der Struktur liegt nahe einer Erregerfrequenz (1X, 2X, Getriebe- oder Lagerfrequenz).
- Symptom: Sehr hohe Schwingamplitude bei einer bestimmten Frequenz, die oft nicht mit typischen Fehlerfrequenzen übereinstimmt, oder sich stark bei Drehzahländerung verstärkt/abschwächt.
- Überprüfen Sie auf elektrische Fehler (Motoren):
- Kann sich als 2X Netzfrequenz (100 Hz oder 120 Hz) oder Polpassierfrequenzen zeigen.
- Symptom: Brummen, ggf. auch erhöhte Temperatur des Motors.
- Überprüfen Sie auf Lagerdefekte (Wälzlager):
- IF Vibrationen bei Teillast oder Laständerung zunehmen:
- Überprüfen Sie auf Kavitation (Pumpen):
- Breitbandiges Rauschen bei niedrigen Frequenzen, begleitet von höherfrequenten Komponenten.
- Symptom: “Kiesgeräusch”, oft in Pumpen und Ventilatoren.
- Überprüfen Sie auf Strömungsinduzierte Vibrationen (Pumpen/Ventilatoren):
- Kann breitbandig oder bei spezifischen Frequenzen auftreten, oft nicht synchron zur Drehzahl.
- Überprüfen Sie auf Kavitation (Pumpen):
6. Fehler-Ursachen-Matrix
Diese Matrix fasst die häufigsten Vibrationssymptome und deren wahrscheinlichsten Ursachen zusammen, basierend auf dem Frequenzspektrum.
Vibrations-Signatur / Symptom Wahrscheinliche Ursachen (nach Priorität) Diagnosetest Erwartetes Ergebnis bei Bestätigung der Ursache Hohe 1X Drehzahl (FR) radial 1. Unwucht
2. Wellenversatz (radial)
3. Strukturelle Lockerung
4. ExzentrizitätDynamisches Auswuchten, Laser-Ausrichtung, Messuhrprüfung der Wellenlage, Fundamentinspektion. Phasenkonsistenz 1X an Wellenschultern, hoher Versatzwert, sichtbare Gehäuselockerung, hohes Rundlaufspiel. Hohe 2X Drehzahl (2FR) radial 1. Wellenversatz (parallel oder winklig)
2. Mechanische Lockerung (Lager, Fundament)
3. Exzentrizität (elliptische Welle)Laser-Ausrichtung, Messuhrprüfung des Wellenrundlaufs, Prüfung der Verschraubungen (Fundament, Lager). Hoher Parallel- oder Winkelversatz, loses Lager, hohe Rundlaufabweichung. Hohe 1X & 2X Drehzahl (FR & 2FR) axial 1. Wellenversatz (winklig)
2. Geknickte WelleLaser-Ausrichtung, Messuhrprüfung des Wellenrundlaufs (axial). Hoher Winkelversatz, axialer Schlag der Welle. Peaks bei Lagerfrequenzen (BPFI, BPFO, BSF, FTF) 1. Lagerschaden (Wälzlager)
2. Unzureichende Schmierung
3. Unsachgemäße MontageFFT-Analyse mit Lagerfrequenzerkennung, Ölanalyse, Endoskopie. Klare Peaks bei theoretischen Lagerfrequenzen mit Harmonischen und Seitenbändern, erhöhte Temperaturen. Hohe 1X, 2X, 3X, … FR (Harmonische) 1. Mechanische Lockerung (Gehäuse, Fundament)
2. Übermäßiger Wellenversatz (schwere Formen)
3. Resonanz einer strukturellen KomponenteStruktur-Schwingungsanalyse, Schlagversuch (Modalanalyse), Überprüfung der Verschraubungen. Lose Fundamentbolzen, Risse in der Struktur, Erregung einer Eigenfrequenz. Breitbandiges Rauschen, erhöhte Frequenzen 1. Kavitation (Pumpen, Ventilatoren)
2. Reibung
3. Strömungsinduzierte VibrationenGeräuschprüfung, Prozessdatenanalyse (Druck, Fördermenge), Thermografie. Typisches “Kiesgeräusch”, erhöhte Temperatur durch Reibung, instabile Prozessparameter. Peaks bei Zahneingriffsfrequenz (GMF) mit Seitenbändern 1. Getriebeschaden (Zahnabnutzung, Bruch)
2. Getriebeversatz
3. Lagerschäden im GetriebeFFT-Analyse, Ölanalyse mit Verschleißpartikelanalyse, Endoskopie. Peaks bei GMF und deren Harmonischen, Seitenbänder bei Wellendrehzahl, Metallpartikel im Öl. Sehr hohe Amplitude bei einer bestimmten Frequenz, die nicht direkt FR oder 2FR ist 1. Resonanz (Eigenfrequenz der Struktur)
2. Lose Teile (die bei einer bestimmten Frequenz angeregt werden)Hochlauf-/Auslaufmessung (Waterfall-Diagramm), Schlagversuch, Amplitudenvariation mit Drehzahl. Schwingungsamplitude steigt dramatisch an, wenn Erregerfrequenz Eigenfrequenz erreicht; Frequenz bleibt konstant. 7. Ursachenanalyse für jeden Fehler
7.1 Unwucht (Balancestörung)
Ursache: Eine ungleichmäßige Massenverteilung um die Rotationsachse. Dies kann durch Fertigungstoleranzen, Materialablagerungen (z.B. Schmutz auf Lüfterflügeln), Erosion, Korrosion oder unsachgemäße Reparaturen entstehen. Unwucht ist die häufigste Ursache für 1X-Schwingungen.
Bestätigung: Die Schwingungsamplitude bei 1X Drehzahl (FR) ist signifikant und nimmt mit dem Quadrat der Drehzahl zu. Die radiale Vibration ist dominant und die Phase der Schwingung bleibt über mehrere Messungen an derselben Messstelle relativ konstant (Phasenkonsistenz). Eine dynamische Auswuchtung vor Ort oder auf einer Auswuchtmaschine bestätigt die Unwucht und ermöglicht deren Korrektur.
Schäden: Führt zu erhöhter Belastung von Lagern und Wellen, vorzeitigem Lagerverschleiß, Rissbildung in Wellen und Gehäusen, Lockerung von Fundamentschrauben und erhöhter Energieverbrauch durch Reibung und Verlustleistung. Kann zu katastrophalen Ausfällen führen.
7.2 Wellenversatz (Misalignment)
Ursache: Die Rotationsachsen von zwei gekuppelten Maschinen sind nicht exakt kollinear. Dies kann paralleler Versatz (Achsen parallel, aber verschoben), Winkelversatz (Achsen kreuzen sich), oder eine Kombination aus beidem sein. Ursachen sind ungenaue Montage, thermische Ausdehnung, Fundamentdeformationen oder falsche Unterlegscheiben.
Bestätigung: Zeigt sich im Spektrum typischerweise durch hohe 1X FR und 2X FR Amplituden, oft in radialer und/oder axialer Richtung. Bei Winkelversatz dominiert 1X FR axial. Bei Parallelversatz dominiert 2X FR radial. Die Phasendifferenz zwischen den Messstellen kann wichtige Hinweise geben. Eine Laser-Ausrichtungsmessung liefert präzise Werte des Versatzes.
Schäden: Übermäßige Belastung der Kupplung, Lager, Dichtungen und Wellen. Dies führt zu vorzeitigem Verschleiß, erhöhter Betriebstemperatur, erhöhter Energieverbrauch und möglichen Wellenbrüchen. Eine fehlerhafte Ausrichtung kann die Lebensdauer von Komponenten um ein Vielfaches reduzieren.
7.3 Lagerschäden (Wälzlager)
Ursache: Verschleiß oder Beschädigung der Wälzlagerkomponenten (Laufringe, Wälzkörper, Käfig). Häufige Ursachen sind unzureichende Schmierung, Kontamination, Überlastung, unsachgemäße Montage (Schläge, Überhitzung), elektrische Entladungen oder Materialermüdung.
Bestätigung: Die FFT-Analyse ist das primäre Werkzeug. Lagerschäden erzeugen charakteristische Frequenzen (BPFI – Ball Pass Frequency Inner Race, BPFO – Ball Pass Frequency Outer Race, BSF – Ball Spin Frequency, FTF – Fundamental Train Frequency) im Hochfrequenzbereich, oft begleitet von Harmonischen und Seitenbändern (Modulation durch Drehzahl). Eine thermische Kamera kann erhöhte Lagertemperaturen anzeigen. Eine Ölanalyse (falls Schmieröl vorhanden) kann Verschleißpartikel nachweisen.
Schäden: Führt zu erhöhter Reibung, Hitzeentwicklung, Materialermüdung und schließlich zum Bruch des Lagers. Ein Lagerbruch kann zu Sekundärschäden an Wellen, Gehäusen und anderen Maschinenteilen führen und einen kompletten Maschinenausfall verursachen.
7.4 Mechanische Lockerung (Looseness)
Ursache: Ungenügende Steifigkeit oder Spiel in der Struktur oder den Komponenten. Dies kann durch lose Fundamentschrauben, Risse im Fundament, lockere Lagergehäuse, verschlissene Passfedern, zu großes Lagerspiel oder lockere Rotorkomponenten entstehen. Es gibt drei Haupttypen: Typ A (Strukturell), Typ B (Lagerspiel), Typ C (Rotorkomp.)
Bestätigung: Typ A (strukturell) zeigt sich oft durch hohe Harmonische der Drehzahl (1X, 2X, 3X, etc.) und ist nicht linear zur Amplitude. Typ B (Lagerspiel) führt häufig zu hohen 2X FR und Seitenbändern. Typ C (Rotorkomp.) zeigt sich als 1X FR mit Modulation durch die Eigenfrequenz der losen Komponente. Eine Überprüfung aller Befestigungselemente und die Verwendung einer Messuhr zur Bestimmung von Spiel sind entscheidend. Ein “Impulstest” oder Schlagversuch kann Eigenfrequenzen der Struktur aufdecken.
Schäden: Erhöht die dynamischen Lasten auf alle Maschinenteile, beschleunigt den Verschleiß von Lagern, Kupplungen und Dichtungen. Kann zu Materialermüdung und Rissbildung führen. Erhöht das Risiko von Sekundärschäden.
7.5 Resonanz
Ursache: Tritt auf, wenn eine Erregerfrequenz (z.B. Drehzahl, 2X Drehzahl, Zahneingriffsfrequenz) mit einer Eigenfrequenz der Maschine oder ihrer Struktur übereinstimmt. Dies führt zu einer starken Verstärkung der Schwingungsamplitude. Kann durch Konstruktionsfehler, Änderungen der Betriebsbedingungen oder Degradation der Steifigkeit (z.B. Risse im Fundament) verursacht werden.
Bestätigung: Eine Hochlauf- oder Auslaufmessung (Waterfall-Diagramm) zeigt, dass die Amplitude einer bestimmten Frequenz drastisch ansteigt, wenn die Drehzahl diese Frequenz erreicht. Die Resonanzfrequenz bleibt dabei konstant. Ein Schlagversuch (Modalanalyse) kann die Eigenfrequenzen der Struktur identifizieren. Die Vibration ist oft sehr lokalisiert und kann bei geringer Last schon sehr hoch sein.
Schäden: Extrem hohe dynamische Belastungen, die zu schnellem Materialermüdungsversagen, Rissbildung in Gehäusen und Fundamenten, Lockerung von Befestigungselementen und im schlimmsten Fall zu katastrophalem Strukturversagen führen können.
GEFAHR! Ein Maschinenbetrieb im Resonanzbereich MUSS vermieden werden.
8. Schritt-für-Schritt-Behebungsverfahren
8.1 Behebung von Unwucht
- Sicherheit: Maschine ausschalten, LOTO anwenden.
- Vorbereitung: Zugänglichkeit zum Rotor schaffen.
- Dynamisches Auswuchten:
- Montieren Sie das Schwingungsmessgerät für die 1X FR-Messung.
- Führen Sie eine Referenzmessung durch (Amplitude und Phase bei Betriebsdrehzahl).
- Bringen Sie ein Testgewicht an einer bekannten Position an.
- Führen Sie eine zweite Messung durch.
- Berechnen Sie das Korrekturgewicht und dessen Position mittels Auswuchtgerät oder Software (oft nach VDI 2060).
- Bringen Sie das Korrekturgewicht an der berechneten Position an.
- Führen Sie eine Verifizierungsmessung durch. Akzeptabel ist ein Restunwuchtwert gemäß ISO 1940-1 (z.B. Gütestufe G2.5 für Motoren, Pumpen).
- Dokumentation: Notieren Sie die Änderungen, Gewichte und Positionen.
8.2 Behebung von Wellenversatz
- Sicherheit: Maschine ausschalten, LOTO anwenden.
- Vorbereitung: Kupplungsschutz entfernen, Kupplungshälften reinigen.
- Grobe Ausrichtung: Grobe Messung mit Lineal und Fühlerlehre.
- Präzisionsausrichtung mit Laser:
- Montieren Sie das Laser-Ausrichtsystem gemäß Herstelleranleitung.
- Messen Sie den initialen Versatz (radial und winklig).
- Korrigieren Sie den Versatz durch Verschieben der Maschine (mittels Stellschrauben oder hydraulischen Wagen) und Anpassen der Unterlegscheiben (shims) unter den Maschinenfüßen.
- Führen Sie mehrere Messzyklen durch, bis die Toleranzwerte erreicht sind (z.B. < 0,05 mm radial und < 0,05 mm/100 mm winklig für Direktantriebe). Beachten Sie die Toleranzklassen gemäß VDI 2060.
- Ziehen Sie alle Fundamentschrauben mit dem vorgeschriebenen Drehmoment fest (siehe OEM-Handbuch, oft nach DIN 934).
- Verifizierung: Nach Wiederinbetriebnahme Schwingungsmessung zur Bestätigung der Reduzierung.
8.3 Behebung von Lagerschäden
- Sicherheit: Maschine ausschalten, LOTO anwenden.
- Demontage: Demontieren Sie das defekte Lager sorgfältig, um Sekundärschäden zu vermeiden. Nutzen Sie geeignetes Abziehwerkzeug.
- Inspektion: Überprüfen Sie die Lagerpassungen auf Welle und im Gehäuse auf Beschädigungen, Verfärbungen oder Korrosion. Wellen ggf. auf Rundlauf prüfen (Messuhr < 0,02 mm).
- Neues Lager:
- Verwenden Sie nur hochwertige Ersatzlager (z.B. UNITEC Kategorie “Wälzlager DIN 625”).
- Erwärmen Sie das neue Lager vor der Montage (z.B. auf 80-100 °C mittels Induktionsheizgerät), um eine schadfreie Montage auf die Welle zu gewährleisten. Niemals direkt mit einem Hammer auf die Laufringe schlagen.
- Fetten Sie das Lager und die Lagerstellen gemäß Herstellerangaben mit dem richtigen Schmierstoff (VDI 2206).
- Montage: Bauen Sie die Maschine sorgfältig zusammen, achten Sie auf korrekte Passungen und Anzugsdrehmomente.
- Schmierung: Überprüfen Sie den Schmierstoffstand und füllen Sie gegebenenfalls nach.
- Verifizierung: Nach Wiederinbetriebnahme Schwingungsmessung. Die Lagerfrequenzen sollten verschwunden sein oder auf ein Minimum reduziert werden. Überwachen Sie die Lagertemperatur mittels Thermografie.
8.4 Behebung von Mechanischer Lockerung
- Sicherheit: Maschine ausschalten, LOTO anwenden.
- Inspektion: Überprüfen Sie alle Fundamentschrauben, Lagergehäuseschrauben, Wellenverbindungen und Befestigungen von Anbauteilen.
- Anziehen/Reparieren:
- Ziehen Sie alle losen Schrauben mit dem vorgeschriebenen Drehmoment an. Verwenden Sie Drehmomentschlüssel (z.B. nach VDE 0701-0702 für elektrische Komponenten).
- Prüfen Sie Fundamente auf Risse oder Beschädigungen. Bei Bedarf Fundament reparieren oder verstärken.
- Überprüfen Sie das Lagerspiel. Ist es zu groß, muss das Lager oder die Passung erneuert werden.
- Ersetzen Sie verschlissene Passfedern oder Keilwellen.
- Verifizierung: Schwingungsmessung nach dem Anziehen, um die Reduzierung der Harmonischen zu bestätigen. Ein Schlagversuch kann ebenfalls zur Überprüfung der Steifigkeit dienen.
8.5 Behebung von Resonanz
GEFAHR! Ein resonanter Betrieb führt zu schnellen und katastrophalen Ausfällen.
- Sicherheit: Maschine ausschalten, LOTO anwenden.
- Identifikation der Eigenfrequenz: Führen Sie eine detaillierte Modalanalyse (Schlagversuch mit Schwingungsmessgerät und Hammer) durch, um die genauen Eigenfrequenzen der Struktur zu bestimmen.
- Optionen zur Behebung:
- Vermeidung der Erregerfrequenz: Wenn möglich, ändern Sie die Betriebs- oder Drehzahl, um einen ausreichenden Abstand zur Eigenfrequenz zu gewährleisten (typisch ± 20%).
- Änderung der Steifigkeit/Masse:
- Steifigkeit erhöhen: Verstärken Sie die Struktur durch zusätzliche Streben, Versteifungen oder dickere Fundamentplatten.
- Masse ändern: Zusätzliche Masse an der schwingenden Komponente kann die Eigenfrequenz verschieben.
- Dämpfung: Anbringen von Dämpfungsmaterialien oder -elementen (z.B. viskose Dämpfer, Gummipuffer) kann die Amplitude im Resonanzfall reduzieren.
- Verifizierung: Führen Sie nach den Änderungen erneut eine Hochlauf-/Auslaufmessung durch, um sicherzustellen, dass die Resonanz behoben oder signifikant reduziert wurde und die Betriebs-Drehzahl außerhalb kritischer Resonanzbereiche liegt.
9. Vorbeugende Maßnahmen
Fehlerursache Präventionsstrategie Überwachungsmethode Empfohlenes Intervall Unwucht Regelmäßiges Reinigen der Rotorkomponenten, Qualitätskontrolle bei Ersatzteilen, präzises statisches/dynamisches Auswuchten nach Reparaturen. Permanente Schwingungsüberwachung, periodische Schwingungsmessung (Gesamtwerte, 1X FR). Monatlich bis vierteljährlich (je nach Kritikalität); nach jeder mechanischen Intervention. Wellenversatz Präzise Laser-Ausrichtung bei jeder Installation und nach jeder Wartung, Überprüfung von Fundamentebenheit. Periodische Laser-Ausrichtungskontrolle, Schwingungsüberwachung (1X, 2X FR radial/axial). Jährlich oder nach Demontage/Montage; alle 3-6 Monate bei kritischen Maschinen. Lagerschaden Korrekte Lagerauswahl, sachgemäße Montage (Wärmemontage), optimale Schmierung (richtiger Schmierstoff, Menge, Intervall), Kontaminationsschutz. Schwingungsüberwachung (Hochfrequenz-Enveloping, Lagerfrequenzen), Ölanalyse, Thermografie. Permanente Überwachung bei kritischen Lagern, periodische Messung monatlich. Mechanische Lockerung Regelmäßige Kontrolle und Nachziehen aller Befestigungselemente (Fundament, Lagergehäuse), Überprüfung der Fundamentintegrität. Visuelle Inspektion, Drehmomentprüfung, Schwingungsüberwachung (Harmonische). Halbjährlich oder nach jeder Wartung; bei älteren Anlagen vierteljährlich. Resonanz Modalanalyse bei Neuanlagen oder signifikanten Änderungen, Vermeidung des Betriebs in kritischen Drehzahlbereichen. Hochlauf-/Auslaufmessungen, Betrieb unterhalb kritischer Drehzahlen. Einmalig bei Inbetriebnahme oder nach größeren Umbauten; bei Verdacht auf Resonanz sofortige Untersuchung. 10. Ersatzteile & Komponenten
Die Verwendung von hochwertigen Original- oder baugleichen Ersatzteilen ist entscheidend für die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit Ihrer Maschinen. Achten Sie auf die Einhaltung von DIN- und ISO-Normen.
Teilebeschreibung Spezifikation / Norm Wann ersetzen UNITEC Kategorie Wälzlager (Kugellager, Rollenlager) DIN 625, ISO 15, Toleranzklasse P5/P6 Bei beginnendem Lagerschaden (identifiziert durch Spektrumanalyse), nach Erreichen der Lebensdauer. Wälzlager DIN 625 Kupplungseinsätze / Elastische Elemente Shore-Härte, Drehmomentübertragung, Temperaturbereich Bei Verschleiß, Rissen, Verformungen oder Überschreitung der Lebensdauer. Kupplungsteile Dichtungen (Wellenringe, O-Ringe) Material (NBR, FKM), Wellendurchmesser, Temperaturbereich Jedes Mal, wenn ein Lager oder eine Welle ausgetauscht wird, bei sichtbarer Leckage. Wellendichtringe DIN 3760 Fundamentschrauben / Sicherungselemente Festigkeitsklasse (z.B. 8.8, 10.9), DIN 931, DIN 934 Bei Lockerung, Beschädigung oder Korrosion. Befestigungselemente Unterlegscheiben (shims) Edelstahl (rostfrei), Präzisionsgeschliffen (Toleranz < 0,02 mm) Bei jeder Ausrichtungsarbeit, um exakte vertikale Positionierung zu gewährleisten. Ausgleichsscheiben Schmierstoffe (Fett, Öl) Viskosität (ISO VG), Grundöl, Additive, Temperaturbereich (VDI 2206) Gemäß Schmierplan und Herstellerangaben, oder bei Kontamination/Degradation (Ölanalyse). Industrieschmierstoffe Für eine umfassende Auswahl an hochwertigen Ersatzteilen besuchen Sie bitte den UNITEC E-Katalog unter www.unitecd.com/e-catalog/.
11. Referenzen
- DIN ISO 10816-1: Mechanische Schwingungen – Messung und Bewertung der Maschinenschwingungen – Teil 1: Allgemeine Richtlinien
- DIN ISO 13373-3: Zustandsüberwachung und Diagnose von Maschinen – Schwingungsdiagnostik – Teil 3: Verfahren zur Diagnose von Fehlern in rotierenden Maschinen
- VDI 2056: Beurteilung der Schwingungsstärke von Maschinen mit Wälzlagern
- VDI 2060: Wellenausrichten von Maschinen
- DIN EN ISO 14118: Sicherheit von Maschinen – Vermeidung unerwarteten Anlaufens
- Herstellerdokumentation und Wartungshandbücher der spezifischen Maschinen
- UNITEC Technische Richtlinien für Instandhaltung und Montage