Montage-Toleranzen und Unwucht beim Auswuchten und im Betrieb –> Lassen Sie sich beraten!

Wir von PMB sind mehr als einfach nur Lohnwuchter und Hersteller von Auswuchtsystemen und Maschinen. Wir haben sehr viel Erfahrung mit den Anforderungen an rotierende Bauteile und werden Sie gerne dabei unterstützen mit individuell angepassten Methoden die Qualität Ihrer Produkte zu sichern.

In diesem Artikel beschreibe ich, an einem realen Auftrag der Lohnwuchtung, was ich damit meine. Es geht um ein Schwungrad als Energiespeicher einer Anlage. Dieses sollte gegenüber der beim Hersteller sonst üblichen Wuchtgüte G6,3 auf G2,5 gewuchtet werden, damit die Anlagen spürbar ruhiger laufen. Die Schwungscheibe können Sie sich als einfache Stahlscheibe mit folgenden Eckdaten vorstellen:

Da = Außendurchmesser = 240 mm
Di = Durchm. der Aufnahmebohrung der Welle = 48 mm
T = Dicke der Scheibe = 20 mm
Dw = Wuchtdurchmesser für die Massenkorrektur = 200 mm
m = Masse der Scheibe = 7,15 kg
n = Betriebsdrehzahl = 1.500 U/min
Passung auf der Antriebswelle im Produkt H7/h9

Mit diesen Angaben rechnen wir nun die Aufgabenstellung nach.

Wie können wir sicherstellen, dass Sie den gewünschten Effekt in Ihrer Anlage feststellen?

Wir stellen uns ein paar Fragen und sprechen mit Ihnen darüber.

Passt die Montagetoleranz zur geforderten Wuchtgüte?

Aus der Passungsbezeichnung ergibt sich ein max. Durchmesserdifferenz zwischen Welle und Schwungscheibe von 0,087 mm und damit eine max. Exzentrizität von 0,044 mm. Das sind durchaus vernünftige Werte, woraus sich aber ergeben:

U = 314,6 gmm Unwucht
u = 3,146 g Unwuchtmasse
G = 6,92 mm/s Wuchtgüte.

Selbst bei einer auf „0“ gewuchteten Schwungscheibe, kann diese nach der Montage wieder eine Wuchtgüte von G = 6,92 zeigen. Darauf werden wir Sie ansprechen, denn wir sollen ja auf G = 2,5 wuchten und das passt nicht zusammen. Wenn Sie uns dann bestätigen, dass das beachtet wurde, ist alles prima – falls nicht, unterstützen wir Sie dabei Ihr Ziel zu erreichen.

Können wir die Schwungscheibe so aufspannen, dass wir G = 2,5 zuverlässig und reproduzierbar erreichen?

Eine kritische Frage, die sich viele andere Lohnwuchter unserer Erfahrung nach nicht stellen.

Ja, wir können das. Über unsere Spannmethoden, Überprüfungsverfahren, das Umschlagverfahren und unser Know-How können wir sicher stellen, dass die Schwungscheibe unsere Lohnwuchtung mit G = 2,5 verlässt.

Was wäre unsere Anregung in diesem Fall?

Verlässt die Scheibe unsere Lohnwuchtung mit G = 2,5, dann würde aufgrund der Toleranz der Bohrung die Schwungscheibe, auf eine perfekte Welle (gibt es leider nicht) montiert, eine Wuchtgüte von G = 4,5 haben. Auf der laut Spezifikationen vorgesehenen Welle wird die Scheibe sogar G = 9,42 haben. Falls Sie das beachtet haben, ist alles i.O.

Soll die Scheibe auch eingebaut in die Anlage G = 2,5 haben, dann schlagen wir vor über die Montagepassung nachzudenken. Wenn möglich enger wählen, wenn das nicht geht kann evtl. über einen zentrierfähigen Spannsatz montiert werden. Wenn wir statt auf G = 2,5 auf „0“ wuchten, kommen Sie damit bei höherem Aufwand in die richtige Richtung. Ist die Laufruhe in der Anlage dann noch nicht da wo sie sein soll, dann können wir den Rest der Wuchtung als Betriebswuchtung im eingebauten Zustand machen. Oder wir zeigen Ihnen, wie Sie das mit einem Auswuchtsystem von uns selbst erledigen können.

Falls die Laufruhe sehr hohe Priorität hat und damit die Betriebsauswuchtung ohnehin durchgeführt wird, empfehlen wir die Wuchtung der Scheibe gemäß der Spezifikationen auf G = 2,5. Der Rest der Laufruhe wird dann nach Bedarf mit der Betriebswuchtung eingestellt. Mit unseren Auswuchtsystemen können Sie das komfortabel erreichen.

Sie sehen: Es gibt mehrere Optionen. Wir würden diese mit Ihnen besprechen, damit wir gemeinsam den besten Weg festlegen können.

Übrigens: Je schneller drehend, umso kritischer. Die 1.500 U/min aus dem Beispiel sind ja noch recht moderat.

Rechnet man z.B. mit dem Verdichterrad eines Turbos (30 Gramm, 220.000 U/min, perfekt auf „0“ gewuchtet) und einer angenommenen Exzentrizität aus der Montage von 0,001 mm, ergeben sich:

U = 0,03 gmm
G = 23
F = 15,9 N Unwuchtkraft!

Zur Erinnerung: Wir gehen von einem perfekt gewuchteten VR aus, das auf ±0,001 mm exakt auf die Welle gesetzt wird! Und selbst wenn man sich einbildet es so exakt aufsetzen zu können und die Mutter so mild und perfekt passend anzuziehen, entsteht für einen Turbo erhebliche Unwucht. Der Turbo wird also pfeifen und muss mit einer Betriebsauswuchtung ruhig gestellt werden.

Auch in diesem Beispiel sind wir von PMB die richtigen Ansprechpartner. Wir wuchten Verdichterräder, sodass man später mit dem Turbo auf Drehzahl gehen kann. Und sichern dann mit Betriebsauswuchtungen der Turbos in unseren Anlagen deren Laufverhalten. Und Sie können Anlagen für diese Aufgaben von uns erwerben.

Kennzahl: Unwucht U und Unwuchtmasse u

Nur um sicher zugehen: Die Unwucht U (Großbuchstabe) ist etwas anderes als die Unwuchtmasse u (Kleinbuchstabe).

Die intuitivste Kennzahl für den Unwuchtzustand eines Rotors ist die Unwuchtmasse u. Mit der Angabe u = 1 Gramm ist direkt klar, dass an einer Stelle des Rotors 1 Gramm zuviel oder zuwenig ist. Leider hat diese direkte Angabe der Unwuchtmasse einen Nachteil: Sie führt leicht zu Missverständnissen. Denn die Wirkung dieser Masse hängt vom Radius ab, auf dem sie sitzt. Je weiter außen am Rotor, desto größer die Fliehkraft und damit die Wirkung. Also sollte man dem Kollegen statt „mach mal 1 Gramm weg“ besser sagen „mach mal 1 Gramm auf dem Radius 100 mm weg“.

Und genau dafür gibt es die Angabe der Unwucht U=u*r. Sagen Sie nun dem Kollegen „mach mal 100 g*mm weg“, dann bohrt er eben 1 Gramm auf 100 mm Radius oder 2 Gramm auf 50 mm Radius weg.

Empfehlung: Wenn beim Radius Interpretationsspielraum ist, dann unbedingt in Unwucht [gmm] kommunizieren. In unserer Lohnwuchtung ist das aus gutem Grund die übliche Einheit.

Falls Sie mehr über U <-> u wissen wollen, dann schauen Sie mal hier rein.

Wie ändert sich die Genauigkeit der Winkelangabe für die Auswuchtanweisung mit der Drehzahl?

Kommt darauf an 😉

Genauer gesagt: Es kommt darauf an, ob Sie mir konstanter Festdrehzahl oder mit variabler Drehzahl („Rampenwuchten„) auswuchten.

Wuchten mit Festdrehzahl

In diesem Fall ist immer mit möglichst genau der Drehzahl auszuwuchten, mit der die Kalibrierung durchgeführt wurde. Je näher die Auswuchtdrehzahl und die Kalibrierdrehzahl liegen, umso genauer wird die Unwuchtmasse und deren Winkel berechnet.

Wie groß der Abstand zwischen Auswuchtdrehzahl und Kalibrierdrehzahl sein darf, wird praktisch ermittelt. Bei unserem Auswuchtsystem stellen Sie beispielsweise auf Dauermessung und variieren langsam die Drehzahl – Sie sehen dann direkt im Polardiagramm die Veränderung des Messwertes.

Übrigens: Falls Sie einen Prüfstand von uns haben, dann haben Sie mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auch unsere Antriebssteuerung eingebaut. Damit können Sie die von Ihnen erlaubte Drehzahlabweichung im Bereich „Arbeitsvorbereitung“ eingeben. Das System startet die Messung dann sobald der erlaubte Drehzahlbereich erreicht ist. In unseren Schulungen und im Consulting unterstützen wir Sie gerne bei der Ermittlung der erlaubten Drehzahlabweichung.

Wuchten im Rampenverfahren, also bei beschleunigendem
oder auslaufendem Rotor

Hier liegt für jede Drehzahl eine optimale Kalibrierung vor. Egal welche Drehzahl Sie verwenden, die Winkelangabe bleibt hochgenau.

Allgemein: Die passende Auswuchtdrehzahl

Es ist sinnvoll vor einer Wuchtung zu überprüfen, ob man bei der gewählten Drehzahl in oder in der Nähe einer Resonanz ist. Denn in diesem Fall macht man sich die Wuchtung unnötig schwer und muss die Drehzahl unnötig genau einhalten. Auch dieses Thema wird in unseren Anwenderschulungen vermittelt.

Breite der Nullmarkierung und Drehzahl

Die Frage nach der Genauigkeit der Winkelangabe für die Wuchtkorrektur wird uns gerne im Zusammenhang mit der Breite der Nullmarkierung gestellt. Falls Sie auch in diese Richtung denken, dann schauen Sie bitte in diesen Artikel rein.

Wenn ich eine Serie wuchte, was ist zu beachten?

Unser Auswuchtsystem wird sehr gerne für die Prototypenwuchtung in Entwicklungsabteilungen und ebenso in der Produktion für die Serienwuchtung verwendet. Beides kennen wir aus unserer PMB-Lohnwuchtung und von den vielen Systemen bei den Anwendern unserer Technologie. Was dabei auffällt:

Die Anforderungen in der Produktionsumgebung sind in vielen Dingen sehr ähnlich zu der Laborarbeit – Genauigkeit und deren Überprüfbarkeit, Flexibilität, einfache Bedienung, das wird in beiden Bereichen gewünscht und bereit gestellt. Natürlich wünschen sich Anwender bei der Serienwuchtung eine Automatisierung wiederkehrender Aufgaben, das ist keine Überraschung.

Interessanter wird es mit dem Thema…

Überprüfbarkeit und Reproduzierbarkeit

Die Überprüfbarkeit der Ergebnisse eines hochpräzisen Auswuchtsystems ist immer wieder ein wichtiges Thema in den Gesprächen mit unseren Kunden. Denn geometrische DImensionen eines Bauteils können einfach nachgemessen werden, die Unwucht nur auf einer Auswuchtanlage. Und da jeder Hersteller solcher Anlagen diesen bestimmte Eigenschaften mitgibt, ist ein direkter Vergleich der Ergebnisse schwierig.

Wie man die Ergebnisse im Einzelfall überprüft führt hier zu weit – dieses Thema gehen wir gerne in unseren Anwenderschulungen an. Denn darin können wir gezielt auf die passenden Vorgehensweisen eingehen. Für die Serienwuchtung ist zusätzlich wichtig:

  • Kalibrierservice für die Elektronik nutzen
    Die verwendeten Gerätschaften sollten regelmäßig (z.B. jährlich) überprüft werden. Wer ISO9001 zertifiziert ist, ist ohnehin dazu angehalten.
    Unsere Messelektronik (PMB-BALANCER…) wird bei der Kalibrierung komplett überprüft und mögliche Einflüsse der Elektronik auf das Ergebnis werden ausgeglichen.
  • Statistiken nutzen, „Augen offen halten“, Kennzahlen verfolgen
    Die statistische Auswertungsfunktion unserer Auswuchtsoftware hilft systematische Abweichungen zu verfolgen. Nimmt die mittlere Eingangsunwucht zu, dann ist das ein wichtiger Hinweis für die vorangehenden Produktionsschritte. Nimmt die Anzahl der Massenkorrekturen je Bauteil zu, dann ist auch das ein Hinweis, das etwas aus dem Ruder läuft. Schulen Sie die Bediener darin sich veränderndes Verhalten der Rotoren nicht einfach hinzunehmen, sondern zu überprüfen und zu melden. Legen Sie einfache Kennzahlen fest, die dem Bediener und Ihnen helfen, ungewollte Zustände rechtzeitig zu erkennen.
  • Kalibrierung regelmäßig kontrollieren
    Das Auswuchten ist immer ein vergleichender Arbeitsschritt. Über die Kalibrierung mit Testmassen wird mit einem Master für die Software ein Zusammenhang zwischen gemessenem Schwingungsbild und Unwuchtzustand hergestellt. Unsere Systeme führen Sie in einfach verständlicher Weise durch den kurzen Prozess der Unwuchtkalibrierung. Diese Kalibrierung wird dann für alle nachfolgenden Werkstücken verwendet und man geht davon aus, dass sich diese auf der Anlage identisch wie der Master verhalten.
    Bei der Serienanwendung empfehlen wir mehrere Master zu haben und diese bei der Kalibrierung miteinander zu vergleichen. Gilt jede Kalibrierung jedes Master auch für die anderen Master, können Sie loslegen. Und um Sicherheit zu schaffen, können wir bei PMB für jeden dieser Master Referenzwerte bestimmen.Sehr wichtig:
    Behandeln Sie Master sorgfältig und speichern Sie nach der Kalibrierung die aktuellen Werte des Masters ab. Legen Sie einen Überprüfungszyklus fest (z.B. alle 10 /100/1000 Werkstücke), in dem der Master zur Vermessung erneut aufgenommen wird. Sind die Werte innerhalb der Toleranz zur Kalibrierung, dann kann die Serie weiterlaufen, ansonsten liegt eine zu ergreifende Maßnahme an.
  • Prozesse davor/danach stabil halten
    Laufen die Prozesse vor dem Auswuchten aus dem Ruder, wird das häufig erst beim Auswuchten bemerkt, denn hier laufen viele der Rotoren das erste mal im Produktionsprozess. Stellt man also beim Auswuchten Abweichungen fest und mit dem Master ist bei einer Überprüfung alles in Ordnung, dann schauen Sie sich unbedingt die Prozesse vor dem Auswuchten an. Wenn Sie beispielsweise auf eine rechnerische Restexzentrizität von wenigen Nanometern auswuchten, dann kann eine Kleinigkeit in der Dreherei in der Auswuchterei zu Auffälligkeiten führen.
  • Dokumentieren Sie!
    Führen Sie im Sinne der Nachverfolgbarkeit Seriennummern ein und speichern Sie zu jedem Wuchtobjekt den Auswuchtverlauf. Dann können Sie im Fall der Fälle nachträglich wertvolle Hinweise zu Ihrem Prozess finden.
  • Pflegen Sie die Mechanik
    Unsere Prüfstände sind robust aufgebaut. Gehen Sie bitte sorgfältig damit um, reinigen Sie regelmäßig oder besser noch nach Bedarf, dann bleibt der Verschleiß gering. Und wenn ein Verschleißteil an seine Grenze kommt, dann tauschen Sie es aus. Abgelaufene Schuhe tauschen Sie ja auch aus ohne Ihre Beine in Frage zu stellen.

Da Auswuchtsysteme meist nur durch sich selbst überprüfbar sind, sind QM und QS in der Auswuchtserie unverzichtbar. Wie Sie das effizient und sicher organisieren, werden wir gerne gemeinsam festlegen – unsere Schulungen und das Consulting leisten das. Das Thema ist komplex und wir unterstützen Sie gerne darin.

Welchen Einfluss hat die Auflagerstelle?

Ein wichtiges Thema, denn hier kann man viel falsch und viel richtig machen:
Welchen Einfluss auf die Vibrationsgüte im Endprodukt haben verschiedener Auflagerstellen beim Auswuchten?

Um die Dinge verständlich zu halten, werden wir ein vereinfachtes Modell benutzen, dem wir dabei einen realen Fertigungsfehler verpassen. Wir betrachten einen Scheibenrotor mit rein statischer Schwerpunktsunwucht (1 Ebenen Unwucht in der Schwerpunktebene, der einfachste Fall). Das Rotorgewicht beträgt 10kg. Die zulässige Restunwucht beträgt 100gmm.

Um einen griffigen Vergleichswert zur Unwucht U=100gmm zu haben, rechnen wir mit folgender einfachen Formel die Exzentrizität aus, die einer solchen Unwucht entspricht:

Formel_e

Hiermit ergibt sich eine erlaubte gedachte Restexzentrizität der Scheibe von 10µm, bezogen auf die tatsächliche Drehachse. 0,01mm Exzentrizität, das ist zu schaffen. Nehmen wir nun an, dass bei der Fertigung eine unvermeidbare Ungenauigkeit aufgetreten ist. Da ist Vieles möglich, zur Verdeutlichung nehmen wir wieder einen einfachsten Fall: Es sei die Welle mei einer leichten Verbiegung eingesetzt worden, siehe Bild.

Exzentrizitaet der Auflagerstelle

Beide Wellenende weisen in diesem Fall eine leichte Schiefstellung auf.  Betrachtet wir nun zwei unterschiedliche Auflagerstellen, Auswuchtlagerung LA außen und als späteren Sitz der Lager die Betriebslagerung LB weiter innen. Und nehmen wir an, dass durch die krumme Welle eine gleichphasige Rundlaufdifferenz von 10µm (Spitze-Spitze) auftritt, also die Rotationsachsen der Lagerstellen A und B eine Exzentrizität von 5µm zueinander haben. Schauen wir jetzt, was das für die folgenden Arbeitsschritte bedeutet:

Auswuchten in Lagerstelle A

Im ersten Schritt wird der Rotor in den Lagerstellen A aufgelagert und auf die geforderte Restunwucht von 100gmm gewuchtet. Die Exzentrizität der momentanen Drehachse (bezogen auf LA) beträgt nun also maximal die erlaubten 10µm (bei 100gmm und 10kg Rotorgewicht).  Der Rotor wird nun auf der Auswuchtanlage als „innerhalb der Spezifikation = i.O“ angezeigt.

Vor Auswuchten: 

Unwucht Lagerstelle A

Nach Auswuchten:

Ausgewuchtet Lagerstelle A

Was bedeutet das kritisch betrachtet für den späteren Einsatz im Gesamtaufbau, einem Ihrer Produkte:

Auflagerung in B nachdem in Lagerstellen A ausgewuchtet wurde

Nach dem Auswuchten wird der Rotor verbaut. Im eingebauten Zustand werden jetzt die Lagerstellen LB verwendet. Wie bereits oben erwähnt, haben wir dadurch eine Verschiebung der Drehachse um 5µm.

Formel_U

Dadurch verändert sich die Unwucht um 50gmm. Im ungünstigsten Fall (mit dem wir immer rechnen müssen) addiert sich diese durch Umlagerung entstandene Unwucht auf die vorhanden Restunwucht von 100gmm. Das bedeutet, der Rotor hätte dann eine Unwucht von 150gmm und liegt somit weit außerhalb der Toleranz, siehe Bild unten. Für Ihr Produkt bedeutet das, das die Schwingungsgüte bei einer erheblichen Anzahl der Produktion deutlich schlechter sein wird, als dies erwartet wird. Also Ausschuss.

Unwucht Lagerstelle B

 

Auflagerungsstelle beim Auswuchten entspricht der Betriebslagerung

Wellen, Rotoren und Montageschritte haben immer kleine Ungenauigkeiten. Das ist unvermeidbar. Und (auch) genau deswegen wird ausgewuchtet. Denn eine gute Auswuchtstrategie beseitigt die Auswirkungen dieser unvermeidbaren Ungenauigkeiten der Mechanik.

Wird der Rotor beim Auswuchten dort aufgelagert, wo er auch im späteren Betrieb gelagert sein wird, werden die Einflüsse der „schiefen“ Welle mit ausgeglichen. Noch besser wäre es, den Rotor im Betrieb im Produkt auszuwuchten – was nicht immer gehen wird. Mit der Auflagerung an den späteren Lagerstellen hat man den besten Kompromiss.

Unwucht Lagerstelle A=B

Ausgewuchtet Lagerstelle A=B

 Zusammenfassung:

  • Der Rotor sollte zur Wuchtung möglichst immer dort aufgelagert werden, wo er auch bei Betrieb gelagert sein wird.
  • Am besten ist eine Auswuchtung in den Lagerstellen, also mit betriebsfertig verbautem Rotor – was bedauerlicherweise nicht immer möglich ist.
  • PMB als Entwickler, Hersteller und erfahrener Anwender von präzisen Auswuchtsystemen leistet wesentlich mehr als viele Lohnwuchter. Wir stellen sicher, dass alles Machbare zur Sicherstellung der Qualität einer Wuchtung unternommen wird. Auch wichtig: Wenn etwas nicht machbar ist, sagen wir Ihnen das und erarbeiten gemeinsam mit Ihnen eine machbare Lösung. Denn selten ist die Realität so einfach wie das Beispiel dieses Eintrages.

Als Nachwort: Falls Sie solche Einflüsse für konstruiert halten und die Auswirkungen kleiner Exzentrizitäten nicht kennen – schauen Sie doch mal in einige der vorherigen Kapitel rein und rechnen Sie die Beispiele dort mit z.B. Turboladern oder anderen schnell drehenden Systemen durch. Bei einer Mikroturbine als Extremfall stellte der Kunde erst bei Restexzentrizitäten im Nanometerbereich gute Schwingungseigenschaften fest. Und wir können das leisten, reproduzierbar und abgesichert.

Ist eine schwarze oder eine reflektierende Null-Markierung besser?

Die Phasengeber des hochpräzisen Auswuchtsystems PMB-CAROBA stellen sich im Zusammenspiel mit der CAROBA-Auswuchtsoftware in weiten Bereichen selbst ein, sodass ein stabiles und gutes Drehzahl- und Phasensignal abgeleitet werden kann. Wie ja schon in anderen Artikeln (siehe Inhaltsverzeichnis) geschrieben, verwendet unser System ja einen schwarzen oder weißen Strich, um die Phaseninformation zu bekommen.

Wie der aufmerksame Leser ja schon gemerkt hat, geht es in diesem Blog sehr oft um Fragen, die ich während meiner Seminare zuverlässig gestellt bekomme. Hier geht es um die Antwort zu: Wenn ich einen Strich aufbringen soll – ist eine schwarze oder eine reflektierende Null-Markierung besser?

Die einfache und schnelle Antwort:

Nehmen Sie einen schwarzen Edding, machen Sie einen Strich mit einer Mindestbreite → In den meisten Fällen ist das Thema damit vom Tisch.

Die Antwort mit ein wenig Hintergrundwissen:

Die Anwender unsere Auswuchtsystems setzen am liebsten unsere optischen Phasengeber ein, also den Lasertaster (einstellbare Empfindlichkeit, hoher Arbeitsabstand) und den Kontrasttaster (Empfindlich mit Teach-In, kleiner Arbeitsabstand). Beide optischen Taster brauchen einen möglichst guten Kontrast zwischen Strich und unmarkiertem Material.

  • Ist die Oberfläche also z.B. metallisch glänzend, dann werden sie mit einem schwarzen Strich sehr gute Ergebnisse erzielen.
  • Ist die Oberfläche metallisch matt, z.B. Gussoberflächen, funktionieren helle und dunkle Markierungen gleich gut, versuchen Sie zuerst einen schwarzen Strich.
  • Ist die Oberfläche sehr dunkel, z.B. schwarzer Kunststoff oder schwarz eloxiertes Aluminium, ist eine helle Markierung empfehlenswert.

Weitere Tips für Leute, die sich gerne viele Gedanken machen:

  • Reflektion vs. Streulicht:
    Für die erste Einstellung ist grundsätzlich der senkrechte Einfall des Tasterlichtes auf die Oberfläche zu empfehlen. Bei spiegelnden Oberflächen funktioniert das manchmal nicht zuverlässig, da generell zu viel Licht reflektiert wird und damit der Einstellbereich der Phasengeber verlassen wird.
    Nutzen Sie in diesem Fall das Streulicht des Striches! Lassen Sie den Lichttaster schräg auf die Oberfläche leuchten, wird auf unmarkierter Fläche das Licht vom Empfänger weg gespiegelt, die unmarkierte Fläche sieht also für den Lichttaster schwarz aus. Der Strich macht einen höheren Streulichtanteil und sieht für den Lichttaster also weiß aus – das funktioniert sehr oft auch bei schwarzen Strichen!
  • Gewicht:
    Wir wollen ja die Unwucht messen, also eine Ungleichverteilung von Gewicht bezogen auf die tatsächliche Drehachse. Damit sollte also eine Markierung auf dem Rotor möglichst leicht sein.
    Ein schwarzer Edding auf Farbstoffbasis (normaler Edding) ist sehr leicht.
    Ein Marker auf Pigmentbasis wiegt schon etwas mehr.
    Ein Marker auf Lackbasis ist für präzise Wuchtungen kleiner Rotoren bereits zu schwer.
    Aufkleber als Markierung (Isoband, Aluklebeband, Etiketten…) sind häufig noch schwerer als Marker auf Lackbasis.
    → Bei leichten Rotoren sollte auch die Markierung leicht sein. Besonders, wenn die Markierung auf großen Durchmessern aufgetragen wird.
  • Verschmutzungen:
    Falls Sie einen schwarzen Marker verwenden, ist es hilfreich, wenn der unmarkierte Bereich möglichst sauber ist. Bereits ein öliger Fingerabdruck, auch wenn er nicht schwarz aussieht, vermindert die Reflektion erheblich und kann daher zu Fehlinterpretationen („doppelte Drehzahl…“) führen. Halten Sie den Rotor sauber.

Und als abschließender Absatz: Diese Fragen wurden bisher immer vor dem ersten Einsatz des Systems gestellt. Haben die Anwender ein paar mal das System für verschiedene Aufgaben eingerichtet, kommen diese Fragen nicht mehr. Denn es ist in der Praxis tatsächlich recht einfach.

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Unwucht gegossener Räder

Die Lohnwuchtung von PMB bekommt immer wieder Gussteile (z.B. Turbinenräder oder Verdichterräder mit Bohrung und bearbeiteter Außenkontur) zum Vermessen / Wuchten. Die Kunden gehen dabei des öfteren davon aus, dass nur geringe bis keine Unwucht vorhanden ist, was wir bestätigen und bestenfalls optimieren sollen. Da die Außenkontur ja sehr gut laufend zur Bohrung bearbeitet ist, könne ja kaum noch Unwucht vorhanden sein.

Beim Vermessen auf unseren hochgenauen Anlagen zeigt sich dann, dass hier Theorie und Praxis immer wieder weit auseinander liegen. Einige Gussräder haben sogar soviel Unwucht, dass sie nicht wuchtbar sind (ohne Funktionsgefährdung nicht ausreichend Masse entfernbar).

Aber woran liegt das? Wir beschreiben hier zwei typische Ursachen, die für die Unwucht verantwortlich sein können. Dabei kann die Unwucht sowohl aus der Bearbeitung als auch aus dem Guss heraus kommen.

Variante 1 (Bearbeitung): Bohrung exzentrisch, Nabe zentrisch

Hier wurde bei der Bearbeitung die Bohrung (ungewollt) exzentrisch zur geplanten Drehachse des Gussrades gesetzt. Der Nabenteil des Rades ist also zentrisch, die Bohrung darin jedoch nicht. Nach der Bohrung erfolgte eine Überarbeitung durch Überdrehen der Außenkontur, um möglichst guten Rundlauf zu erreichen. Als Spannreferenz wurde also die zuvor gesetzte Bohrung genutzt.
Exzentrische Bohrung

In der überspitzten Zeichnung sieht man deutlich, dass links viel mehr „Flügelanteil“ und rechts viel mehr „Nabenanteil“ vorhanden ist. Vermisst man nun, auf der Suche nach der Unwuchtursache, die Außenkontur des Bauteil zur Spannreferenz (Bohrung), wird man keine Abweichung feststellen, das Rad läuft ohne Schlag sehr gut rund. Alles scheint in Ordnung zu sein, dennoch gibt es eine ungleichmäßige Verteilung der Masse im Bauteil. Was jetzt im Fertigteil den größeren Unwuchteinfluss hat, der exzentrische Nabenteil oder der exzentrische Flügelteil, kann berechnet werden. In der Turbopraxis überwiegt häufig die Nabe. Muss bei der Bearbeitung also viel Material zerspant werden, lohnt es sich das Rad genauer anzusehen.

Varinate 2 (Fehler in Gussform): Bohrung zentrisch, Nabe exzentrisch:

Bei dieser Variante sitzt die Bohrung zentrisch zur Außenkontur. Bei der Bearbeitung der Außenkontur auf Rundlauf wird nur minimal Material abgenommen, hat also auch nur kleinen Einfluss auf die Unwucht. Bei der Kontrolle der Außenkontur ist auch dieses Rad unauffällig.

Exzentrischer Guss

Im Lauf hat das Rad jedoch ein Unwucht, da die schwere Nabe exzentrisch ist, es liegt wieder einen ungleichmäßige Verteilung der Masse vor. Hier liegt also ein Fehler in der Gussform, häufig systematisch.

Abhilfe durch Auswuchten:

Durch Auswuchten kann man beide Varianten in die Spezifikation des Hersteller bringen. Voraussetzung hierfür ist, dass genug „Opfermasse“ vorhanden ist, also z.B. die Wandstärken nicht bis an die Grenze optimiert wurden. Der Wuchter braucht unbedingt Material für den Massenabtrag (z.B. Schleißring und Opfernase).

Für beide Fehlervarianten können wir bei PMB Nachweise führen und gemeinsam mit Ihnen Herstellprozesse oder Form optimieren.