imc Test & Measurement GmbH
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  • Schwingungsanalyse mit imc WAVE vibration


     

Die Erfassung und Analyse von Maschinenschwingungen und Schwingungen auf den menschlichen Körper können mit imc WAVE vibration normgerecht durchgeführt werden. imc WAVE bietet professionelle Werkzeuge zur Schwingungspegel- und bandbegrenzten Schwingungspegel-Analyse, sowie zur Frequenzanalyse als FFT-, Terz- und Oktav-Spektrum. Ergänzend zu Methoden für die Maschinendiagnose stehen dem Anwender auch Verfahren zur Analyse und Bewertung von Schwingungen auf den menschlichen Körper zur Verfügung.

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Online Ergebnisse

  • Filter (LP, HP, BP, BS)
  • Maschinendiagnose nach ISO 10816/20816
  • Human Vibration Filter, Fast, Slow, Impuls, Peak, Keq
  • Vibration 1/1-tel und 1/3-tel Oktavanalyse nach IEC 61260
  • FFT Analyse (bis zu 131072 Punkte)

Offine Ergebnisse optional

  • 1/12 Oktave und 1/24 Oktavband-Spektrum

Typische Anwendungen

  • Maschinen Diagnose
  • Abnahme- und Zertifizierungsmessungen mit der Einwirkung von Schwingungen auf Maschinen
  • Produktqualifizierungen
  • Produktoptimierungen im Entwicklungsbereich
  • Ganzheitliche Untersuchungen zu Ursachen, Ausbreitungswegen und Auswirkungen von Schwingungen
  • Normgerechte Humanschwingungsmessung
  • Abnahme- und Zertifizierungsmessungen mit der Einwirkung von Schwingungen auf den Menschen
  • Sitzkomfort in Fahrzeugen: Messungen zur Qualifizierung und Optimierung
  • Hand-Arm Schwingungen: Handgeführter Maschinen

Wissenswertes zum Thema

Wie entstehen Schwingungen an Maschinen?

Schwingungen entstehen durch hin und her-Bewegungen von  bewegenden bzw. drehenden Maschinen. Beispielsweise: Kolben, Kompressoren, Rotoren, Wellen und Walzen, sowie Getriebe und Pumpen. Die Amplitude und die Frequenzen ist abhängig von den Eigenfrequenzen und Steifheit Zusätzliche Stöße durch Schäden einzelner Bauteile werden Maschinen zusätzlich breitbandig angeregt und anhand der Amplituden und der Frequenzen können Maschinen- und Bauteilfehler erkannt und lokalisiert werden. Beispielweise: Unwucht, Wälzlagerschäden oder Ausrichtfehler.

Wie kann ich Schwingungen messen?

Bei der Schwingungsanalyse zeichnen wir die Schwingungen mit Beschleunigungs-, Schwinggeschwindigkeits- oder Schwingweg-Sensoren auf und analysieren diese.

 

Wie funktioniert Schwingungsanalyse an Maschinen?

Es gibt verschiedene Analysemöglichkeiten um Schwingungen an Maschinen zu erfassen und zu dokumentieren. Das sind insbesondere der Schwingungspegel und der bandbegrenzte Schwingungspegel. Für eine Diagnose der Schwingungen werden Frequenzanalyse- und Hüllkurvenanalyse-Verfahren eingesetzt. Internationale Standards sind u.a. ISO 10816, ISO 20816, VDI 3832.

Was ist eine Frequenzanalyse?

Eine Frequenzanalyse kann schmalbandig als FFT Analyse oder übersichtlich als Terz- und Oktav-Analyse berechnet werden.Bei der Frequenzanalyse wird grundsätzlich zwischen zwei Verfahren unterschieden: der Terz- und Oktavanalyse oder der FFT-Analyse.

 

Was ist eine Terz-/Oktavanalyse?

Um detaillierte Informationen über ein komplexes Schallsignal zu bekommen, müssen mehr Informationen über die Frequenzzusammensetzung des Signals ermittelt werden. Die unterschiedlichen Frequenzen lassen sich am einfachsten anhand der Tonleiter erklären.

Oktave [lat.], das Intervall, das vom Grundton 8 diatonalen Stufen entfernt ist, bezeichnet in der Akustik den Ton mit der doppelten Frequenz, bezogen auf einen Grundton. Seit der griechischen Antike geht die Darstellung des abendländischen Tonsystems von der Oktave aus. Die Terz-, Oktavanalyse (Terz [lat.], der dritte Ton) ist eine Frequenzanalyse mit relativ konstanter Frequenzauflösung, d. h., dass die Mittenfrequenz fm eines Bandpassfilters im Verhältnis zur Bandbreite (fB=fO-fU) für alle Frequenzbänder gleich ist. Die obere Eckfrequenz fO und die untere Eckfrequenz fU eines Frequenzbandpasses liegen bei einer Amplitudendämpfung von -3 dB (Faktor 0.707). Die relative Bandbreite der Oktave ist fB = 0.707, der Terz ist fB = 0,23 und der 1/12-tel-Oktave ist fB = 0,059.

Das Terz-/Oktavspektrum erlaubt eine Beurteilung der spektralen Leitungsverteilung, zum Beispiel eines Schallsignals. Sein Vorteil ist das logarithmische Frequenz-beurteilungsvermögen des menschlichen Ohrs. Die Terzfilter entsprechen in ihren Bandbreiten etwa den Frequenzgruppen, die das Unterscheidungsvermögen des Ohres erreichen. Deshalb haben sie für viele psychoakustische Probleme, auch für Lautheitsermittlung, eine ausreichende Trennschärfe.

Eine Frequenzanalyse kann schmalbandig als FFT Analyse oder übersichtlich als Terz- und Oktav-Analyse berechnet werden.

Was ist eine FFT-Analyse?

Die Fast Fourier-Transformation (FFT) ist ein schneller Rechenalgorithmus zur Berechnung der diskreten Fourier-Transformation (DFT). Der von James Cooley und John W. Tukey (1965) entwickelte Algorithmus nutzt Rechenvorteile, die sich bei einer Anzahl von 2 hoch N Werten ergeben.

    In modernen Analyse-Software Pakete ist man nicht mehr auf die Wertezahl von 2 hoch N angewiesen, denn ist die Anzahl der FFT-Punkte keine 2er Potenz, wird das Signal auf die entsprechend höhere Abtastfrequenz interpoliert.

    So können mit imc WAVE verschiedene Parameter eingestellt werden.

    • Frequenz Bewertung: A, B, C oder Z
    • Mittelung: keine, Leq ab Start
    • Fenster: Rechteck, Hamming, Hanning, Blackman Blackman-Harris und Flat-Top
    • Überlappung: 0%, 10%, 25%, 33,33%, 50%, 66,66%, 75%, 90%
    • Diff./Int.: differenzieren, zweifach differenzieren, integrieren, zweifach integrieren
    • Punkte: 128…..131072
    • Log.Achse: Ja / Nein
    • Referenzwert dB    20 µPa = 2 E-05 Pa
    • Anzeige von: Bandbreite, Auflösung und Ausgaberate

    Was ist eine Hüllkurvenanalyse?

    Die Hüllkurvenanalyse ist ein Verfahren um amplitudenmodulierte Signale in Träger- und Schadfrequenzen zu trennen (demodulieren). Deshalb wird diese für das Auffinden von Schäden insbesondere bei Wälzlagern verwendet. Hierbei hat jedes Lager einen individuellen Fingerabdruck. Mit Hilfe einer FFT-Analyse und dem Wissen des machanischen Aufbaus des Lagers, können die Schadfrequenzen nach Innenring, Außenring und Wälzkörper getrennt werden.

     

    Was sind Humanschwingungen?

    Humanschwingungen sind mechanische Schwingungen, die auf den menschlichen Körper übertragen werden. Typische Maschinen hierfür sind Motorsägen, Winkelschleifer, Bohrhämmer Druckluft- und Abbruchhämmer. Das Einwirken dieser Schwingungen auf Knochen und Gelenke führt zu Durchblutungsstörungen und Nervenschäden und kann langfristig zu Berufskrankheiten wie z. B. Weißfingerkrankheit führen. Man unterscheidet 2 Hauptgruppen: Ganzkörper-Schwingungen und Hand-Arm-Schwingungen in X-, Y- und Z-Richtung.

    Wie werden Humanschwingungen gemessen?

    Meistens mit einem Triax Schwingungssensor oder einem Sitz-Schwingungssensor, der die Schwing-Beschleunigung oder die Schwing-Geschwindigkeit repräsentiert.

    Welche Frequenzen und Amplituden in der Humanschwingungsanalyse sind besonders schädlich?

    Betrachtet man den Menschen als mechanisches Modell, untergliedert dieses in Feder-Masse-Systeme, so ergibt sich für jedes Körperteil eine andere Eigenfrequenz, die bei Dauerbelastung geschädigt werden können. Die Vibrationsbelastung hängt im Wesentlichen von der Frequenz, der Amplitude und der angewendeten Andruckkraft sowie der Dauer der Einwirkung ab.
    Internationale Standards sind u.a. EN 1032, ISO 2631-x, ISO 28927, ISO 5349, ISO 8041 und VDI 2057.

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