VDI 3839 Blatt 2-2013 Instructions on measuring and interpreting the vibrations of machines - Vibration patterns for excitation arising from unbalance incorrect assembly bearing fa.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREHinweise zur Messung und Interpretationder Schwingungen von MaschinenSchwingungsbilder fr Anregungen aus Unwuchten, Montagefehlern, Lagerungsstrungen und Schdenan rotierenden BauteilenInstructions on measuring and interpreting the vibration of machinesVibration patterns for

2、 excitation arising from unbalance, incorrect assembly, bearing faults and damage to rotating componentsVDI 3839Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch SchwingungstechnikInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung. . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32 Schwingungsbilder fr Anregungen aus Unwuchten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1 Spektren und Wellenbahnkurven . . . . . . 52.2 Einfluss der Biegeeigenfrequenzen (Resonanzdrehzahlen). . . . . . . . . . . . 92.3 Einfluss d

4、er Lageranisotropie . . . . . . . . 92.4 Unwuchtnderungen . . . . . . . . . . . . 143 Schwingungsbilder fr Anregungen aus Rotoranisotropie . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Schwingungen durch unerwnschte Elastizitten in der Lagerung . . . . . . . . . 185 Schwingungsbilder fr Anregungen aus Kupplun

5、gen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.1 Ausrichtfehler . . . . . . . . . . . . . . . . 215.2 Anregungen aus Fehlern oder Verschlei von Kupplungsbauteilen . . . . . . . . . . 256 Schwingungsbilder fr Anregungen aus Gleitlagern, Spalt- oder Labyrinthdichtungen 276.1 Selbsterregung, Instabilitt

6、 . . . . . . . . . 276.2 nderung der Lastaufteilung auf Lager. . . 31 7 Schwingungsbilder fr Anregungen durch Anstreifen. . . . . . . . . . . . . . . . 337.1 Anstreifen am gesamten Umfang . . . . . 337.2 Anstreifen nur an einem Teil des Rotorumfangs . . . . . . . . . . . . . . . 337.3 Kurzzeitiges A

7、nstreifen . . . . . . . . . . 36Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Vibration patterns for excitation originating in unbalances. . . . . . . . . . . . . . . . .

8、 . 42.1 Spectra and shaft orbit curves . . . . . . . 52.2 Influence of the natural bending frequencies (resonance speeds). . . . . . . 92.3 Influence of bearing anisotropy . . . . . . 92.4 Changes in unbalance. . . . . . . . . . . . 143 Vibration patterns for excitation originating in rotor anisotro

9、py . . . . . . . . . . . . . . . 174 Vibration arising from unwanted elasticities in the bearing assembly . . . . . . . . . . . . 185 Vibration patterns for excitation originating in couplings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.1 Alignment errors . . . . . . . . . . . . . . 215.2 Excitation ar

10、ising from defects or wear in coupling components . . . . . . . . . . . . 256 Vibration patterns for excitation arising from plain bearings, diaphragm or labyrinth seals 276.1 Self-excitation, instability . . . . . . . . . 276.2 Change in the load distribution over different bearings . . . . . . . .

11、 . . . . . . 317 Vibration patterns for excitation arising from rubbing . . . . . . . . . . . . . . . . . 337.1 Rubbing over the full circumference . . . 337.2 Rubbing at only part of the rotor circumference . . . . . . . . . . . . . . . 337.3 Intermittent rubbing . . . . . . . . . . . . 36FrhereAus

12、gaben:05.03;02.08BerichtigungFormereditions: 05/03; 02/08 CorrigendumZu beziehen durch / Available atBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf2013Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction eve

13、n for internal use not permittedICS 17.160Januar 2013 January 2013VDI-RICHTLINIENVDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP)Fachbereich SchwingungstechnikDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guaran

14、tee can be given with respect to the English trans-lation.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 2 VDI 3839 Blatt 2 / Part 2Seite

15、8 Schwingungsbilder fr Anregungen aus Wlzlagern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388.1 Auswirkungen von Schden auf den Abrollbahnen . . . . . . . . . . . . . . . 388.2 Messung und Diagnosen von Schden auf den Abrollbahnen mittels Kennwerten . . 40 8.3 Messung der berrollfrequenzen mittels Hllkur

16、venverfahren . . . . . . . . . . . 419 Schwingungsbilder fr Anregungen aus Wellenanrissen . . . . . . . . . . . . . . . . 4410 Interpretation von Axialschwingungen an Lagern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4511 Interpretation von Anregungen aus der Nachbarschaft. . . . . . . . . . . . . . . .

17、. 47Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, je

18、weils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richt

19、linie mitgewirkt haben, sei gedankt.EinleitungIn der Richtlinienreihe VDI 3839 werden Verfahren und Einrichtungen zur Messung der Schwingungen von Maschinen beschrieben. Sie erlutern die we-sentlichen Kriterien zur Bewertung der Mess-ergebnisse und nennen die magebenden Beurtei-lungsrichtlinien oder

20、 -Normen. Weiterhin werden Anleitungen zur Analyse und Deutung gemessener Schwingungen gegeben, um bei Beanstandungen, Strungen oder Schden Hinweise auf deren Ursa-chen zu erhalten und Abhilfemanahmen einleiten zu knnen. Hierzu sind in Blatt 2 bis Blatt 8 Beispiele fr typische Schwingungsursachen un

21、d die sich erge-benden Schwingungsbilder aufgenommen worden.Page8 Vibration patterns for excitation originating in roller bearings . . . . . . . . . . . . . . . 388.1 Effects of damage to the raceways . . . . 38 8.2 Measurement and diagnosis of damage to raceways by means of characteristic values .

22、. . . . . . . . . . . . . . . . . . 408.3 Measurement of rollover frequencies by means of envelope curve procedures . . . 419 Vibration patterns for excitation arising from incipient shaft cracking . . . . . . . . 4410 Interpretation of axial vibration in bearings . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23、 4511 Interpretation of excitation from the neighbourhood . . . . . . . . . . . . . . . . 47Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 100

24、0.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditio

25、ns specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.IntroductionThe series of guidelines VDI 3839 provide descrip-tions of the methods and equipment used for measur-ing the vibration of machines. They explain the

26、basic criteria which apply to evaluation of measurement re-sults and specify which guidelines and standards this evaluation should be based on. Furthermore, instruc-tions are given regarding the analysis and interpreta-tion of measured vibration with a view to ascertaining their causes in the event

27、of complaints, faults or dam-age, thereby enabling remedial measures to be initi-ated. To this end examples of typical causes of vibra-tion and the associated vibration patterns are given in Part 2 to Part 8.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929

28、BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 3839 Blatt 2 / Part 2 3 Die Richtlinien der Reihe VDI 3839 sollen kein Fachbuch der Schwingungslehre ersetzen. Sie sind vorwiegend gedacht als Leitfaden fr Ingenieure und Techniker i

29、n Entwicklungs-, Prf- oder Betriebsab-teilungen, die keine gezielte Ausbildung auf dem Ge-biet der Messung und Interpretation von Schwingun-gen haben. Sie sollen auch denen einen berblick verschaffen, die nur gelegentlich mit schwingungs-technischen Problemen befasst sind, beispielsweise in Str- ode

30、r Schadensfllen. Nicht zuletzt sollen den Lesern dieser Richtlinien Hinweise gegeben werden, wann es notwendig wird, Experten einzuschalten, welche spezielles Fachwissen ber die Konstruktion, die Arbeitsverfahren und die schwingungstechni-schen Probleme bestimmter Maschinentypen haben.Vorgesehen sin

31、d zurzeit folgende Bltter, die alle den gemeinsamen Titel Hinweise zur Messung und In-terpretation der Schwingungen von Maschinen“ tra-gen:Blatt 1 Allgemeine GrundlagenBlatt 2 Schwingungsbilder fr Anregungen aus Unwuchten, Montagefehlern, Lagerungs-strungen und Schden an rotierenden BauteilenBlatt 4

32、 Typische Schwingungsbilder bei Ventilato-ren und Geblsen fr GaseBlatt 5 Typische Schwingungsbilder bei elektri-schen MaschinenBlatt 6 Typische Schwingungsbilder bei Maschi-nenstzen in hydraulischen KraftwerkenBlatt 7 Typische Schwingungsbilder bei PumpenBlatt 8 Typische Schwingungsbilder bei Kolben

33、-maschinenEine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3839.Mit der Unterteilung in eine Reihe von Blttern unter der gleichen Kennnummer wird den Nutzern die Mglichkeit geboten, nur die fr ihre Branche oder ihr Fachgebiet wichtigen Bltter

34、 anzuschaffen. Wei-terhin ist es ohne Aufwand mglich, die Reihe um weitere Maschinenarten oder Einsatzbereiche zu er-weitern, wenn hierfr ausreichend Kenntnisse und Erfahrungen vorliegen.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie gibt eine bersicht ber die Schwin-gungsbilder fr Anregungen aus Unwuchten, Mo

35、nta-gefehlern, Lagerungsstrungen und Schden an ro-tierenden Bauteilen, das heit aus Anregungen, die bei allen Arten von Maschinen mit nur rotierenden Massen auftreten knnen, unabhngig von ihrer The guidelines in the VDI 3839 series are not in-tended to replace specialist works on vibration the-ory.

36、They are predominantly intended to be used as guides for engineers and technicians in development, testing or engineering departments who are not spe-cifically qualified or trained in the field of vibration measurement and interpretation. They should also provide an overview for people who only occa

37、sion-ally have to deal with vibration-related problems for example, when damage or malfunctions occur. Last but not least, the readers of these guidelines should find information on when it is advisable to call in experts who can apply their specialised knowledge of the design, working principles an

38、d vibration-related problems of certain machine types.The following parts are currently envisaged; they all share the same title “Instructions on measuring and interpreting the vibration of machines”: Part 1 General principlesPart 2 Vibration patterns for excitation arising from unbalance, incorrect

39、 assembly, bear-ing faults and damage to rotating compo-nentsPart 4 Typical vibration patterns with fans and blowers for gasesPart 5 Typical vibration patterns with electrical machinesPart 6 Typical vibration patterns with machine sets in hydraulic power stationsPart 7 Typical vibration patterns wit

40、h pumpsPart 8 Typical vibration patterns with reciprocat-ing machinesA catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet at www.vdi.de/3839.This subdivision into a series of guideline parts with the same code number will allow the users to select just thos

41、e parts which are of importance to their par-ticular industry or specialist field. This approach also makes it simpler for us to add additional machine types or areas of application once sufficient knowl-edge and experience has been accumulated. 1ScopeThis guideline provides an overview of the vibra

42、tion patterns for excitation originating in unbalances, mis-assembly, bearing defects and damage to rotating parts in other words, from the kinds of excitation which can occur in all types of machines which have rotating masses, irrespective of their size, output and B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63

43、B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 4 VDI 3839 Blatt 2 / Part 2Gre, Leistung und Drehzahl. Informationen zu den hier verwendeten Begriffen aus der Mess- und A

44、na-lysetechnik, zu den genannten oder empfohlenen Mess- und Analysegerten und zu speziellen Analy-severfahren finden sich in VDI 3839 Blatt 1. Zustz-lich zu der in diesem Blatt 2 gegebenen bersicht werden in Blatt 3 bis Blatt 8 die typischen Schwin-gungsbilder fr Anregungen aus dem physikalischen Ar

45、beitsprinzip, dem Aufbau und der Betriebsweise der verschiedenen Maschinenarten gegeben. Die Fol-gebltter ergnzen jeweils diese Richtlinie. Sie sind heranzuziehen, wenn die Schwingungen einer spezi-ellen Maschinenart interpretiert werden sollen.2 Schwingungsbilder fr Anregungen aus UnwuchtenBei Masc

46、hinen mit groen rotierenden Massen sind Unwuchten eine hufige Quelle feststellbarer Schwingungen. Unwuchten treten auf, wenn die Massenverteilung im Rotor nicht symmetrisch zur Schaftachse ist, das heit die Verbindungslinie zwi-schen den Lagerzapfenmittelpunkten nicht mit einer Haupttrgheitsachse be

47、reinstimmt. Unwuchten lie-fern umlaufende Krfte und Momente, die von der Lagerung aufgenommen werden mssen, damit der Rotor in seiner Drehachse festgehalten wird. Diese Krfte und Momente regen die Lagerstellen zu dreh-frequenten Schwingungen an.Unwuchten entstehen bei der Fertigung durch Ma-abweichu

48、ngen, Materialinhomogenitten, Exzentri-zitten zwischen Lagerstellen und dem Rotorkrper und hnlichem. Diese werden vom Hersteller durch Auswuchten auf Werte reduziert, die fr normale Aufstellungs- und Betriebsbedingungen zugelassen werden knnen. Auch im Lauf der Nutzung einer Maschine knnen Rotorunwu

49、chten entstehen, selbst wenn der Rotor vom Hersteller gut ausgewuchtet wurde (siehe Abschnitt 2.4). Bei den meisten Rotoren sind die Unwuchten im ganzen Betriebsdrehzahlbe-reich annhernd konstant. Sie knnen daher bei jeder beliebigen Drehzahl innerhalb dieses Bereichs ausge-glichen werden. Man bezeichnet diese Rotoren als starre Rotoren. Angaben zu den Anforderungen an die Auswuchtgte starrer Rotoren finden sich in DIN ISO 1940-1 und DIN ISO 1940-