DIN ISO 21940-12 Bb 1-2015 Mechanical vibration - Rotor balancing - Part 12 Procedures and tolerances for rotors with flexible behaviour - Supplement 1 Procedure for balancing at m.pdf

1、April 2015 Normenausschuss Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDIPreisgruppe 32DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 21.120.40!%Ag“230

2、0468www.din.deDDieses Beiblatt enthlt Informationen zuDIN ISO 21940-12, jedoch keine zustzlichgenormten Festlegungen.DIN ISO 21940-12 Beiblatt 1Mechanische Schwingungen Auswuchten von Rotoren Teil 12: Verfahren und Toleranzen fr Rotoren mit nachgiebigemVerhalten Beiblatt 1: Verfahren zum Auswuchten

3、bei mehrerenDrehzahlenMechanical vibration Rotor balancing Part 12: Procedures and tolerances for rotors with flexible behaviour Supplement 1: Procedure for balancing at multiple rotational speedsVibrations mcaniques quilibrage des rotors Partie 12: Modes opratoires et tolrances pour les rotors comp

4、ortement flexible Supplment 1: Mode opratoire pour lquilibrage des vitesses multiplesAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 114 SeitenDIN ISO 21940-12 Bbl 1:2015-04 2 Inhalt Seite Vorwort 4 Einleitung .5 1 Anwendungsbereich .7 2 Verweisungen .7 3 Begr

5、iffe .7 4 Formelzeichen und Abkrzungen 8 5 Unwuchten und ihre Wirkungen .8 5.1 Grundlagen .8 5.2 Unwuchten an einem rotierenden Krper .8 5.3 Unwuchtanteile . 10 6 Rahmenbedingungen fr das Auswuchten . 13 6.1 Ziel des Auswuchtens 13 6.2 Orte fr Auswuchten und Abnahme . 13 6.3 Technische Voraussetzung

6、en . 14 6.4 Computerprogramme . 14 7 Auswuchtverfahren 15 7.1 Grundlagen der Ermittlung von Ausgleichsunwuchten . 15 7.2 Niedrigtouriges Auswuchten eines Rotors 15 7.3 Auswuchten bei mehreren Drehzahlen eines Rotors mit wellenelastischem Verhalten nach dem 2+N-Verfahren 17 8 Toleranzen und Kriterien

7、 fr den Ausgleich 20 8.1 Unwuchttoleranzen . 20 8.2 Kriterien fr den Ausgleich 22 8.3 Erforderliche Genauigkeit 23 9 Prinzipielle Vorgehensweise beim Auswuchten . 23 10 berprfung des Unwuchtzustands . 24 10.1 In der Auswuchtmaschine . 24 10.2 Im Betriebszustand . 25 11 Flussdiagramm . 26 11.1 Allgem

8、eines . 26 11.2 Sinnvolle weitere Mglichkeiten . 26 Anhang A (informativ) Wahl der Ausgleichsebenen und Auswuchtdrehzahlen 28 A.1 Allgemeines . 28 A.2 Wahl der Ausgleichsebenen 28 A.3 Wahl der Auswuchtdrehzahlen . 30 A.4 Wahl der Fahrtrichtung 30 A.5 Eng benachbarte Ausgleichsebenen 30 Anhang B (inf

9、ormativ) Testunwuchten, Unwucht-Stze, Orthogonalitt 31 B.1 Allgemeines . 31 B.2 Einzelunwuchten. 31 B.3 Unwucht-Stze 32 B.4 Orthogonalitt . 33 B.5 Gre und Position der Testunwucht. 34 DIN ISO 21940-12 Bbl 1:2015-04 3 Anhang C (informativ) Ermittlung von orthogonalen Unwucht-Stzen . 36 C.1 Allgemeine

10、s . 36 C.2 Verwendung von Messungen auf einer Auswuchtmaschine 37 C.3 Berechnung von vorwrts und rckwrts orthogonalen Testunwucht-Stzen aus gemessenen Einflusskoeffizienten 41 C.4 Berechnung von vorwrts und rckwrts orthogonalen Testunwucht-Stzen bei bekannten Eigenformen 46 Anhang D (informativ) Pri

11、nzip der Ermittlung quivalenter modaler Unwuchten 49 D.1 Allgemeines . 49 D.2 Ermittlung an einem Modell 49 D.3 Ermittlung in der Praxis 51 Anhang E (informativ) Festlegung von Unwuchttoleranzen . 52 E.1 Toleranzen fr mehrere Unwuchten 52 E.2 Modale Bewertungkurve Gn . 54 E.3 Zulssige Restunwuchten

12、55 E.4 Beispiele . 55 E.5 Palette der Auswuchtaufgaben 58 E.6 Ungleichmige Verteilung auf mehrere Unwuchten 61 Anhang F (informativ) Erforderliche Genauigkeit im Auswuchtprozess . 63 F.1 Allgemeines . 63 F.2 Rotoren mit wellenelastischem Verhalten 63 Anhang G (informativ) Wichtige Vorkehrungen fr da

13、s Auswuchten . 65 G.1 Allgemeines . 65 G.2 Sicherheitstechnische Vorkehrungen . 65 G.3 Maschinentechnische Voraussetzungen 67 G.4 Messtechnische Voraussetzungen 69 Anhang H (informativ) Probleme bei der Durchfhrung des Auswuchtprozesses 71 H.1 Reproduzierbarkeit der Messwerte 71 H.2 Betriebshnliche

14、Randbedingungen in der Auswuchtanlage 73 H.3 Freie Wellenberhnge . 73 H.4 Drei-Lager-Auswuchtung 74 Anhang I (informativ) Grundlagen der Ermittlung von Ausgleichsunwuchten nach dem Einflusskoeffizienten-Algorithmus 75 I.1 Allgemeines . 75 I.2 Beispiele fr das niedrigtourige Auswuchten von Rotoren 77

15、 I.3 Auswuchten bei mehreren Drehzahlen eines Rotors mit wellenelastischem Verhalten nach dem 2+N-Verfahren 79 Anhang J (informativ) Praxis I Auswuchten mit Hilfe des Einflusskoeffizienten-Algorithmus 81 J.1 Allgemeines . 81 J.2 Beispiel: Elektromaschine 81 Anhang K (informativ) Praxis II Ermittlung

16、 quivalenter modaler Restunwuchten 88 K.1 Allgemeines . 88 K.2 Eigenformen sind bekannt . 88 K.3 Eigenformen sind unbekannt . 90 K.4 Empfehlung 94 Glossar 95 Formelzeichen und Abkrzungen . 104 Literaturhinweise 111 Stichwortverzeichnis 112 DIN ISO 21940-12 Bbl 1:2015-04 4 Vorwort Dieses Beiblatt ist

17、 vom Ausschuss NA 001-03-06-01 UA (NALS/VDI C 6.1) Auswuchten und Auswucht-maschinen“ des Normenausschusses Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDI erarbeitet worden. Es ergnzt die Norm DIN ISO 21940-121), die eine redaktionelle berarbeitung von DIN ISO 11342:1999-05 Mecha

18、nische Schwingungen Verfahren und Kriterien fr das mechanische Auswuchten nachgiebiger Rotoren (ISO 11342:1998) und der Berichtigung 1:2001-10 (ISO 11342:1998/ Cor.1:2000) ist. Das Beiblatt sollte daher in Verbindung mit DIN ISO 21940-12 gelesen werden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass e

19、inige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. 1) z. Z. Entwurf DIN ISO 21940-12 Bbl 1:2015-04 5 Einleitung Wellenelastisches Verhalten eines Rotors liegt vor, wenn Biegeresonanzen dur

20、chfahren werden oder sich die Betriebsdrehzahl einer Biegeresonanz-Drehzahl soweit annhert, dass ihre Wirkung auf den Betrieb des Rotors nicht mehr vernachlssigbar ist. Whrend in einigen Branchen das Auswuchten von Rotoren mit wellenelastischem Verhalten seit Jahrzehnten zum Alltag gehrt, haben ande

21、re Branchen bisher wenig Erfahrung auf diesem Gebiet. Mit zunehmenden Anforderungen an Arbeitsgeschwindigkeit, Leichtbau und Auswuchtgte ist jedoch in vielen Fllen der bergang zu einer wellenelastischen Auslegung von Rotoren in naher Zukunft zu erwarten, sodass das Auswuchten solcher Rotoren zunehme

22、nd an Bedeutung gewinnt. Fr das Auswuchten von Rotoren mit wellenelastischem Verhalten werden spezielle Auswuchtmaschinen oder Auswuchtanlagen eingesetzt, auf denen die Rotoren bis zur Betriebsdrehzahl oder bis zu einer ber-drehzahl gefahren werden knnen. DIN ISO 21940-122)In den 1980er Jahren wurde

23、 begonnen, die sich damals etablierenden Verfahren zum Auswuchten von Rotoren mit wellenelastischem Verhalten zu systematisieren und in DIN ISO 21940-12 zusammenzufassen. Es werden neun verschiedene Verfahren beschrieben (sechs niedrigtourige und drei hochtourige), von denen die meisten an bestimmte

24、 Voraussetzungen der Konstruktion, der Unwuchtverteilung oder der Einsatzbedin-gungen geknpft sind. Nur das Verfahren G Auswuchten bei mehreren Drehzahlen“ ist prinzipiell immer ver-wendbar und damit das einzige universelle Verfahren, es wird aber aus heutiger Sicht in DIN ISO 21940-12 nur unzureich

25、end beschrieben. DIN ISO 21940-12 Beiblatt 1 Durch eine systematische Beschreibung der Unwuchten mittels einer modalen Sichtweise stellt das vorliegende Beiblatt das Auswuchten bei mehreren Drehzahlen ausfhrlich dar. Dadurch schliet es die in DIN ISO 21940-12 verbliebenen Lcken beim Auswuchten von R

26、otoren mit wellenelastischem Verhalten. Der heutige Wissensstand kann mit folgenden Feststellungen umrissen werden: Zu bercksichtigende Unwuchten Das erfolgreiche Auswuchten von Rotoren mit wellenelastischem Verhalten erfordert eine Vorgehens-weise, bei der von den Starrkrperunwuchten (resultierende

27、 Unwucht plus Momentenunwucht bzw. dynamische Unwucht) bis hin zu den relevanten modalen Unwuchten alle Unwuchten systematisch behandelt werden. Modale Unwuchten Es knnen beliebig viele fr das Rotorverhalten relevante Biegeeigenformen und damit auch modale Unwuchten bercksichtigt werden. Resonanzabs

28、tnde sind in ihrer Wirkung systematisch erfassbar. Die modalen Unwuchten knnen aus den beim Auswuchtprozess anfallenden Daten ermittelt werden, es ist also kein zustzlicher Messaufwand, sondern nur Rechenaufwand erforderlich. Bei Simulations-rechnungen anfallende modale Daten knnen eine zustzliche H

29、ilfe bieten. 2) z. Z. Entwurf (berarbeitung von DIN ISO 11342, siehe Vorwort) DIN ISO 21940-12 Bbl 1:2015-04 6 Zu bercksichtigende Biegeresonanzen Biegeresonanzen oberhalb der Betriebsdrehzahl mssen auch dann beachtet werden, wenn unterhalb der Betriebsdrehzahl schon Biegeresonanzen aufgetreten sind

30、. Toleranzangaben Fr die Auswuchtgte ist eine Angabe in Unwuchtwerten z. B. in dynamischen Unwuchten und qui-valenten modalen Unwuchten zu empfehlen, Schwingungswerte sind als Toleranzen im Allgemeinen ungeeignet. Schwingungswerte hngen von den Lagerbedingungen ab und sind daher weder eine Eigenscha

31、ft des Rotors, noch auf den Betriebszustand oder andere Auswuchtanlagen bertragbar. Auerdem kann sich ein und derselbe Schwingungszustand bei Betriebsdrehzahl durch eine unendliche Anzahl unterschiedlicher Unwuchtzustnde einstellen. Qualittssicherung Fr das Auswuchten sind wie fr alle qualittsreleva

32、nten Prozesse das Qualittsziel, die Verfahren, um dieses Ziel zu erreichen, sowie die Prfung des Ergebnisses festzulegen. Diese sind: Auswuchtgte, Auswuchtverfahren, Prfverfahren. Das vorliegende Beiblatt fasst diese Erkenntnisse mit dem Auswuchtverfahren G zu einer praxisnahen Empfehlung fr die Ges

33、taltung des Auswuchtprozesses zusammen. Das Auswuchten von Rotoren mit wellenelastischem Verhalten durch Messungen bei mehreren Drehzahlen basiert stets auf der Bildung und Nutzung von Einflusskoeffizienten (EFK), indem die gemessenen nde-rungen von Schwingungen auf gezielte Vernderungen der Unwucht

34、en (Einzelunwuchten oder Unwuchtstze) bezogen werden. Systematik Fr das vorliegende Beiblatt stehen die realen Eigenschaften der Rotoren, die Verfahren und die Praxis des Auswuchtens im Vordergrund. Theoretische und eventuell idealisierte Vorstellungen dienen nur zur Klrung von Zusammenhngen. Ein Er

35、folg versprechendes Auswuchten beginnt stets mit einer auswuchtgerechten Konstruktion in Bezug auf Anzahl und Lage der Ausgleichsebenen sowie Gre und Bandbreite der setzbaren Test- und Ausgleichs-massen. Der Hauptteil des vorliegenden Beiblatts ist kurz gehalten, um den roten Faden sichtbar werden z

36、u lassen. Theoretische Grundlagen und praktische Erluterungen folgen im Wechsel. Ihre Abfolge orientiert sich an den Schritten zur Planung und Durchfhrung des Auswuchtvorgangs. Das Beiblatt beginnt daher mit der Beschreibung des Unwuchtzustands und der Vorgehensweise zur Ermittlung des erforderliche

37、n Ausgleichs. Daran schlieen sich die Wahl geeigneter Unwuchttoleranzen auf Basis der Vorgaben aus DIN ISO 1940-1, eine Beschreibung verschiedener Vorgehensweisen beim Auswuchten sowie die berprfung des erreichten Unwuchtzustands an. Den Abschluss des Hauptteils bildet ein Flussdiagramm des ganzen P

38、rozesses mit zwei Basisvarianten. Ergnzungen und Hinweise werden in Form von Anmerkungen und Funoten zur Verfgung gestellt. Im Hauptteil nur kurz angesprochene Aspekte und Beispiele werden in den Anhngen detailliert ausgefhrt und durch die Literaturhinweise ergnzt. Die verwendeten Begriffe sind in e

39、inem Glossar mit Erluterungen zusammengestellt. Formelzeichen und Abkrzungen sind in einem Anhang zur bersicht aufgelistet. Das Stichwortverzeichnis erleichtert das Auffinden bestimmter Passagen. DIN ISO 21940-12 Bbl 1:2015-04 7 1 Anwendungsbereich Dieses Beiblatt beschreibt das Auswuchten von Rotor

40、en mit wellenelastischem Verhalten durch Messungen bei mehreren Drehzahlen auf Auswuchtmaschinen. Hierzu gibt es Empfehlungen fr eine im Sinne eines Qualittsmanagements durchgngige Betrachtungsweise vom Entwurf des Rotors bis zur berprfung des erreichten Auswuchtzustandes. Das Beiblatt geht dabei in

41、 der Darstellung und der Herangehensweise von DIN ISO 19499 aus, die eine Einfhrung in die Auswuchttechnik gibt. Dieses Beiblatt nutzt modale Vorstellungen des wellenelastischen Rotorverhaltens, die bei der Gestaltung der ganzen Prozesskette verwendet werden sollen, bestehend aus einer auswuchtgerec

42、hten Konstruktion des Rotors, der Festlegung der relevanten Unwuchttoleranzen, der Definition der Auswuchtaufgabe sowie der Gestaltung des Auswuchtprozesses, der berprfung des Auswuchtergebnisses. 2 Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden

43、, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN ISO 1925, Mechanische Schwingungen Auswuchttechnik Be

44、griffe DIN ISO 1940-1, Mechanische Schwingungen Anforderungen an die Auswuchtgte von Rotoren in konstantem (starrem) Zustand Teil 1: Festlegung und Nachprfung der Unwuchttoleranz DIN ISO 19499, Mechanische Schwingungen Auswuchttechnik Einfhrung und Leitfaden fr die Auswahl und Anwendung von Auswucht

45、normen DIN ISO 21940-12, Mechanische Schwingungen Auswuchten von Rotoren Teil 12: Verfahren und Toleranzen fr Rotoren mit nachgiebigem Verhalten3)DIN ISO 21940-14, Mechanische Schwingungen Auswuchten von Rotoren Teil 14: Verfahren zur Ermittlung von Abweichungen beim Auswuchten DIN ISO 21940-23, Mec

46、hanische Schwingungen Auswuchten von Rotoren Teil 23: Verkleidungen und andere Schutzmanahmen fr die Messstation von Auswuchtmaschinen ISO 21940-31, Mechanical vibration Rotor balancing Part 31: Susceptibility and sensitivity of machines to unbalance 3 Begriffe Die auswuchttechnischen Begriffe sind

47、in DIN ISO 1925 definiert; eine Reihe neu eingefhrter Begriffe nennt DIN ISO 19499. Um die Arbeit mit diesem Beiblatt zu vereinfachen, sind im Glossar die wesentlichen Begriffe zusammengefasst und erlutert. 3) z. Z. Entwurf (berarbeitung von DIN ISO 11342, siehe Vorwort) DIN ISO 21940-12 Bbl 1:2015-

48、04 8 4 Formelzeichen und Abkrzungen Formelzeichen und Abkrzungen sind im Text vorgestellt oder nach einer Gleichung aufgelistet. Darber hinaus sind sie im Anhang Formelzeichen und Abkrzungen“ zusammengefasst. 5 Unwuchten und ihre Wirkungen 5.1 Grundlagen Luft eine Masse mU1mit der Kreisfrequenz4) au

49、f einer Kreisbahn mit dem Radius 1r, so wirkt die Fliehkraft 211UrmF= auf die Drehachse. Um diese Kraft auszugleichen, kann nun eine entgegengesetzt wirkende Kraft gleicher Gre aufgebracht werden, siehe Bild 1. Dazu setzt man in derselben Ebene z. B. eine zweite Masse mU2auf den Radius 2rbei einer um 180 gedrehten Winkelposition, sodass 11U22Urmrm=