Akustische Vibrationstests

Lagervorrichtungen sind in häuslichen und industriellen Anwendungen weit verbreitet. Der ordnungsgemäße Betrieb dieser Geräte hängt weitgehend vom reibungslosen und leisen Betrieb der Lager ab. In industriellen Anwendungen gelten diese Lager als kritische mechanische Komponenten und ein Defekt am Lager führt, wenn er nicht rechtzeitig erkannt wird, zu einem Ausfall und kann sogar zu einem Maschinenstillstand führen. Ausfälle an Lagern können während des Gebrauchs oder während des Herstellungsprozesses auftreten. Daher ist die Erkennung dieser Mängel für die Zustandsüberwachung und Qualitätsprüfung von Lagern wichtig.

Zur Erkennung von Lagerfehlern kommen unterschiedliche Methoden zum Einsatz. Bei diesen Methoden handelt es sich im Allgemeinen um Vibrations- und Akustikmessungen, Temperaturmessungen und Verschleißrückstandsanalysen. Unter diesen werden akustische Schwingungsmessungen am häufigsten eingesetzt. Zur Messung von Vibrationen und akustischen Reaktionen, die durch defekte Lager verursacht werden, werden verschiedene Techniken wie Schwingungsmessungen im Zeit- und Frequenzbereich, Schallmessungen, Stoßimpulsverfahren, Schalldruck- und Schallintensitätstechniken sowie Schallemissionsverfahren eingesetzt.

Lager wirken aufgrund sich verändernder Kompatibilität oder vorhandener Defekte als Vibrations- und Geräuschquelle. Lager mit radial belasteten Wälzkörpern erzeugen Vibrationen, auch wenn sie geometrisch perfekt sind. Dies liegt daran, dass eine begrenzte Anzahl von Wälzkörpern zum Tragen der Last verwendet wird. Die Anzahl der Wälzkörper und ihre Position in der Lastzone ändern sich mit der Lagerdrehung, was zu einer periodischen Änderung der Gesamtsteifigkeit der Lagerbaugruppe führt. Diese Variation der Härte erzeugt Vibrationen, die allgemein als Vibrationen variabler Konformation bekannt sind. Die wechselnde Richtung der von den Wälzkörpern ausgeübten Kontaktkräfte kann dazu führen, dass die Lager im Kipp- oder Ringmodus vibrieren, selbst wenn sie geometrisch perfekt sind.

Das Vorhandensein eines Defekts führt jedoch zu einer deutlichen Erhöhung des Vibrationsniveaus. Lagerdefekte treten entweder verteilt oder lokal gehäuft auf. Zu den verteilten Defekten zählen Oberflächenrauheit, Welligkeit, falsch ausgerichtete Lagersitze und Wälzkörper mit unpassenden Abmessungen. Sie entstehen durch Fertigungsfehler, unsachgemäße Montage oder abrasiven Verschleiß. Die durch verteilte Defekte bedingte Änderung der Kontaktkraft zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen führt zu einem erhöhten Vibrationsniveau.

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