DE102010063812A1 - Method for balancing a shaft for a rotating machine, in particular for a turbocharger - Google Patents

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    • F05D2220/40Application in turbochargers

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wuchtung einer Welle (1) für eine rotierende Maschine, insbesondere für einen Turbolader, in der die Welle (1)über eine Anzahl von Lagern gelagert wird. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Welle (1) im eingebauten Zustand in der Maschine rotiert. Dabei wird an zumindest einer Messstelle (M1, M2) die Auslenkung (ux,1, uy,t, ux,2, uy,2) der Welle (1) in radialer Richtung während der Rotation gemessen. Aus der gemessenen Auslenkung (ux,1, uy,1, ux,2, uy,2) werden ein oder mehrere Unwuchtparameter (A1, A2) zur Charakterisierung der Unwucht der Welle (1) und hieraus ein oder mehrere Ausgleichsparameter zum Ausgleich der Unwucht ermittelt. Anschließend wird die Welle (1) im eingebauten Zustand basierend auf dem oder den Ausgleichsparametern gewuchtet. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Welle mit einer oder mehreren Drehzahlen in zumindest einem Drehzahlbereich rotiert wird, in dem die erste oder eine höhere Biegemode einer Biegeschwingung der Welle (1) auftritt, und für diese Biegemode das oder die Unwuchtparameter (A1, A2) sowie das oder die Ausgleichsparameter ermittelt werden.The invention relates to a method for balancing a shaft (1) for a rotating machine, in particular for a turbocharger, in which the shaft (1) is supported by a number of bearings. In the method according to the invention, the shaft (1) is rotated in the installed state in the machine. The deflection (ux, 1, uy, t, ux, 2, uy, 2) of the shaft (1) in the radial direction is measured during the rotation at at least one measuring point (M1, M2). From the measured deflection (ux, 1, uy, 1, ux, 2, uy, 2) one or more unbalance parameters (A1, A2) are used to characterize the unbalance of the shaft (1) and from this one or more compensation parameters to compensate for the unbalance determined. The shaft (1) is then balanced in the installed state based on the compensation parameter or parameters. The method according to the invention is characterized in that the shaft is rotated at one or more speeds in at least one speed range in which the first or a higher bending mode of a bending vibration of the shaft (1) occurs, and for this bending mode the imbalance parameter or parameters (A1 , A2) and the compensation parameter (s) can be determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wuchtung einer Welle für eine rotierende Maschine, insbesondere für einen Turbolader.The invention relates to a method and a device for balancing a shaft for a rotating machine, in particular for a turbocharger.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Konzepte bekannt, wie Wellen in rotierenden Maschinen geeignet gelagert werden können. Für schnell drehende Maschinen, wie z. B. Turbolader, können z. B. aktive Magnetlager eingesetzt werden, über welche die Welle mittels Magnetkraft ohne Berührung der umgebunden mechanischen Strukturen gelagert wird.Various concepts are known from the prior art, such as waves can be stored properly in rotating machines. For fast rotating machines, such as B. turbocharger, z. B. active magnetic bearings are used, via which the shaft is supported by magnetic force without touching the surrounding mechanical structures.

Von entscheidender Bedeutung für die sichere Funktion einer Welle in einer rotierenden Maschine ist deren präzise und sorgfältige Wuchtung. In der Druckschrift DE 10 2008 034 342 A1 wird ein Verfahren zum Wuchten einer magnetisch gelagerten Welle in einem Abgasturbolader beschrieben, wobei im eingebauten Zustand der Welle die Unwucht basierend auf der Ermittlung der Position bzw. Auslenkung der Welle über die magnetische Lagerung bestimmt wird. Anschließend erfolgt die Wuchtung der Welle über einen Abtrag bzw. Auftrag von Material, wobei hierzu die Welle gegebenenfalls nicht aus dem Abgasturbolader ausgebaut werden muss.Of crucial importance for the safe functioning of a shaft in a rotating machine is its precise and careful balancing. In the publication DE 10 2008 034 342 A1 a method for balancing a magnetically mounted shaft in an exhaust gas turbocharger is described, wherein in the installed state of the shaft, the imbalance is determined based on the determination of the position or deflection of the shaft via the magnetic bearing. Subsequently, the balance of the shaft takes place via a removal or application of material, for which purpose the shaft may not have to be removed from the exhaust gas turbocharger.

Mit dem Verfahren der Druckschrift DE 10 2008 034 342 A1 kann die durch Unwucht verursachte Taumelbewegung einer Welle reduziert werden. Dieses Verfahren berücksichtigt jedoch nicht Unwuchten, die im Betrieb der rotierenden Maschine mit überkritischen Drehzahlen auftreten. Bei solchen Drehzahlen kann die Rotorwelle nicht mehr als starrer Körper betrachtet werden, sondern es treten Biegeschwingungen auf. Dabei wird eine erste Biegemode und gegebenenfalls auch höhere Biegemoden von Schwingungen angeregt. Hierdurch entstehen weitere Unwuchteffekte, die im unterkritischen Drehzahlbereich der Rotorwelle nicht auftreten.With the method of the publication DE 10 2008 034 342 A1 can be reduced by wobbling caused by imbalance of a wave. However, this method does not take into account imbalances that occur during operation of the rotating machine with supercritical speeds. At such speeds, the rotor shaft can no longer be regarded as a rigid body, but there are bending vibrations. In this case, a first bending mode and possibly also higher bending modes of vibrations is excited. This results in further unbalance effects that do not occur in the subcritical rotational speed range of the rotor shaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Welle in einer rotierenden Maschine derart zu wuchten, dass Unwuchten auch für überkritische Drehzahlen der Welle ausgeglichen werden.The object of the invention is to balance the shaft in a rotating machine so that imbalances are compensated for supercritical rotational speeds of the shaft.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by the method according to claim 1 and the device according to claim 9. Further developments of the invention are defined in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Wuchtung einer Welle für eine rotierende Maschine, wobei die rotierende Maschine insbesondere ein Turbolader und besonders bevorzugt ein Abgasturbolader ist, der beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Die Welle wird dabei über eine Anzahl von Lagern in der rotierenden Maschine gelagert. Erfindungsgemäß wird in einem Schritt a) die Welle im eingebauten Zustand in der Maschine rotiert, wobei während dieser Rotation an zumindest einer Messstelle und vorzugsweise an zwei Messstellen die Auslenkung der Welle in radialer Richtung gemessen wird. Aus dieser gemessenen Auslenkung werden dann in einem Schritt b) ein oder mehrere Unwuchtparameter zur Charakterisierung der Unwucht der Welle und hieraus ein oder mehrere Ausgleichsparameter zum Ausgleich der Unwucht ermittelt. Schließlich wird die Welle im eigebauten Zustand basierend auf dem oder den Ausgleichsparametern gewuchtet. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Welle in Schritt a) mit einer oder mehreren Drehzahlen in zumindest einem Drehzahlbereich rotiert wird, in dem die erste oder eine höhere Biegemode einer Biegeschwingung der Welle auftritt, wobei für diese Biegemode der oder die Unwuchtparameter sowie der oder die Ausgleichsparameter ermittelt werden.The method according to the invention serves to balance a shaft for a rotating machine, wherein the rotating machine is in particular a turbocharger and particularly preferably an exhaust-gas turbocharger which is used, for example, in motor vehicles. The shaft is stored over a number of bearings in the rotating machine. According to the invention, in a step a) the shaft is rotated in the installed state in the machine, during which rotation the deflection of the shaft in the radial direction is measured at at least one measuring point and preferably at two measuring points. From this measured deflection, one or more imbalance parameters for characterizing the unbalance of the shaft and, therefrom, one or more compensation parameters for compensating the imbalance are then determined in a step b). Finally, the shaft is balanced in the built state based on the compensation parameter (s). The inventive method is characterized in that the shaft is rotated in step a) with one or more speeds in at least one speed range in which the first or a higher bending mode of a bending vibration of the shaft occurs, for this bending mode of the imbalance or the parameters the compensation parameter or parameters are determined.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine klassische Wuchtung einer Welle für Drehzahlen, bei denen die Welle einen starren Körper darstellt, für schnell rotierende Maschinen nicht mehr ausreichend ist. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die bei hohen Drehzahlen auftretenden Unwuchten, welche durch Biegeschwingungen der Welle hervorgerufen werden, geeignet ausgeglichen werden.The invention is based on the finding that a classical balancing of a shaft for speeds at which the shaft represents a rigid body is no longer sufficient for machines that rotate rapidly. In this case, it is necessary that the occurring at high speeds unbalances, which are caused by bending oscillations of the shaft, are compensated suitable.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Welle gewuchtet, welche über eine oder mehrere aktive Magnetlager in der Maschine gelagert wird, wobei die Magnetkraft eines jeweiligen aktiven Magnetlagers basierend auf einer Messung der Auslenkung der Welle im Magnetlager geregelt wird. Dabei wird diese Messung der Auslenkung auch dazu verwendet, die Unwuchtparameter der Welle zu ermitteln. Gemäß dieser Ausführungsform ist es somit nicht erforderlich, separat Messeinrichtungen an der Welle anzubringen, um Unwuchtparameter zu bestimmen. Vielmehr können die bereits im Rahmen der Lagerung der Welle vorgesehenen Messmittel zur Bestimmung der Unwucht eingesetzt werden.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a shaft is balanced, which is mounted in the machine via one or more active magnetic bearings, wherein the magnetic force of a respective active magnetic bearing is controlled based on a measurement of the deflection of the shaft in the magnetic bearing. In this case, this measurement of the deflection is also used to determine the unbalance parameters of the shaft. Thus, according to this embodiment, it is not necessary to separately mount measuring devices on the shaft to determine unbalance parameters. Rather, the already provided in the context of storage of the shaft measuring means can be used to determine the imbalance.

Die oben beschriebenen Magnetlager können sensorlose Magnetlager sein, welche ohne separate Sensoren die Auslenkung der Welle im Magnetlager detektieren. Diese Detektion erfolgt z. B. über eine Induktivitätsmessung mit Hilfe des oder der die Magnetkraft erzeugenden Elektromagneten des Lagers. Gegebenenfalls besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass ein oder mehrere der Magnetlager einen oder mehrere separate Sensoren zur Messung der Auslenkung der Magnetlager umfassen. Solche Sensoren können z. B. optische Sensoren, kapazitive Sensoren bzw. Wirbelstromsensoren sein.The magnetic bearings described above can be sensorless magnetic bearings which detect the deflection of the shaft in the magnetic bearing without separate sensors. This detection takes place z. B. over a Inductance measurement by means of or the magnetic force generating electromagnet of the bearing. Optionally, however, there is also the possibility that one or more of the magnetic bearings comprise one or more separate sensors for measuring the deflection of the magnetic bearing. Such sensors can, for. B. optical sensors, capacitive sensors or eddy current sensors.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestimmung der Ausgleichsparameter derart, dass ein rotordynamisches Simulationsmodell der Welle an das oder die ermittelten Unwuchtparameter angepasst wird und aus dem angepassten rotordynamischen Simulationsmodell das oder die Ausgleichsparameter abgeleitet werden. Die Beschreibung der Dynamik einer Welle über rotordynamische Simulationsmodelle ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Erfindungsgemäß wird die zu wuchtende Welle zunächst mit einem solchen Simulationsmodell beschrieben, wobei dieses Modell jedoch noch nicht auf die tatsächlich vorhandenen Unwuchten der Welle angepasst ist. Diese Unwuchten werden somit durch freie Parameter in dem Modell repräsentiert. Diese freien Parameter werden an die ermittelten Unwuchtparameter angepasst, woraufhin mit dem angepassten rotordynamischen Simulationsmodell entsprechende Ausgleichsparameter zum Ausgleich der Unwucht ermittelt werden können. Die Bestimmung entsprechender Ausgleichsparameter unter Verwendung eines rotordynamischen Simulationsmodells, insbesondere in der Form eines Materialauftrags bzw. -abtrags an geeigneten Stellen in radialer bzw. axialer Richtung der Welle, ist dem Fachmann an sich bekannt.In a further refinement of the method according to the invention, the compensation parameters are determined in such a way that a rotordynamic simulation model of the shaft is adapted to the imbalance parameter (s) determined and the compensating parameter (s) are derived from the adapted rotor dynamic simulation model. The description of the dynamics of a wave via rotor dynamic simulation models is known per se from the prior art. According to the wave to be balanced is first described with such a simulation model, but this model is not yet adapted to the actual imbalances of the wave. These imbalances are thus represented by free parameters in the model. These free parameters are adapted to the determined imbalance parameters, whereupon corresponding compensating parameters for compensating the imbalance can be determined with the adapted rotor dynamic simulation model. The determination of corresponding compensation parameters using a rotor dynamic simulation model, in particular in the form of a material application or removal at suitable locations in the radial or axial direction of the shaft, is known per se to the person skilled in the art.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Unwuchtparameter die Amplitudenwerte der Auslenkungen der Welle an der zumindest einen Messstelle für eine Vielzahl von Drehzahlen in dem zumindest einen Drehzahlbereich ermittelt, wobei an diese Amplitudenwerte eine vorgegebenen Resonanzkurve gefittet wird, welche anschließend zur Anpassung des rotordynamischen Simulationsmodells verwendet wird. Man macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, dass die Form einer Resonanzkurve im überkritischen Betrieb bei Anregung der ersten oder höherer Biegemoden bekannt ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass für jede Biegemode eine Resonanz bei einer entsprechenden Resonanzfrequenz auftritt, welche auch als überkritische Resonanzfrequenz bezeichnet wird. Im Rahmen der Erfindung werden die Unwuchtparameter vorzugsweise in einem Drehzahlbereich unterhalb der Resonanzfrequenz der entsprechenden Biegemode ermittelt. In der detaillierten Beschreibung wird ein konkretes Ausführungsbeispiel erläutert, wie eine Resonanzkurve basierend auf ermittelten Amplitudenwerten gefittet wird.In a particularly preferred embodiment, the amplitude values of the deflections of the shaft at the at least one measuring point for a plurality of rotational speeds in the at least one rotational speed range are determined as unbalance parameters, wherein a predetermined resonance curve is fitted to these amplitude values, which is then used to adapt the rotor dynamic simulation model , One makes use of the knowledge that the shape of a resonance curve in supercritical operation with excitation of the first or higher bending modes is known. It should be noted that for each bending mode resonance occurs at a corresponding resonance frequency, which is also referred to as supercritical resonance frequency. In the context of the invention, the imbalance parameters are preferably determined in a speed range below the resonance frequency of the corresponding bending mode. In the detailed description, a concrete embodiment will be explained how to fit a resonance curve based on detected amplitude values.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Wuchtung der Welle in Schritt c) während deren Rotation über die Abtragung von Material, z. B. mittels Laser und/oder Funkenerosion. Auf diese Weise kann eine schnelle Wuchtung im eingebauten Zustand der Welle erreicht werden. Gegebenenfalls besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Rotation der Welle in Schritt c) gestoppt wird und anschließend über Anbohren der Welle und/oder die Anbringung von Balastgewichten die Wuchtung der Welle erfolgt.In a particularly preferred embodiment, the balance of the shaft in step c) takes place during the rotation of the removal of material, for. B. by laser and / or spark erosion. In this way, a fast balance in the installed state of the shaft can be achieved. Optionally, however, there is also the possibility that the rotation of the shaft is stopped in step c) and then carried out by drilling the shaft and / or the attachment of Balastgewichten the balance of the shaft.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auch Unwuchten im unterkritischen Betrieb der Welle ausgeglichen. In diesem Fall wird die Welle ferner mit einer Drehzahl in einem Drehzahlbereich rotiert, in dem keine Biegeschwingungen der Welle auftreten, wobei für diese Drehzahl die statische und/oder dynamische Unwucht bestimmt wird und anschließend im Rahmen der Wuchtung in an sich bekannter Weise ausgeglichen wird.In a further embodiment of the method according to the invention, imbalances in the subcritical operation of the shaft are also compensated. In this case, the shaft is further rotated at a speed in a speed range in which no bending vibrations of the shaft occur, for which speed the static and / or dynamic imbalance is determined and is then compensated in the context of balancing in a conventional manner.

Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung zur Wuchtung einer Welle für eine rotierende Maschine, insbesondere für einen Turbolader, in der die Welle über eine Anzahl von Lagern gelagert wird. Die Vorrichtung umfasst dabei eine Rotations- und Messeinrichtung zur Rotation der Welle im eingebauten Zustand in der Maschine und zum Messen der Auslenkung der Welle in radialer Richtung an zumindest einer Messstelle während der Rotation. Ferner ist eine Berechnungseinrichtung vorgesehen, mit der aus der gemessenen Auslenkung ein oder mehrere Unwuchtparameter zur Charakterisierung der Unwucht der Welle und hieraus ein oder mehrere Ausgleichsparameter zum Ausgleich der Unwucht ermittelt werden. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine Wachteinrichtung, mit der die Welle im eingebauten Zustand basierend auf dem oder den Ausgleichsparametern gewuchtet wird.In addition to the method described above, the invention further relates to a device for balancing a shaft for a rotating machine, in particular for a turbocharger, in which the shaft is mounted over a number of bearings. The device comprises a rotation and measuring device for rotating the shaft in the installed state in the machine and for measuring the deflection of the shaft in the radial direction at at least one measuring point during rotation. Furthermore, a calculation device is provided with which one or more unbalance parameters for characterizing the imbalance of the shaft and from this one or more compensation parameters for compensating for the unbalance are determined from the measured deflection. The device further includes a monitoring device, with which the shaft is balanced in the installed state based on the or the compensation parameters.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie die Welle mit einer oder mehreren Drehzahlen in zumindest einem Drehzahlbereich rotiert, in dem die erste oder eine höhere Biegemode eine Biegeschwingung der Welle auftritt, wobei für diese Biegemode der oder die Unwuchtparameter sowie der oder die Parameter zum Ausgleich der Unwucht ermittelt werden. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine oder mehrere der oben beschriebenen bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Vorrichtung durchführbar sind. Insbesondere wird die Messeinrichtung der Vorrichtung durch an sich in der rotierenden Maschine vorhandenen Komponenten, d. h. durch Positionssensoren in Magnetlagern bzw. sensorlose Magnetlager, gebildet.The device according to the invention is characterized in that it rotates the shaft with one or more rotational speeds in at least one rotational speed range in which the first or a higher bending mode a bending vibration of the shaft occurs, for this bending mode of the imbalance or the parameters and the one or more parameters be determined to compensate for imbalance. The device is preferably designed such that one or more of the above-described preferred variants of the method according to the invention can be carried out with the device. In particular, the measuring device of the Device formed by itself in the rotating machine components, ie by position sensors in magnetic bearings or sensorless magnetic bearings formed.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten 1 und 2 detailliert beschrieben.Embodiments of the invention are described below with reference to the attached 1 and 2 described in detail.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer über sensorlose Magnetlager gelagerten Welle eines Turboladers zur Erläuterung einer Variante der erfindungsgemäßen Wuchtung; und 1 a schematic representation of a sensorless magnetic bearing mounted shaft of a turbocharger to explain a variant of the balancing invention; and

2 eine schematische Darstellung, welche basierend auf der Welle der 1 die bei höheren Drehzahlen auftretende erste Biegemode einer Biegeschwingung verdeutlicht. 2 a schematic representation, which is based on the wave of 1 illustrates the occurring at higher speeds first bending mode of a bending vibration.

Nachfolgend wird anhand der in 1 gezeigten Welle 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wuchtung beschrieben. Die Welle 1 ist Bestandteil eines nicht weiter gezeigten Turboladers, wobei an den Enden der Welle ein Turbinenrad 101 bzw. ein Verdichterrad 102 des Laders befestigt sind. Die Welle umfasst in ihrem zentralen Bereich einen Flansch 103, an dem ein schematisch angedeutetes Magnetlager 4 vorgesehen ist, mit dem die Welle in axialer Richtung gelagert ist. Ferner sind an der Welle zwei ebenfalls schematisch dargestellte Magnetlager 2 und 3 angeordnet, mit denen die Welle in radialer Richtung gelagert ist. Es handelt sich bei diesen Magnetlagern um sensorlose Magnetlager, welche ohne weitere externe Sensorik über eine entsprechende Bestromung von Elektromagneten die Welle geeignet lagern. Dabei wird die Auslenkung der Welle über eine Induktivitätsmessung mit Hilfe der Elektromagneten ermittelt und basierend darauf das Magnetfeld der Elektromagneten geeignet geregelt, so dass die Welle in radialer Richtung in Position gehalten wird. Es besteht gegebenenfalls auch die Möglichkeit, anstatt bzw. zusätzlich zu sensorlosen Magnetlagern andere Typen von Magnetlagern mit darin integrierten Positionssensoren zu verwenden, welche separat die Position der Welle messen.The following is based on the in 1 shown wave 1 an embodiment of the balancing invention described. The wave 1 is part of a turbocharger, not shown, wherein at the ends of the shaft, a turbine wheel 101 or a compressor wheel 102 of the loader are attached. The shaft comprises a flange in its central area 103 to which a schematically indicated magnetic bearing 4 is provided, with which the shaft is mounted in the axial direction. Further, on the shaft, two magnetic bearings also shown schematically 2 and 3 arranged, with which the shaft is mounted in the radial direction. These magnetic bearings are sensorless magnetic bearings which, without further external sensors, suitably support the shaft via a corresponding current supply by electromagnets. In this case, the deflection of the shaft is determined by means of an inductance measurement with the aid of the electromagnets and, based thereon, the magnetic field of the electromagnets is suitably regulated, so that the shaft is held in position in the radial direction. It may also be possible, instead of or in addition to sensorless magnetic bearings, to use other types of magnetic bearings with position sensors integrated therein, which separately measure the position of the shaft.

In der Ausführungsform der 1 wird an den Messstellen M1 und M2 die Position der Welle in radialer Richtung bestimmt. Für die Messposition M1 werden dabei die Auslenkungskomponenten ux,1 und uy,1 und für die Messposition M1 die Auslenkungskomponenten ux,2 und uy,2 ermittelt. Die x-Achse ist dabei die in die Blattebene hinein laufende Achse und die y-Achse ist die senkrecht zur x-Achse nach oben verlaufende Achse. Die z-Achse entspricht der axialen Richtung der Welle. Die Positionen der Welle an den einzelnen Messstellen können wie oben beschrieben entweder über die sensorlosen Magnetlager oder gegebenenfalls über zusätzliche Positionssensoren ermittelt werden.In the embodiment of the 1 the position of the shaft in the radial direction is determined at the measuring points M1 and M2. For the measuring position M1, the deflection components u x, 1 and u y, 1 and for the measuring position M1, the deflection components u x, 2 and u y, 2 are determined. The x-axis is the axis running into the leaf plane and the y-axis is the axis that is perpendicular to the x-axis. The z-axis corresponds to the axial direction of the shaft. The positions of the shaft at the individual measuring points can be determined as described above either via the sensorless magnetic bearings or optionally via additional position sensors.

Ein erfindungswesentlicher Aspekt ist die Wuchtung der Welle in einem Drehzahlbereich, in dem Biegeschwingungen der Welle auftreten. Zusätzlich ist es jedoch auch möglich, entsprechende Unwuchtparameter in niedrigeren Drehzahlbereichen zu bestimmen und auch in diesen Drehzahlenbereichen eine Wuchtung durchzuführen. Zunächst wird eine solche Wuchtung in niedrigeren Drehzahlbereichen erläutert.An essential aspect of the invention is the balance of the shaft in a speed range in which bending vibrations of the shaft occur. In addition, however, it is also possible to determine corresponding imbalance parameters in lower rpm ranges and also to carry out a balancing in these rpm ranges. First, such balancing will be explained in lower speed ranges.

Aus den obigen Positionswerten ux,1(t), ux,2(t), uy,1(t) und uy,2(t), welche während der Rotation der Welle bei niedriger Drehzahl und damit niedriger Winkelfrequenz ω bestimmt werden, kann für jede der Messpositionen i (i = 1, 2) die folgende zeitabhängige komplexe Größe bestimmt werden: zi(t) = ux,i(t) + j·Uy,i(t) (1). From the above position values u x, 1 (t), u x, 2 (t), u y, 1 (t) and u y, 2 (t), which during the rotation of the shaft at low speed and thus low angular frequency ω can be determined, the following time-dependent complex variable can be determined for each of the measurement positions i (i = 1, 2): z i (t) = u x, i (t) + j * U y, i (t) (1).

Diese Größe zi(t) wird über einen Zeitraum t = 0, ..., T gemessen, wobei T der Periodendauer der Kreisfrequenz w gemäß der Drehzahl entspricht. Aus der Größe kann das folgende Auslenkungssignal Wi bestimmt werden:

Figure 00080001
This size z i (t) over a time period t = 0, ..., T is measured, where T is the period of the angular frequency w, according to the rotational speed corresponds. From the size, the following displacement signal W i can be determined:
Figure 00080001

Wird anstatt der Periodendauer T über ein Vielfaches dieser Periodendauer integriert, liefert Wi ein Signal hoher Qualität. Dabei ist es wichtig, dass die Kreissequenz ω präzise bekannt ist. Diese kann z. B. über optische Messungen an markanten Strukturen der Welle (z. B. mitdrehende Teile) ermittelt werden.If, instead of the period T integrated over a multiple of this period, W i delivers a signal of high quality. It is important that the circle sequence ω is known precisely. This can, for. B. be determined by optical measurements on prominent structures of the shaft (eg., Co-rotating parts).

Basierend auf dem obigen Auslenkungssignal Wi kann nunmehr ein statischer Unwuchtparameter S sowie ein dynamischer Unwuchtparameter D in an sich bekannter Weise wie folgt bestimmt werden:

Figure 00080002
Based on the above deflection signal W i , a static unbalance parameter S and a dynamic unbalance parameter D can now be determined in a manner known per se as follows:
Figure 00080002

Mit Hilfe der bekannten Masse m des Rotors und des bekannten Abstands b zwischen den Messstellen M1 und M2 kann mit den obigen Parametern der Betrag der statischen Unwucht (in Kilogramm pro Meter) als m·|S| und die Position der statischen Unwucht als Winkelwert

Figure 00080003
bestimmt werden. Dabei bezeichnet
Figure 00080004
den Realteil und
Figure 00080005
den Imaginärteil der statischen Unwucht. Analog kann der Betrag der dynamischen Unwucht (in Kilogramm pro Quadratmeter) als m·b·|D| und die Position der dynamischen Unwucht als Orientierungswinkel Φ(D) bestimmt werden. Mit Hilfe der Orientierungswinkel Φ(S) bzw. Φ(D) der statischen und dynamischen Unwucht kann dann in an sich bekannter Weise eine Wuchtung der Welle erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wuchtung während der Rotation der Welle durch Materialabtrag (z. B. mittels eines Lasers oder Funkenerosion) erreicht. Gegebenenfalls besteht auch die Möglichkeit, dass die Rotation der Welle gestoppt wird und anschließend zum Ausgleich der Unwucht an geeigneten Positionen Bohrlöcher vorgesehen werden. Eine entsprechende Berechnung, an welcher Stelle in Abhängigkeit der ermittelten Unwuchtungen Material abzutragen ist bzw. Bohrlöcher vorzusehen sind, ist dabei an sich bekannt bzw. liegt im Rahmen von fachmännischem Handeln.With the aid of the known mass m of the rotor and the known distance b between the measuring points M1 and M2, the magnitude of the static unbalance (in kilograms per meter) can be expressed as m · | S | and the position of the static imbalance as an angle value
Figure 00080003
be determined. This designates
Figure 00080004
the real part and
Figure 00080005
the imaginary part of the static imbalance. Similarly, the amount of dynamic unbalance (in kilograms per square meter) can be expressed as m · b · | D | and the position of the dynamic imbalance can be determined as the orientation angle Φ (D). With the aid of the orientation angle Φ (S) or Φ (D) of the static and dynamic imbalance, a balancing of the shaft can then take place in a manner known per se. In a preferred embodiment, the balance is achieved during the rotation of the shaft by material removal (eg by means of a laser or spark erosion). Optionally, there is also the possibility that the rotation of the shaft is stopped and then provided to compensate for the imbalance at appropriate positions drilled holes. A corresponding calculation, at which point material is to be removed depending on the determined imbalances or boreholes are to be provided, is known per se or is within the scope of expert action.

Die oben beschriebene Wuchtung in einem niedrigen Drehzahlbereich, in dem die Welle im Wesentlichen einen starren Körper darstellt, reicht im sog. überkritischen Betrieb der Welle, bei der die Welle zu Biegeschwingungen angeregt wird, nicht mehr aus. Im überkritischen Betrieb ist die Anregung des ersten Biegemode und gegebenenfalls höherer Biegemoden äußerst problematisch und kann bei einer Wuchtung, welche diese Biegemoden nicht berücksichtigt, zu unerwünscht großen Auslenkungen der Welle führen, welche unter Umständen eine Beschädigung des Turboladers nach sich ziehen können.The above-described balancing in a low speed range, in which the shaft is essentially a rigid body, is no longer sufficient in the so-called supercritical operation of the shaft, in which the shaft is excited to flexural vibrations. In supercritical operation, the excitation of the first bending mode and possibly higher bending modes is extremely problematic and can lead to undesirable large deflections of the shaft at a balancing that does not take into account these bending modes, which can possibly damage the turbocharger.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Variante einer Wuchtung beschrieben, mit der die beim Auftreten der ersten Biegemode erzeugte Unwucht ausgeglichen wird. Zum besseren Verständnis ist in 2 schematisch der Amplitudenverlauf der Auslenkung der Welle für die ersten Biegemode entlang der Rotationsachse der Welle dargestellt. Die Amplitude ist dabei mit A und die axiale Position entlang der Welle mit z bezeichnet, wobei die Welle 1 nochmals im oberen Bereich der 2 wiedergegeben ist und ferner die entsprechenden Messpositionen M1 und M2 auf der Welle angedeutet sind. Der Amplitudenverlauf A(z) der ersten Biegemode umfasst zwei Schwingungsknoten N1 und N2 mit einer Auslenkung von 0, deren Position auf der Welle durch die Pfeile P1 und P2 angedeutet ist. Üblicherweise entsprechen die Positionen P1 und P2 den Orten der Lagerung der Welle. Beim Einsatz eines aktiven Magnetlagers liegen diese Schwingungsknoten jedoch nicht exakt am Ort des Lagers, so dass die entsprechenden Amplitudenwerte mittels der Magnetlager erfasst werden können. Gemäß 2 treten an den Messpositionen M1 und M2 die Amplitudenwerte A1 und A2 auf.A variant of a balancing according to the invention is described below, with which the imbalance generated when the first bending mode occurs is compensated. For better understanding is in 2 schematically shows the amplitude curve of the deflection of the shaft for the first bending mode along the axis of rotation of the shaft. The amplitude is denoted by A and the axial position along the shaft with z, wherein the shaft 1 again at the top of the 2 is reproduced and also the corresponding measurement positions M1 and M2 are indicated on the shaft. The amplitude curve A (z) of the first bending mode comprises two oscillation nodes N1 and N2 with a deflection of 0, whose position on the shaft is indicated by the arrows P1 and P2. Usually, the positions P1 and P2 correspond to the locations of the bearing of the shaft. When using an active magnetic bearing, however, these vibration nodes are not located exactly at the location of the bearing, so that the corresponding amplitude values can be detected by means of the magnetic bearings. According to 2 occur at the measuring positions M1 and M2, the amplitude values A1 and A2.

Beim Auftreten der ersten Biegemode ist die Welle 1 nicht mehr als Starrkörper zu betrachten. Vielmehr umfasst die Welle drei schwingende Abschnitte, wobei sich ein erster Abschnitt von z = 0 bis zum Schwingungsknoten N1, ein zweiter Abschnitt zwischen Schwingungsknoten N1 und Schwingungsknoten N2 und ein dritter Abschnitt vom Schwingungsknoten N2 bis zum Ende der Welle erstreckt. Die einzelnen Abschnitte sind biegeweich aneinander angekoppelt. Demzufolge hat die oben beschriebene einfache statische und dynamische Wuchtung nicht mehr den gewünschten Effekt, da sie eine Unwucht nur für einen Starrkörper kompensieren kann, nicht aber für eine Masseverteilung, wie dies im überkritischen Betrieb im Falle von angeregten Biegeschwingungen der Fall ist. Um somit auch die Anregung von Biegeschwingungen aufgrund von Unwucht soweit zu unterdrücken, dass ein stabiler Betrieb des Rotors auch im überkritischen Bereich möglich ist, muss das Verfahren zur Auswuchtung in der Lage sein, eine unter Umständen komplexe Masseverteilung zu beeinflussen. Dies wird durch die nachfolgend beschriebene Ausführungsform der Erfindung erreicht, welche eine Wuchtung der Welle für die erste Biegemode ermöglicht.When the first bending mode occurs, the shaft is 1 no longer to be regarded as a rigid body. Rather, the shaft comprises three oscillating sections, with a first section extending from z = 0 to the node N1, a second section between nodes N1 and nodes N2, and a third section from the node N2 to the end of the shaft. The individual sections are flexurally coupled to each other. Consequently, the simple static and dynamic balancing described above no longer has the desired effect, since it can compensate for an imbalance only for a rigid body, but not for a mass distribution, as is the case in supercritical operation in the case of excited bending vibrations. Thus, to suppress the excitation of bending vibrations due to imbalance to such an extent that a stable operation of the rotor is also possible in the supercritical region, the method for balancing must be able to influence a possibly complex mass distribution. This is achieved by the embodiment of the invention described below, which allows a balancing of the shaft for the first bending mode.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zu berücksichtigen, dass für die erste und auch für höhere Biegemoden eine sog. überkritische Frequenz existiert, gemäß der die entsprechende Biegeschwingung in Resonanz versetzt wird. Die erste Biegemode tritt dabei bereits bei. Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz auf. In einem entsprechend gewählten Drehzahlbereich der Welle unterhalb der Resonanzfrequenz, in dem jedoch bereits die Biegeschwingung der ersten Mode auftritt, werden in der hier beschriebenen Ausführungsform in Analogie zur oben beschriebenen Bestimmung der statischen und dynamischen Unwucht die Auslenkungssignale Wi(ω) bzw. die entsprechenden Unwuchten S(ω) und D(ω) ermittelt. Der Verlauf der Auslenkungssignale in Abhängigkeit von der Drehzahl und damit der Winkelgeschwindigkeit ω entspricht dabei dem Verlauf einer Resonanzkurve, der sich durch folgende Gleichung beschreiben lässt:

Figure 00110001
In the context of the method according to the invention, it should be taken into account that for the first and also for higher bending modes a so-called supercritical frequency exists according to which the corresponding bending vibration is set in resonance. The first bending mode already occurs. Frequencies below the Resonance frequency on. In an appropriately selected speed range of the shaft below the resonant frequency, but in which the bending mode of the first mode already occurs, in the embodiment described here, in analogy to the above-described determination of the static and dynamic unbalance, the deflection signals W i (ω) and the corresponding Imbalances S (ω) and D (ω) determined. The course of the deflection signals as a function of the rotational speed and thus the angular velocity ω corresponds to the course of a resonance curve, which can be described by the following equation:
Figure 00110001

Bei moderater Dämpfung ξ kann der Verlauf unterhalb der Resonanzfrequenz in guter Näherung wie folgt vereinfacht werden:

Figure 00110002
With moderate damping ξ, the curve below the resonance frequency can be simplified to a good approximation as follows:
Figure 00110002

ω0 bezeichnet dabei die Resonanzfrequenz. Im Falle, dass eine Welle mit moderater Dämpfung zum Einsatz kommt, wird die Auswertung im Rahmen der Durchführung der Wuchtung vereinfacht, da der Verlauf von A(ω) offensichtlich nicht von der individuellen. Dämpfung der Welle abhängig ist.ω 0 denotes the resonant frequency. In the case where a wave with moderate damping is used, the evaluation in the context of performing the balancing is simplified, since the course of A (ω) obviously not from the individual. Damping of the shaft is dependent.

Über die Taylor-Entwicklung lässt sich der Verlauf von A(ω) noch weiter wie folgt vereinfachen:

Figure 00110003
Taylor's development further simplifies the course of A (ω) as follows:
Figure 00110003

Eine Korrektur der in der obigen Formel nicht berücksichtigten Terme höherer Ordnung liefert eine noch genauere Beschreibung des Verlaufs der Resonanzkurve basierend auf folgender Gleichung:

Figure 00120001
A correction of the higher order terms not considered in the above formula provides an even more detailed description of the course of the resonance curve based on the following equation:
Figure 00120001

Erfindungsgemäß werden nunmehr die Werte der Amplitude A0 bzw. der Resonanzfrequenz ω0 der obigen Funktion (5) an die entsprechend gemessenen Werte der Auslenkungssignale Wi(ω) bzw. gegebenenfalls S(ω) und D(ω) angepasst. Zur Anpassung können dabei bei moderater Dämpfung auch die angenäherten Funktionen gemäß Gleichungen (6), (7) bzw. (8) verwendet werden. Auf diese Weise erhält man für die gemessenen Wi(ω), S(ω) und D(ω) die entsprechenden Amplitudenwerte W0, S0 und D0 sowie die Resonanzfrequenz ω0. Diese Größen können als Unwuchtparameter im Sinne der Ansprüche eingestuft werden.According to the invention, the values of the amplitude A 0 and the resonant frequency ω 0 of the above function (5) are now adapted to the correspondingly measured values of the deflection signals W i (ω) and optionally S (ω) and D (ω). For adaptation, the approximate functions according to equations (6), (7) or (8) can also be used with moderate attenuation. In this way one obtains for the measured W i (ω), S (ω) and D (ω) the corresponding amplitude values W 0 , S 0 and D 0 as well as the resonance frequency ω 0 . These variables can be classified as imbalance parameters in the sense of the claims.

Basierend auf diesen Größen kann dann ein rotordynamisches Simulationsmodell so abgestimmt werden, dass dessen Verhalten mit der vermessenen Welle übereinstimmt. Rotordynamische Simulationsmodelle zum Beschreiben des dynamischen Verhaltens von rotierenden Körpern sind dabei an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Anpassung eines solchen Modells an die oben beschriebenen Größen W0, S0, D0 sowie ωo liegt dabei im Rahmen von fachmännischem Handeln und wird deshalb nicht näher beschrieben. Basierend auf dem angepassten Simulationsmodell kann dann die Dynamik der betrachteten Rotorwelle über eine Finite-Element-Rechnung ermittelt werden, woraus sich die modale Masse m, die modale Steifigkeit k sowie der gyroskopische Faktor g und auch die obige, in 2 gezeigte Biegelinie A(z) der ersten Biegemode ergibt. Mit dieser Kenntnis können dann diejenigen Stellen bzw. Abschnitte auf der Rotorwelle bestimmt werden, an denen Material zur Wuchtung im überkritischen Betrieb abzutragen ist bzw. gegebenenfalls anzubringen ist.Based on these quantities, a rotordynamic simulation model can then be tuned so that its behavior coincides with the measured wave. Rotor dynamic simulation models for describing the dynamic behavior of rotating bodies are known per se from the prior art. An adaptation of such a model to the above-described variables W 0 , S 0 , D 0 and ω o is within the scope of expert action and is therefore not described in detail. Based on the adapted simulation model, the dynamics of the considered rotor shaft can then be determined by means of a finite element calculation, from which the modal mass m, the modal rigidity k and the gyroscopic factor g and also the above, in 2 shown bending line A (z) of the first bending mode results. With this knowledge, those points or sections on the rotor shaft can then be determined, at which material for balancing in supercritical operation is to be removed or, if appropriate, to be attached.

Zusammenfassend wird gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung an zwei Messstellen auf der Rotorwelle die Auslenkungsamplitude der Welle in Abhängigkeit von der Drehzahl im überkritischen Betrieb bestimmt und daraus mit Hilfe eines rotordynamischen Simulationsmodell entsprechende Ausgleichsparameter für die Wuchtung abgleitet. Das Verfahren ist dabei nicht auf die Verwendung für die erste Biegemode beschränkt, sondern kann gegebenenfalls auch für höhere Biegemoden analog verwendet werden.In summary, according to the embodiment of the invention described above, the deflection amplitude of the shaft is determined as a function of the rotational speed in supercritical operation at two measuring points on the rotor shaft and from this with the aid of a rotor-dynamic simulation model appropriate compensation parameters for the balancing are derived. The method is not limited to use for the first bending mode, but may optionally be used analogously for higher bending modes.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird eine Wuchtung an der eingebauten und funktionsfähigen Rotorwelle ermöglicht. Das heißt, das Antriebssystem kann vollständig zusammengebaut und dann im zusammengebauten Zustand gewuchtet werden. Dies hat zur Folge, dass das Antriebssystem erheblich preiswerter gefertigt werden kann, als dies bei klassischer Wuchttechnik der Fall ist, bei der die Wuchtung der Rotorwelle mit einer separaten Wuchtmaschine erfolgt. Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform, bei der das schnell drehende Rotationssystem eines Turboladers mit Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 300000 Umdrehungen pro Minute gewuchtet wird, können erhebliche Kosten bei der Fertigung eingespart werden, da bis zu 30% der Fertigungskosten eines Turboladers auf die Wuchtung entfallen können. The inventive method has a number of advantages. In particular, a balance on the installed and functional rotor shaft is made possible. That is, the drive system can be fully assembled and then balanced in the assembled state. This has the consequence that the drive system can be made significantly cheaper than is the case with classical balancing technology, in which the balancing of the rotor shaft is done with a separate balancing machine. According to the embodiment described above, in which the turbocharger's high-speed rotation system is balanced at rotational speeds of up to 300,000 revolutions per minute, significant manufacturing costs can be saved because up to 30% of the turbocharger's manufacturing cost can be balanced.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren in Kombination mit einer Lagerung der Rotorwelle über sensorlose Magnetlager verwendet, werden darüber hinaus keine externen Sensoren zur Positionsbestimmung der Welle benötigt, da das Magnetlager in diesem Fall gleichzeitig als Aufhängung und als Sensor fungiert. Werden demgegenüber zur Lagerung der Welle aktive Magnetlager unter Verwendung von Sensoren eingesetzt, so können diese Sensoren auch für die Wuchtung verwendet werden. Es ist somit keine temporäre Anbringung von Sensoren speziell für die Wuchtung im Rotationssystem erforderlich. Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren werden basierend auf der Erfindung entsprechende Unwuchten im überkritischen Betrieb der Welle bei hohen Rotationsfrequenzen kompensiert. Zusätzlich kann ferner auch die statische und dynamische Unwucht ausgeglichen werden.If the method according to the invention is used in combination with a bearing of the rotor shaft via sensorless magnetic bearings, in addition no external sensors are required for determining the position of the shaft, since in this case the magnetic bearing simultaneously acts as a suspension and as a sensor. On the other hand, if active magnetic bearings using sensors are used for supporting the shaft, then these sensors can also be used for balancing. Thus, there is no need for temporary mounting of sensors specifically for balancing in the rotation system. In contrast to conventional methods, corresponding imbalances in the supercritical operation of the shaft at high rotational frequencies are compensated based on the invention. In addition, also the static and dynamic imbalance can be compensated.

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Claims (10)

Verfahren zur Wuchtung einer Welle (1) für eine rotierende Maschine, insbesondere für einen Turbolader, in der die Welle über eine Anzahl von Lagern gelagert wird, bei dem: a) die Welle (1) im eingebauten Zustand in der Maschine rotiert wird und an zumindest einer Messstelle (M1, M2) die Auslenkung (ux,i, uy,1, ux,2, uy,2) der Welle (1) in radialer Richtung während der Rotation gemessen wird; b) aus der gemessenen Auslenkung (ux,1, uy,1, ux,2, uy,2) ein oder mehrere Unwuchtparameter (A1, A2) zur Charakterisierung der Unwucht der Welle (1) und hieraus ein oder mehrere Ausgleichsparameter zum Ausgleich der Unwucht ermittelt werden; c) die Welle (1) im eingebauten Zustand basierend auf dem oder den Ausgleichsparametern gewuchtet wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) mit einer oder mehreren Drehzahlen in zumindest einem Drehzahlbereich rotiert wird, in dem die erste oder eine höhere Biegemode einer Biegeschwingung der Welle (1) auftritt, und für diese Biegemode der oder die Unwuchtparameter (A1, A2) sowie der oder die Ausgleichsparameter ermittelt werden.Method for balancing a shaft ( 1 ) for a rotating machine, in particular for a turbocharger, in which the shaft is supported by a number of bearings, in which: a) the shaft ( 1 ) is rotated in the installed state in the machine and at at least one measuring point (M1, M2) the deflection (u x, i , u y, 1 , u x, 2 , u y, 2 ) of the shaft ( 1 ) is measured in the radial direction during the rotation; b) from the measured deflection (u x, 1 , u y, 1 , u x, 2 , u y, 2 ) one or more unbalance parameters (A1, A2) for characterizing the imbalance of the wave ( 1 ) and from this one or more compensation parameters are determined to compensate for the imbalance; c) the wave ( 1 ) is balanced in the installed state based on the or the compensation parameters; characterized in that the shaft ( 1 ) is rotated at one or more speeds in at least one speed range in which the first or a higher bending mode of a bending vibration of the shaft ( 1 ), and for this bending mode, the imbalance parameter (s) (A1, A2) and the compensating parameter (s) are determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) über ein oder mehrere aktive Magnetlager (2, 3) in der Maschine gelagert wird, wobei die Magnetkraft eines jeweiligen aktiven Magnetlagers (2, 3) basierend auf einer Messung der Auslenkung der Welle (1) im Magnetlager (2, 3) geregelt wird und diese Messung der Auslenkung auch zur Ermittlung des oder der Unwuchtparameter (A1, A2) verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that the shaft ( 1 ) via one or more active magnetic bearings ( 2 . 3 ) is stored in the machine, wherein the magnetic force of a respective active magnetic bearing ( 2 . 3 ) based on a measurement of the deflection of the shaft ( 1 ) in the magnetic bearing ( 2 . 3 ) and this measurement of the deflection is also used to determine the imbalance parameter (s) (A1, A2). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Magnetlager (2, 3) sensorlose Magnetlager sind, welche ohne separate Sensoren die Auslenkung der Welle (1) im Magnetlager (2, 3) detektieren, und/oder ein oder mehrere der Magnetlager (2, 3) einen oder mehrere separate Sensoren zur Messung der Auslenkung der Welle (1) im Magnetlager (2, 3) umfassenMethod according to claim 2, characterized in that one or more of the magnetic bearings ( 2 . 3 ) are sensorless magnetic bearings, which without separate sensors, the deflection of the shaft ( 1 ) in the magnetic bearing ( 2 . 3 ), and / or one or more of the magnetic bearings ( 2 . 3 ) one or more separate sensors for measuring the deflection of the shaft ( 1 ) in the magnetic bearing ( 2 . 3 ) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rotordynamisches Simulationsmodell der Welle (1) an das oder die ermittelten Unwuchtparameter (A1, A2) angepasst wird und aus dem angepassten rotordynamischen Simulationsmodell das oder die Ausgleichsparameter abgeleitet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a rotordynamic simulation model of the shaft ( 1 ) is adapted to the determined imbalance parameter (A1, A2), and the compensatory parameter (s) is derived from the adapted rotor dynamic simulation model. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Unwuchtparameter die Amplitudenwerte (A1, A2) der Auslenkungen (ux,1, uy,1, ux,2, uy,2) der Welle (1) an der zumindest einen Messstelle (M1, M2) für eine Vielzahl von Drehzahlen in dem zumindest einen Drehzahlbereich ermittelt werden und an diese Amplitudenwerte (A1, A2) eine vorgegebene Resonanzkurve gefittet wird, welche anschließend zur Anpassung des rotordynamischen Simulationsmodells verwendet wird.A method according to claim 4, characterized in that as the imbalance parameters, the amplitude values (A1, A2) of the deflections (u x, 1, u y, 1, u x, 2, u y, 2) of the shaft ( 1 ) are determined at the at least one measuring point (M1, M2) for a multiplicity of rotational speeds in the at least one rotational speed range and a predetermined resonance curve is fitted to these amplitude values (A1, A2), which is then used to adapt the rotor dynamic simulation model. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch. gekennzeichnet, dass die Welle (1) in Schritt c) während der Rotation über eine Abtragung von Material, insbesondere mittels Laser und/oder Funken-Erosion, gewuchtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized. characterized in that the shaft ( 1 ) in step c) is balanced during rotation via ablation of material, in particular by laser and / or spark erosion. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Welle (1) in Schritt c) gestoppt wird und anschließend die Wuchtung der Welle (1) über Anbohren der Welle (1) und/oder die Anbringung von Ballastgewichte an die Welle (1) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation of the shaft ( 1 ) is stopped in step c) and then the balance of the shaft ( 1 ) about drilling the shaft ( 1 ) and / or the attachment of ballast weights to the shaft ( 1 ) he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) ferner mit einer Drehzahl in einem Drehzahlbereich rotiert wird, in dem keine Biegeschwingungen der Welle (1) auftreten, und für diese Drehzahl die statische und/oder dynamische Unwucht bestimmt wird, welche im Rahmen der Wuchtung ausgeglichen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 1 ) is further rotated at a speed in a speed range in which no bending vibrations of the shaft ( 1 ) occur, and for this speed, the static and / or dynamic imbalance is determined, which are compensated in the context of balancing. Vorrichtung zur Wuchtung einer Welle (1) für eine rotierende Maschine, insbesondere für einen Turbolader, in der die Welle (1) über eine Anzahl von Lagern (2, 3) gelagert wird, umfassend: – eine Rotations- und Messeinrichtung zur Rotation der Welle (1) im eingebauten Zustand in der Maschine und zum Messen der Auslenkung (ux,1, uy,1, ux,2, uy,2) der Welle (1) in radialer Richtung an zumindest einer Messstelle (M1, M2) während der Rotation; – eine Berechnungseinrichtung, mit der aus der gemessenen Auslenkung (ux,1, uy,1, ux,2, uy,2) ein oder mehrere Unwuchtparameter (A1, A2) zur Charakterisierung der Unwucht der Welle (1) und hieraus ein oder mehrere Ausgleichsparameter zum Ausgleich der Unwucht ermittelt werden; – eine Wuchteinrichtung, mit der die Welle (1) im eingebauten Zustand basierend auf dem oder den Ausgleichsparametern gewuchtet wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Welle (1) mit einer oder mehreren Drehzahlen in zumindest einem Drehzahlbereich rotiert wird, in dem die erste oder eine höhere Biegemode einer Biegeschwingung der Welle (1) auftritt, und für diesen Biegemode der oder die Unwuchtparameter sowie der oder die Ausgleichsparameter ermittelt werden.Device for balancing a shaft ( 1 ) for a rotating machine, in particular for a turbocharger, in which the shaft ( 1 ) over a number of warehouses ( 2 . 3 ), comprising: - a rotating and measuring device for rotating the shaft ( 1 ) in the installed state in the machine and for measuring the deflection (u x, 1 , u y, 1 , u x, 2 , u y, 2 ) of the shaft ( 1 ) in the radial direction at at least one measuring point (M1, M2) during the rotation; A calculation device with which from the measured deflection (u x, 1 , u y, 1 , u x, 2 , u y, 2 ) one or more unbalance parameters (A1, A2) for characterizing the imbalance of the shaft ( 1 ) and from this one or more compensation parameters are determined to compensate for the imbalance; - a balancing device with which the shaft ( 1 ) is balanced in the installed state based on the or the compensation parameters; characterized in that the device is designed such that the shaft ( 1 ) is rotated at one or more speeds in at least one speed range in which the first or a higher bending mode of a bending vibration of the shaft ( 1 ), and for this bending mode the unbalance parameter (s) and the compensating parameter (s) are determined. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass mit der Vorrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8 durchführbar ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the device is designed such that with the device, a method according to any one of claims 2 to 8 is feasible.
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