DE202014004892U1 - Demonstration model for vibration diagnosis and machine balancing and alignment - Google Patents

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Abstract

Ein Maschinenmodell zur Demonstration der Schwingungsdiagnose von in der Praxis häufigen Maschinen- und Lagerfehlern und -schäden, bestehend aus einem drehzahlregelbaren Antriebs-Fußmotor (1) für übliche Drehzahlbereiche und einem Rotor-Lager-System (2) mit mehreren Rotorscheiben (9, 10) verbunden mit einer Wellen-Kupplung (4) und montiert auf einer gemeinsamen Grundplatte (3) dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine tragbar in einem sicherheitsgemäß abschließbaren Koffer (17) montiert ist und das System ein Zwei-Einzel-Lager-Modell ist zu dem wählbar ein dritte s. g. Prüflagerung (8) eingebaut werden kann, um so eine zusätzlich einstellbare Lager-Belastung in dem Rotor-Lagersystem zwischen den Lagern im üblichen vertikalen Lastgebiet der Lager einstellen zu können. Und zur Schwingungsmessung weiter die drei Lagergehäusen mit einer oder mehreren eng parallel angeordneten üblichen Bohrungen zur Schraubbefestigung von Schwingungssensoren nahe der Drehachse des Rotors in vertikaler, horizontaler und axialer Richtung versehen sind, wobei alle Lagerungen, Lager und Rotorscheiben ohne spezielle Hilfsmittel demontiert und weiter in unterschiedlichen Konfigurationen und mit austauschbaren üblichen Lagern mit typischen modellhaft eingebrachten Fehlern und Schäden wahlweise montiert und separat und kombiniert und bei variablen Drehzahlen sicher, maschinentypisch, stabil und reproduzierbar betrieben werden können.A machine model for demonstrating the vibration diagnosis of common machine and bearing failures and damages, consisting of a variable speed drive foot motor (1) for common speed ranges and a rotor bearing system (2) with multiple rotor discs (9, 10) connected to a shaft coupling (4) and mounted on a common base plate (3), characterized in that the machine is portable mounted in a safety lockable case (17) and the system is a two-single-bearing model selectable a third s. G. Test bearing (8) can be installed so as to adjust an additional adjustable bearing load in the rotor bearing system between the bearings in the usual vertical load area of the bearing can. And for vibration measurement further, the three bearing housings are provided with one or more closely arranged parallel holes for Schraubbefestigung of vibration sensors near the axis of rotation of the rotor in the vertical, horizontal and axial directions, all bearings, bearings and rotor discs disassembled without special tools and further in different Configurations and with interchangeable standard bearings with typical model introduced errors and damage either mounted separately and combined and operated at variable speeds safely, machine-typical, stable and reproducible.

Description

Für die Demonstration und den Test von Schwingungs-Messeinrichtungen an Maschinen und für das Training zur Schwingungsdiagnose der Maschine und der Lagerung im Betrieb, das s. g. Betriebs-Auswuchten und die Ausrichtung von Maschinen werden meist verschiedene Maschinenmodelle mit speziellen Funktionen und dafür entsprechender Gestaltung eingesetzt. Diese speziellen Maschinenmodelle sind meist nur einem beschränkten Anwenderkreis erschließbar, da besondere Fertigkeiten und Kenntnisse notwendig sind und die Sicherheitsanforderungen nur für einen testweisen Versuchsbetrieb unterwiesenen durch Fachpersonen gewährleistet sind. Bei dem hier vorgeschlagenen universellen Maschinenmodell werden für die am häufigsten anzutreffenden Maschinen- und Lagerfehler und -schäden notwendigen Funktionen vereint. Entsprechend dem o. g. Anwendungen ist das Modell in einem Koffer transportabel montiert und kann wahlweise außerhalb aufstellbar werden, um u. a. auch als zusätzliche Funktion eine starre Aufstellung anwenden zu können. Das Maschinenmodell soll für den notwendigen modellhaften Charakter das typische Design der am häufigsten anzutreffenden Maschinensätze haben sowie deren typische maschinendynamische Eigenschaften und Schwingungserscheinungen aufweisen, was erfashrungsgemäß zu einer erhöhten Baugröße und Masse führt durch den Einsatz von üblichen Standardbauteilen mit entsprechender Größe. Dabei soll die Maschine jedoch anders als bekannte Modelle tragbar sein für den mobilen Einsatz. Alle Lagerungen, Lager und Rotorscheiben sollen ohne spezielle Hilfsmittel demontiert werden können und weiter in unterschiedlichen Konfigurationen und mit austauschbaren üblichen Lagern mit typischen modellhaft eingebrachten Fehlern und Schäden wahlweise montiert werden können. Sie sollen separat und kombiniert und bei variablen Drehzahlen sicher, maschinentypisch, stabil und reproduzierbar betrieben werden können. Für die Lösung dieser meist widersprechender Anforderungen wurde die hier vorliegende neuartige Lösung entwickelt.For the demonstration and testing of vibration measuring equipment on machines and for the training for the vibration diagnosis of the machine and the storage in the enterprise, which s. G. Operating balancing and the alignment of machines are usually used different machine models with special functions and appropriate design. These special machine models are usually only accessible to a limited group of users, since special skills and knowledge are necessary and the safety requirements are only guaranteed for a test operation instructed by specialists. The universal machine model proposed here unites the functions required for the most frequently occurring machine and bearing errors and damage. According to the o. G. Applications, the model is transportable mounted in a suitcase and can optionally be set up outside to u. a. as an additional function to be able to use a rigid list. The machine model should have the typical design of the most commonly encountered machine sets for the necessary model character and have their typical machine dynamics and vibration phenomena, which erfashrungsgemäß to increased size and mass leads by the use of conventional standard components with the appropriate size. However, the machine should be different than known models portable for mobile use. All bearings, bearings and rotor discs are to be disassembled without special aids and can be optionally mounted in different configurations and with interchangeable standard bearings with typical model introduced errors and damage. They should be able to be operated separately and combined and operated at variable speeds safely, machine-typical, stable and reproducible. For the solution of these mostly conflicting requirements, the novel solution presented here was developed.

Ein mustergemäßes gestaltetes Maschinenmodell zeigt beispielhaft Bild 1. Es besteht dafür aus einem drehzahlregelbarer Antriebs-Fußmotor (1) mit integriertem Frequenzumrichter, fixiert auf einer verstellbaren Motorplatte (3), und aus einem über eine Wellen-Kupplung (4) verbunden Zwei-Einzel-Lager-Rotor-System (2). Diese stehen auf einer gemeinsamen Grundplatte (3) gemeinsam mit einem für die Sicherheit erforderlichen Notausschalter des Antriebs (5). Das Zwei-Einzel-Lager-Rotor-System (2) mit Lagergehäusen mit Fußbefestigung an der Grundplatte mit der kupplungsseitigen Festlagerung (6) und dem Loslagerung (7) kann wahlweise mit einer zusätzlichen Prüflagerung (8) versehen werden. Zur De- und Montage ohne zusätzliche Hilfsmittel sind Los- und Prüflagerung mit einer gerade so großen Spielpassungen auf den Wellensitzen der Lager versehen, das diese ohne Hilfsmittel de- und montiert werden können bei geringstmöglicher Exzentrizität im Lagersitz. Zwischen Los- und Festlagerung sind ein oder mehrere Rotorscheiben (9) beliebig positioniert und mit üblichen Spannelementen zentriert aufgespannt, die mit üblichen Werkzeug gelöst und axial und tangential verschiebbar sind bei geringstmöglicher Exzentrizität im Spannsitz. Die Rotorscheiben weisen mehrere konzentrische Bohrungen mit Innengewinde nahe dem Außendurchmesser auf mit gleichmäßiger Winkeleinteilung, in die Schrauben mit unterschiedlichen Ausführungen und Massen als wählbare Unwuchtmassen und mit wählbarer Winkellage eingeschraubt werden. Eine zusätzliche weitere Rotor-Außenscheibe (10) sitzt axial von außen auf die Welle (11) des Maschinenmodells axial angepasst und in einem radialen Passsitz zentriert. Sie kann wahlweise in eine tangentiale Position mit einer gleichartigen Winkeleinteilungen montiert werden kann für weitere wähl- und kombinierbare Auswuchtfälle. Und darin ist deren Passsitz so gestaltet, dass diese Außenscheibe ohne zusätzliche Hilfsmittel de- und montiert werden kann und dabei aber nur eine geringe Exzentrizität zulässt. Zur Schwingungsmessung sind weiter die drei Lagergehäusen mit einer oder mehreren eng parallel angeordneten üblichen Bohrungen zur Schraubbefestigung von Schwingungssensoren nahe der Drehachse des Rotors in vertikaler, horizontaler und axialer Richtung versehen. Das dritte s. g. Prüflager kann axial von außen montiert und demontiert werden, und hat die Funktion eine zusätzliche einstellbare Lager-Belastung in dem Rotor-Lagersystem zwischen den Lagern im üblichen vertikalen Lastgebiet der Lager einzubringen. Die Zwei-Einzel-Lagerungen des Maschinenmodells sind als Einzellagergehäuse mit Fußbefestigung als Los- (7) und kupplungsseitiges Festlager (6) gestaltet und werden wahlweise ergänzt mit einer gleichartige dritte Lagerung dazu axial von außen als de- und montierbare Prüflagerung (8). Diese ist mit Lagergehäuse ausgebildet und am Rotor und auf der Grundplatte fixiert wie im Bild 2 gezeigt. Und an der Prüflagerung kann vertikal durch anziehen einer Spann-Fußschraube (15) als einer der beiden Gehäusefuß-Befestigungsschrauben im Innengewinde des Fußteils gegen die Grundplatte eine radiale vertikale Lagerradialkraft an der Prüflagerung eingebracht werden, wobei die zweite Fußschraube nicht fest angezogen ist. Der Lagersitz des Prüflagers ist im Gehäuse mit einer abschraubbaren Abdeckscheibe am Prüflagergehäuse im Axialspiel nach außen begrenzt. Dafür sind für das Lager im Prüflagergehäuse und auf der Wellensitzfläche die Spielpassungen gerade so groß, dass das Lager ohne spezielle Hilfsmittel de- und montiert werden kann bei geringstmöglicher Exzentrizität im Lagersitz. An der Prüflagerung kann vertikal durch anziehen einer Spann-Fußschraube (15) als eine der beiden Gehäusefuß-Befestigungsschrauben im Innengewinde des Fußteils gegen die Grundplatte eine radiale vertikale Lagerradialkraft an der Prüflagerung eingebracht werden, wobei die zweite Fußschraube nicht fest angezogen ist. Der Lagersitz des Prüflagers im Gehäuse ist mit einer abschraubbaren Abdeckscheibe am Prüflagergehäuse im Axialspiel nach außen begrenzt. Für das Lager im Prüflagergehäuse und auf der Wellensitzfläche sind die Spielpassungen gerade so groß, dass das Lager ohne spezielle Hilfsmittel de- und montiert werden kann bei geringstmöglicher Exzentrizität im Lagersitz. Die Prüflagerung mit den Lagersitzpassungen ist so gestaltet, dass verschiedene typische Prüflager (20) mit eingebrachten Lagerschäden und mit fehlerhaften Zuständen eingebaut werden und ebenso unterschiedliche Lagertypen mit gleichen Passmaßen im Austausch in den Spielpassungen wahlweise montiert werden ohne zusätzliche Hilfsmittel. Wahlweise können diese Prüflager auch in der Loslagerung ohne spezielle Hilfsmittel eingesetzt und getestet werden durch die baugleiche Gestaltung der Lagersitze in den Lagergehäusen und auf der Welle des Rotor-Lager-Systems. Die Loslagerung hat ebenso eine Spielpassung auf der Welle, die gerade so groß ist, dass das Lager mit dem Loslagergehäuse insgesamt ohne Hilfsmittel de- und montiert werden kann bei geringstmöglicher Exzentrizität im Lagersitz. Das Maschinenmodell kann auch ohne Loslagerung nur mit der Prüflagerung betrieben werden, und es können so die Rotorscheiben nach entfernen der Los- und Prüflagerung ohne zusätzliche Hilfsmittel de- und montiert werden.An example designed machine model shows an example of Figure 1. It consists of a variable speed drive foot motor ( 1 ) with integrated frequency converter, fixed on an adjustable motor plate ( 3 ), and from a via a shaft coupling ( 4 ) connected two-single-bearing rotor system ( 2 ). These stand on a common base plate ( 3 ) together with an emergency stop switch of the drive required for safety ( 5 ). The two-single-bearing-rotor system ( 2 ) with bearing housings with foot mounting to the base plate with the coupling-side fixed bearing ( 6 ) and the floating bearing ( 7 ) can optionally be equipped with an additional test bed ( 8th ). For disassembly and assembly without additional aids Los- and test storage with just as large clearance fits on the shaft seats of the bearing provided that they can be de- and disassembled without tools with the least possible eccentricity in the bearing seat. Between loose and fixed storage are one or more rotor disks ( 9 ) positioned arbitrarily and centered clamped with conventional clamping elements, which are solved with conventional tools and axially and tangentially displaced with the least possible eccentricity in the clamping seat. The rotor discs have a plurality of concentric holes with internal thread close to the outer diameter with a uniform angle division, are screwed into the screws with different designs and masses as selectable imbalance masses and with selectable angular position. An additional additional rotor outer disk ( 10 ) sits axially from the outside on the shaft ( 11 ) of the machine model adapted axially and centered in a radial fit. It can be optionally mounted in a tangential position with a similar angle divisions for more selectable and combinable Auswuchtfälle. And in it, the fit is designed so that this outer pane can be disassembled and installed without additional aids, while allowing only a slight eccentricity. For vibration measurement, the three bearing housings are further provided with one or more closely arranged parallel holes for Schraubbefestigung vibration sensors near the axis of rotation of the rotor in the vertical, horizontal and axial directions. The third so-called test bearing can be mounted and dismounted axially from the outside, and has the function of introducing an additional adjustable bearing load in the rotor bearing system between the bearings in the usual vertical load area of the bearings. The two-single bearings of the machine model are designed as a single bearing housing with foot mounting as a loose ( 7 ) and coupling-side fixed bearing ( 6 ) and are optionally supplemented with a similar third storage to axially from the outside as demountable and mountable test storage ( 8th ). This is formed with bearing housing and fixed on the rotor and on the base plate as shown in Figure 2. And at the test bearing can vertically by tightening a clamping foot screw ( 15 ) as one of the two housing foot fixing screws in the internal thread of the foot part against the base plate a radial vertical Lagerradialkraft be introduced to the test bearing, wherein the second foot screw is not tightened. The bearing seat of the test bearing is limited in the housing with a removable cover plate on the test bearing housing in the axial play to the outside. For the bearing in the test bearing housing and on the shaft seating surface, the backlashes are just so large that the bearing can be de- and disassembled without special aids with the least possible eccentricity in the bearing seat. At the test bearing can vertically by tightening a clamping foot screw ( 15 ) are introduced as one of the two housing base fixing screws in the internal thread of the foot part against the base plate a radial vertical bearing radial force on the test support, wherein the second foot screw is not tightened. The bearing seat of the test bearing in the housing is limited to the outside with a removable cover on the test bearing housing in axial play. For the bearing in the test bearing housing and on the shaft seating surface, the clearance fits are just so great that the bearing can be disassembled and assembled without special aids with the least possible eccentricity in the bearing seat. The bearing seat fittings test bearing is designed to accommodate a variety of typical test bearings ( 20 ) with incorporated bearing damage and with faulty conditions are installed and just as different types of bearings with the same fitting dimensions in exchange in the game fits can be optionally mounted without additional aids. Optionally, these test bearings can also be used in the floating bearing without special aids and tested by the identical design of the bearing seats in the bearing housings and on the shaft of the rotor-bearing system. The floating bearing also has a clearance fit on the shaft, which is just so large that the bearing with the floating bearing housing can be completely de- and disassembled without tools with the least possible eccentricity in the bearing seat. The machine model can also be operated without a floating bearing only with the test bearing, and it can be the rotor discs after removal of the loose and test storage without additional tools and dismantled.

Eine zusätzliche fehlerhafte Axialkraft vom Prüflager im Lagergehäuse kann mit einer axial im Innengewinde durchgehenden Schraube (12) auf das Loslagergehäuse und so auf die gesamte Lagerung erzeugt werden. Dafür ist das Loslager im Gehäuse mit einem Sprengring axial am Außenring fixiert, die Fußschrauben gelöst und der Loslager-Innenring wird mit der Spannbuchse einer Rotorscheibe gemäß Anspruch 8 durch axiale Fixierung direkt am Innenring axial gegen verschieben gesichert. Diese Verschiebung wirkt im Bezug zu dem auf der Welle und in seinem Lagergehäuse axial fixierten kupplungsseitigen Festlager durch axiales verschieben der Loslagerung von der Prüflagerung aus drückend durch entsprechende Gestaltung der Maßketten der Axialabstände im Rotor-Lager-System.An additional faulty axial force from the test bearing in the bearing housing can with an axially in the internal thread continuous screw ( 12 ) are produced on the floating bearing housing and so on the entire storage. For the loose bearing is axially fixed in the housing with a snap ring on the outer ring, loosened the foot screws and the movable bearing inner ring is secured axially against the clamping bush of a rotor disk according to claim 8 by axial fixation directly against the inner ring against. This shift acts in relation to the on the shaft and in its bearing housing axially fixed coupling side fixed bearing by axial displacement of the movable bearing of the test bearing of oppressive by appropriate design of the dimensional chains of the axial distances in the rotor-bearing system.

Das Rotor-Lagersystem des Maschinenmodells weist zwischen den zwei Einzel-Lagern eine oder mehrere Rotorscheiben (9) auf mit mehreren konzentrischen gleichmäßig verteilten Bohrungen nahe dem Außendurchmesser, die mit Innengewinde versehen sind, um daran definierte Unwuchtmassen mittels üblichen Schrauben in wählbaren und mit einer Winkeleinteilung der Bohrungen gekennzeichneten Winkellagen am Rotor anbringen zu können. Die Scheiben können dafür mit einer lösbaren und gelöst verschiebbaren Spannbuchse auf der Welle befestigt werden, um die axiale und tangentiale Position der v. g. Winkeleinteilungen der Scheiben auf dem Rotor und zueinander für unterschiedliche Auswuchtfälle verändern zu können. Wahlweise kann eine weitere Rotor-Außenscheibe (10) axial von außen auf die Welle des Maschinenmodells, die in einem radialen Passsitz zentriert sitzen, die in eine tangentiale Position mit einer gleichartigen Winkeleinteilungen montiert werden für einstellbare Auswuchtfälle. Darin ist der Passsitz so gestaltet, dass diese Außenscheibe ohne spezielle Hilfsmittel de- und montiert werden kann und dabei nur eine minimale Exzentrizität zulässt.The rotor bearing system of the machine model has one or more rotor disks between the two individual bearings ( 9 ) with several concentric evenly spaced holes near the outer diameter, which are provided with internal thread to attach it to defined unbalance masses by means of conventional screws in selectable and marked with an angle of the holes angular positions on the rotor. For this purpose, the disks can be fastened to the shaft by means of a detachable and releasably displaceable clamping bush in order to be able to change the axial and tangential position of the angular pitches of the disks on the rotor and one another for different balancing cases. Optionally, another rotor outer disk ( 10 ) axially from the outside to the shaft of the machine model, which are centered in a radial fit, which are mounted in a tangential position with a similar angle divisions for adjustable Auswuchtfällen. In it, the fit is designed so that this outer pane can be disassembled and mounted without special aids and allows only a minimal eccentricity.

Für die Änderung der Ausrichtung des Antriebsmotors im Rotorstrang des Maschinenmodells ist der Antriebsmotor auf einer zusätzlichen an der Grundplatte befestigten Motorplatte (3a) festgeschraubt. Durch diese hindurchgeführt mit Innengewinde kann durch mehrere Schrauben zugeordnet zu den Motorfüßen eine gewünschte vertikale Ausrichtänderungen zur Grundplatte eingestellt werden. Weiter kann die Motorplatte mit zwei einseitig seitlich an der Grundplatte montierten Verschiebelaschen (21) an der Position der Motorfüße mit jeweils einer Druckschraube zwischen Grundplatte und Motorplatte zur horizontalen Ausrichtänderungen in eine seitliche Richtung weggedrückt werden und mit je einer Zugschraube mit Gewinde in der Motorplatte in die Gegenrichtung herangezogen werden. Die Grundplatte des Maschinenmodells kann wahlweise mit gedämpften oder mit ungedämpften Federelementen (18) auf einer Trägerplatte (15) aufgestellt werden wie Bild 3 zeigt, auf der das Maschinenmodell mit seiner Eigenmasse eingefedert steht und auf der es im Betrieb frei schwingen kann. Träger- und Grundplatte sind zum Umsetzen vertikal mit mehreren mit Abstand zur Mutter versehenen Halteschrauben verbunden. Die Trägerplatte und die Federelemente können ohne zusätzliche Hilfsmittel durch lösen der Halteschrauben entfernt werden, damit der Maschinensatz ohne diese in einer s. g. starre Aufstellung im Betrieb wahlweise aufgestellt werden kann. Ein Frequenzumrichter ist direkt räumlich im Antriebsmotor (1) integriert zur Drehzahlregelung, um das gesamte Maschinenmodell einfach umsetzen zu können und keine zusätzlichen schwereren Frequenzumrichterteile unsymmetrisch auf der Grundplatte befestigen zu müssen, die zu unsymmetrischen Masseverteilungen und so zusätzlichen Eigenschwingungen führen würden. Weiter ist auf der Grundplatte zusätzlich ein für einen sicheren Betrieb erforderlicher Notausschalter (5) des Antriebsmotors montiert, um das gesamte Maschinenmodell einfach wahlweise insgesamt umsetzen zu können. Für das Umsetzen ist das Maschinenmodell mit einem Tragegriff (22) nahe dem Masseschwerpunkt versehen. Dieser ist aus Rundmaterial mit einem üblichen Durchmesser für handelsübliche Spannelemente ausgeführt, um daran übliche Drehzahlsensoren in einem gewünschten Abstand zum Rotor und mit frei einstellbarer Winkellage für die Messung im Betrieb temporär montieren zu können.For the change of the orientation of the drive motor in the rotor strand of the machine model, the drive motor is mounted on an additional base plate attached to the motor plate ( 3a ) tightened. Through this passed with internal thread can be adjusted by a plurality of screws associated with the motor feet a desired vertical alignment changes to the base plate. Further, the motor plate with two on one side laterally mounted on the base plate sliding tabs ( 21 ) are pushed away at the position of the motor feet, each with a pressure screw between the base plate and the motor plate for horizontal alignment changes in a lateral direction and are used with one threaded stud in the engine plate in the opposite direction. The base plate of the machine model can be optionally with damped or with undamped spring elements ( 18 ) on a carrier plate ( 15 ) are set up as shown in Figure 3, on which the machine model is spring-loaded with its own mass and on which it can swing freely during operation. Carrier and base plate are connected to implement vertically with several provided with distance to the nut holding screws. The support plate and the spring elements can be removed without additional aids by loosening the retaining screws, so that the machine set can be set up without them in a so-called rigid installation during operation either. A frequency converter is directly in space in the drive motor ( 1 ) integrated to the speed control, in order to be able to implement the entire machine model simply and not to have to attach additional heavier frequency inverter parts asymmetrically on the base plate, which would lead to asymmetrical mass distributions and thus additional natural oscillations. Furthermore, an emergency stop switch required for safe operation ( 5 ) of the drive motor mounted in order to easily implement the entire machine model, either overall. For the transfer, the machine model is with a carrying handle ( 22 ) near the center of gravity. This is made of round material with a standard diameter for commercially available clamping elements in order to be able to temporarily mount conventional speed sensors at a desired distance from the rotor and with freely adjustable angular position for the measurement during operation.

Das Maschinenmodell ist über dem Rotor-Lager-System mit einer für einen sicheren Betrieb erforderlichen Berührungs-Schutzhaube (18) versehen, die ohne spezielle Hilfsmittel de- und montierbar ist. Sie ist durchsichtig ausgeführt, damit die Montagelage der v. g. Unwuchtmassen und Rotorscheiben vom Bediener visuell erfasst werden kann. Diese Schutzhaube ist mit Aussparungen ausgerichtet zu den Bohrungen der Lagergehäuse in der vertikalen und horizontalen Wandung versehen, damit in diesen die größeren Schwingungssensoren für die Messung im Betrieb befestigen werden können. Die erforderlichen technischen Daten für die Bediensicherheit des Maschinenmodells im Betrieb, Daten für die Bedienung und Montage und weiter für die Schwingungsdiagnose, mit Grenzwerten für ohne Gefahr zulässige fehlerhafte und schädigende Zustände wie die einstellbare Unwucht, die Ausrichtänderung und die Lagerkinematik im Kofferdeckel sind sichtbar auf Schau-Tafeln angebracht.The machine model is above the rotor-bearing system with a contact protection hood required for safe operation ( 18 ), which can be dismantled and mounted without special aids. It is designed to be transparent, so that the mounting position of the above mentioned imbalance masses and rotor disks can be visually detected by the operator. This guard is provided with recesses aligned with the bores of the bearing housings in the vertical and horizontal walls, so that in these the larger vibration sensors can be fixed for the measurement during operation. The required technical data for the operational safety of the machine model in operation, data for operation and assembly and further for the vibration diagnosis, with limit values for non-hazardous faulty and damaging conditions such as the adjustable unbalance, the alignment change and the bearing kinematics in the suitcase lid are visible on show Panels attached.

Das hier vorgeschlagene Modell eines transportablen Maschinensatzes in einem Koffer vereint die Möglichkeit die häufigsten Maschinen- und Wälzlagerfehler und -schäden wahlweise einzustellen und in verschiedenen Konfigurationen separat und kombiniert als Objekte der Schwingungsdiagnose für die Schwingungsdiagnose zu präsentieren. So können verschieden Arten von Unwuchten und Fehlausrichtungen eingestellt werden. Im Prüflager können die verschiedensten präparierten Lager ohne spezielle Hilfsmittel einfach gewechselt werden und getestet werden. Dafür sind keine speziellen Vorkenntnisse und Fertigkeiten oder speziellen Werkzeuge und Technolgien notwendig. Die Maschine repräsentiert die wichtigsten Maschineneigenschaften üblicher Maschinen mit den typischen Merkmalen der Maschinendynamik wie ein starrer Rotor, wahlweise gedämpfte und ungedämpfte elastische und starre Aufstellung und Drehzahlregelung. Die Sicherheit der Bedienung für weniger erfahrene Maschinenanwender wird u. a. durch die Einfachheit, die Schutzhaube, den Notaus und die Anleitung im Kofferdeckel abgesichert. Die Maschine kann durch die Schwingungsisolierung zur Trägerplatte gesondert gesichert im Koffer betrieben werden ohne die Maschineneigenschaften einzuschränken. Der Koffer kann sicherheitsgemäß gegen unbefugte Benutzung abgeschlossen werden. Damit wird einem breiteren Anwenderkreis vorteilhaft die Testmöglichkeit der Schwingungsdiagnose an einem repräsentativen Maschinenmodell mit einer Vielzahl von Funktionen erschlossen.The model proposed here of a portable machine set in a case combines the possibility of optionally setting the most common machine and rolling bearing failures and damages and presenting them separately and combined in different configurations as objects of the vibration diagnosis for the vibration diagnosis. Thus, various types of imbalances and misalignments can be adjusted. In the test warehouse a wide variety of prepared bearings can be easily exchanged and tested without special aids. No special knowledge and skills or special tools and technologies are necessary for this. The machine represents the most important machine characteristics of conventional machines with the typical characteristics of machine dynamics such as a rigid rotor, optionally damped and undamped elastic and rigid installation and speed control. The security of operation for less experienced machine users is u. a. secured by the simplicity, the protective hood, the emergency stop and the instructions in the trunk lid. The machine can be operated separately secured in the case by the vibration isolation to the support plate without restricting the machine characteristics. The case can be locked safely against unauthorized use. This opens up a broader circle of users the advantage of being able to test the vibration diagnosis on a representative machine model with a large number of functions.

Claims (17)

Ein Maschinenmodell zur Demonstration der Schwingungsdiagnose von in der Praxis häufigen Maschinen- und Lagerfehlern und -schäden, bestehend aus einem drehzahlregelbaren Antriebs-Fußmotor (1) für übliche Drehzahlbereiche und einem Rotor-Lager-System (2) mit mehreren Rotorscheiben (9, 10) verbunden mit einer Wellen-Kupplung (4) und montiert auf einer gemeinsamen Grundplatte (3) dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine tragbar in einem sicherheitsgemäß abschließbaren Koffer (17) montiert ist und das System ein Zwei-Einzel-Lager-Modell ist zu dem wählbar ein dritte s. g. Prüflagerung (8) eingebaut werden kann, um so eine zusätzlich einstellbare Lager-Belastung in dem Rotor-Lagersystem zwischen den Lagern im üblichen vertikalen Lastgebiet der Lager einstellen zu können. Und zur Schwingungsmessung weiter die drei Lagergehäusen mit einer oder mehreren eng parallel angeordneten üblichen Bohrungen zur Schraubbefestigung von Schwingungssensoren nahe der Drehachse des Rotors in vertikaler, horizontaler und axialer Richtung versehen sind, wobei alle Lagerungen, Lager und Rotorscheiben ohne spezielle Hilfsmittel demontiert und weiter in unterschiedlichen Konfigurationen und mit austauschbaren üblichen Lagern mit typischen modellhaft eingebrachten Fehlern und Schäden wahlweise montiert und separat und kombiniert und bei variablen Drehzahlen sicher, maschinentypisch, stabil und reproduzierbar betrieben werden können.A machine model for demonstrating the vibration diagnosis of common machine and bearing faults and damage, consisting of a variable-speed drive foot motor ( 1 ) for common speed ranges and a rotor-bearing system ( 2 ) with several rotor disks ( 9 . 10 ) connected to a shaft coupling ( 4 ) and mounted on a common base plate ( 3 ), characterized in that the machine is portable in a suitably lockable case ( 17 ) and the system is a two-single-bearing model, to which a third SG test bearing ( 8th ) can be installed so as to be able to adjust an additionally adjustable bearing load in the rotor bearing system between the bearings in the usual vertical load area of the bearing can. And for vibration measurement further, the three bearing housings are provided with one or more closely arranged parallel holes for Schraubbefestigung of vibration sensors near the axis of rotation of the rotor in the vertical, horizontal and axial directions, all bearings, bearings and rotor discs disassembled without special tools and further in different Configurations and with interchangeable standard bearings with typical model introduced errors and damage either mounted separately and combined and operated at variable speeds safely, machine-typical, stable and reproducible. Und die Zwei-Einzel-Lagerungen des Maschinenmodells als Einzellagergehäuse mit Fußbefestigung als Los- (7) und kupplungsseitiges Festlager (6) gestaltet sind und wahlweise eine gleichartige dritte Lagerung dazu axial von außen als de- und montierbare Prüflagerung (8) mit Lagergehäuse ausgebildet ist und am Rotor und auf der Grundplatte fixiert ist.And the two-single bearings of the machine model as a single bearing housing with foot mounting as Los- ( 7 ) and coupling-side fixed bearing ( 6 ) are designed and optionally a similar third storage to axially from the outside as de- and mountable test storage ( 8th ) is formed with bearing housing and is fixed to the rotor and on the base plate. Und an der Prüflagerung vertikal durch anziehen einer Spann-Fußschraube (15) als einer der beiden Gehäusefuß-Befestigungsschrauben im Innengewinde des Fußteils gegen die Grundplatte eine radiale vertikale Lagerradialkraft an der Prüflagerung eingebracht werden kann, wobei die zweite Fußschraube nicht fest angezogen ist. Und der Lagersitz des Prüflagers im Gehäuse mit einer abschraubbaren Abdeckscheibe (19) am Prüflagergehäuse im Axialspiel nach außen begrenzt ist. Und das weiter für das Lager im Prüflagergehäuse und auf der Wellensitzfläche die Spielpassungen gerade so groß sind, dass das Lager ohne spezielle Hilfsmittel de- und montiert werden kann bei geringstmöglicher Exzentrizität im Lagersitz.And at the test bearing vertically by tightening a clamping foot screw ( 15 ) as one of the two housing foot fixing screws in the internal thread of the foot part against the base plate, a radial vertical bearing radial force can be introduced to the test bearing, wherein the second foot screw is not tightened. And the bearing seat of the test bearing in the housing with a removable cover ( 19 ) is limited to the test bearing housing in the axial play outwards. And further for the bearing in the test bearing housing and on the shaft seating surface, the clearance fits are just so great that the bearing can be disassembled and assembled without special aids with the least possible eccentricity in the bearing seat. Und dafür eine Spann-Fußschraube am Fuß des Prüflagergehäuse angeordnet ist, die mit einem feingliedrig am Lagergehäusefuß anziehbaren Feingewinde mit geringerer Steigung versehen ist und als Hohlschraube ausgebildet ist und mit einer weiteren Fixierschraube (16) festgespannt werden kann und für das anziehen selbst mit einem Siebenkant versehen ist, in die ein gleichartiger Ringschlüssel mit verkürzten Hebelarm und reduzierter Materialstärke als Werkzeug passt, um die Anzugskraft per Hand so auf ein zulässiges Maximum zu beschränken und um so unzulässig große Anzugsmomente durch das verwenden üblicher Sechskantwerkzeuge zu verhindern. Dieser Spannschlüssel kann im Betrieb durch die Anordnung der Prüflagerung axialseitig von außerhalb einer Berührungs-Schutzhabe (18) bedient werden.And for a tensioning foot screw at the foot of the test bearing housing is arranged, which attracts with a slender on Lagerlageräusefuß Fine thread is provided with a smaller pitch and is designed as a hollow screw and with another fixing screw ( 16 ) and is even provided with a Siebenkant for tightening, in which a similar ring spanner with shortened lever arm and reduced material thickness as a tool fits to tighten the tightening force by hand to a permissible maximum and thus unacceptably large torques by the use standard hex tools to prevent. This Spannschlüssel can in operation by the arrangement of the test bearing axially from outside a touch-protection ( 18 ) to be served. Und die Prüflagerung mit den Lagersitzpassungen so gestaltet ist, dass verschiedene typische Prüflager (20) mit eingebrachten Lagerschäden und mit fehlerhaften Zuständen eingebaut werden und ebenso unterschiedliche Lagertypen mit gleichen Passmaßen im Austausch in den Spielpassungen wahlweise montiert werden ohne zusätzliche Hilfsmittel. Wahlweise können diese Prüflager auch in der Loslagerung ohne spezielle Hilfsmittel eingesetzt und getestet werden durch die baugleiche Gestaltung der Lagersitze in den Lagergehäusen und auf der Welle des Rotor-Lager-Systems.And the test bearing with the bearing seat fits is designed so that different typical test bearings ( 20 ) with incorporated bearing damage and with faulty conditions are installed and just as different types of bearings with the same fitting dimensions in exchange in the game fits can be optionally mounted without additional aids. Optionally, these test bearings can also be used in the floating bearing without special aids and tested by the identical design of the bearing seats in the bearing housings and on the shaft of the rotor-bearing system. Und die Loslagerung ebenso eine Spielpassung auf der Welle aufweist, die gerade so groß ist dass das Lager mit dem Loslagergehäuse insgesamt ohne Hilfsmittel de- und montiert werden kann bei geringstmöglicher Exzentrizität im Lagersitz. Und das Maschinenmodell auch ohne Loslagerung mit der Prüflagerung betrieben werden kann und weiter die Rotorscheiben nach entfernen der Los- und Prüflagerung ohne zusätzliche Hilfsmittel de- und montiert werden können.And the floating bearing also has a clearance on the shaft, which is just so big that the bearing with the floating bearing housing can be de- de- and disassembled without aids at the lowest possible eccentricity in the bearing seat. And the machine model can also be operated without loose bearing with the test storage and continue the rotor discs after removing the batch and test storage can be removed and installed without additional aids. Und wahlweise eine zusätzliche fehlerhafte Axialkraft vom Prüflager im Lagergehäuse mit einer axial im Innengewinde durchgehenden Schraube (12) auf das Loslagergehäuse und so auf die gesamte Lagerung erzeugt werden kann. Dafür ist das Loslager im Gehäuse mit einem Sprengring axial am Außenring fixiert, die Fußschrauben gelöst und der Loslager-Innenring wird mit der Spannbuchse einer Rotorscheibe gemäß Anspruch 8 durch axiale Fixierung direkt am Innenring axial gegen verschieben gesichert. Diese Verschiebung wirkt im Bezug zu dem auf der Welle und in seinem Lagergehäuse axial fixierten kupplungsseitigen Festlager durch axiales verschieben der Loslagerung von der Prüflagerung aus drückend durch entsprechende Gestaltung der Maßketten der Axialabstände im Rotor-Lager-System.And optionally an additional faulty axial force from the test bearing in the bearing housing with an axially in the internal thread continuous screw ( 12 ) can be generated on the floating bearing housing and so on the entire storage. For the loose bearing is axially fixed in the housing with a snap ring on the outer ring, loosened the foot screws and the movable bearing inner ring is secured axially against the clamping bush of a rotor disk according to claim 8 by axial fixation directly against the inner ring against. This displacement acts in relation to the on the shaft and in its bearing housing axially fixed coupling side fixed bearing by axial displacement of the movable bearing of the test bearing from oppressive by appropriate design of the dimensional chains of the axial distances in the rotor-bearing system. Und das Rotor-Lagersystem des Maschinenmodells zwischen den zwei Einzel-Lagern eine oder mehrere Rotorscheiben (9) hat mit mehreren konzentrischen gleichmäßig verteilten Bohrungen nahe dem Außendurchmesser die mit Innengewinde versehen sind, um daran definierte Unwuchtmassen mittels üblichen Schrauben in wählbaren und mit einer Winkeleinteilung der Bohrungen gekennzeichneten Winkellagen am Rotor anbringen zu können und die Scheiben dafür mit einer lösbaren und gelöst verschiebbaren Spannbuchse auf der Welle befestigt werden, um die axiale und tangentiale Position der v. g. Winkeleinteilungen der Scheiben auf dem Rotor und zueinander für unterschiedliche Auswuchtfälle verändern zu können.And the rotor bearing system of the machine model between the two single bearings one or more rotor disks ( 9 ) has with several concentric evenly spaced holes near the outer diameter which are provided with internal thread to attach it to defined unbalance masses by means of conventional screws in selectable and marked with an angle of the holes angular positions on the rotor and the discs for this with a detachable and slidable clamping bush be mounted on the shaft in order to change the axial and tangential position of the vg angle divisions of the discs on the rotor and each other for different Auswuchtfällen can. Und wahlweise eine weitere Rotor-Außenscheibe (10) axial von außen auf die Welle des Maschinenmodells axial angepasst und in einem radialen Passsitz zentriert sitzt und wahlweise in eine tangentiale Position mit einer gleichartigen Winkeleinteilungen montiert werden kann für einstellbare Auswuchtfälle. Und darin der Passsitz so gestaltet ist, dass diese Außenscheibe ohne spezielle Hilfsmittel de- und montiert werden kann und dabei nur eine minimale Exzentrizität zulässt.And optionally a further outer rotor disc ( 10 ) Axially from the outside axially adapted to the shaft of the machine model and sits centered in a radial fit and can be optionally mounted in a tangential position with a similar angular divisions for adjustable Auswuchtfällen. And in the snug fit is designed so that this outer pane can be disassembled and mounted without special aids and thereby allows only a minimal eccentricity. Und wahlweise für die Änderung der Ausrichtung des Antriebsmotors im Rotorstrang des Maschinenmodells ist der Antriebsmotor auf einer zusätzlichen an der Grundplatte befestigten Motorplatte (3a) festgeschraubt und durch diese können durch mehrere Schrauben mit Innengewinde zugeordnet zu den Motorfüßen eine gewünschte vertikale Ausrichtänderungen zur Grundplatte eingestellt werden. Weiter kann die Motorplatte mit zwei seitlich einseitig an der Grundplatte montierten Verschiebelaschen (21) in der Position der beiden Motorfüße mit einer Druckschraube zwischen Grundplatte und Motorplatte zur horizontalen Ausrichtänderungen in eine seitliche Richtung weggedrückt werden und mit einer Zugschraube mit Gewinde in der Motorplatte in die Gegenrichtung herangezogen werden.And optionally for the change of the orientation of the drive motor in the rotor strand of the machine model, the drive motor is mounted on an additional base plate attached to the motor plate ( 3a ) and this can be adjusted by a plurality of screws with internal thread assigned to the motor feet a desired vertical alignment changes to the base plate. Next, the motor plate with two laterally mounted on one side of the base plate sliding tabs ( 21 ) in the position of the two motor feet are pushed away with a pressure screw between the base plate and the motor plate for horizontal alignment changes in a lateral direction and be used with a threaded draw screw in the motor plate in the opposite direction. Und die Grundplatte des Maschinenmodells wahlweise mit gedämpften oder mit ungedämpften Federelementen (18) auf einer Trägerplatte (15) aufgestellt werden kann, auf der das Maschinenmodell mit seiner Eigenmasse eingefedert steht und auf der es im Betrieb frei schwingen kann. Träger- und Grundplatte sind zum Umsetzen vertikal mit mehreren mit Abstand zur Mutter versehenen Halteschrauben verbunden. Die Trägerplatte und die Federelemente können ohne zusätzliche Hilfsmittel durch lösen der Halteschrauben entfernt werden, um ohne diese den Maschinensatz in einer s. g. starre Aufstellung im Betrieb wahlweise aufzustellen.And the base plate of the machine model optionally with damped or with undamped spring elements ( 18 ) on a carrier plate ( 15 ) can be set up on which the machine model with its own mass is spring loaded and on which it can swing freely in operation. Carrier and base plate are connected to implement vertically with several provided with distance to the nut holding screws. The support plate and the spring elements can be removed without additional aids by loosening the retaining screws in order to set up the machine set in a so-called rigid installation during operation without them. Und die Trägerplatte für einen wahlweisen Koffereinbau zum einfachen Maschinenmodell-Transport auf einer magnetisch haftenden Fläche (21) im Koffer schnell lösbar fixiert ist und das Modell so wahlweise in- und außerhalb des Koffers betrieben werden kann. Weiterhin kann das Maschinenmodell zwischen mehreren am Koffer befestigten elastischen Elementen (13) mit der Grundplatte so eingepasst stehen, dass durch Reibung in den Schwingbewegungen der Grundplatte eine Dämpfung der Bewegung des Maschinenmodells im Betrieb auftritt.And the carrier plate for an optional case installation for easy machine model transport on a magnetically adhering surface ( 21 ) is fixed quickly releasably in the case and the model can be operated either in and out of the suitcase. Furthermore, that can Machine model between several elastic elements attached to the case ( 13 ) are fitted with the base plate in such a way that, due to friction in the oscillatory movements of the base plate, a damping of the movement of the machine model during operation occurs. Und ein Frequenzumrichter direkt räumlich im Antriebsmotor (1) integriert ist zur Drehzahlregelung, um das gesamte Maschinenmodell einfach umsetzen zu können und keine zusätzlichen schwereren Frequenzumrichterteile unsymmetrisch auf der Grundplatte befestigen zu müssen, die zu unsymmetrischen Masseverteilungen und so zusätzlichen Eigenschwingungen führen.And a frequency converter directly in space in the drive motor ( 1 ) is integrated with the speed control, to easily implement the entire machine model and not have to attach additional heavier drive components unbalanced on the base plate, which lead to asymmetrical mass distributions and thus additional natural oscillations. Und weiter ist auf der Grundplatte zusätzlich ein für einen sicheren Betrieb erforderlicher Notausschalter (5) des Antriebsmotors montiert, um das gesamte Maschinenmodell einfach wahlweise insgesamt umsetzen zu können.And further is on the base plate additionally required for safe operation emergency stop switch ( 5 ) of the drive motor mounted in order to easily implement the entire machine model, either overall. Und weiter ist das Maschinenmodell für das Umsetzen mit einem Tragegriff (22) nahe dem Masseschwerpunkt versehen. Dieser ist aus Rundmaterial mit einem üblichen Durchmesser für handelsübliche Spannelemente ausgeführt, um daran übliche Drehzahlsensoren in einem gewünschten Abstand zum Rotor und mit frei einstellbarer Winkellage für die Messung im Betrieb temporär montieren zu können.And further is the machine model for transferring with a carrying handle ( 22 ) near the center of gravity. This is made of round material with a standard diameter for commercially available clamping elements in order to be able to temporarily mount conventional speed sensors at a desired distance from the rotor and with freely adjustable angular position for the measurement during operation. Das Maschinenmodell ist über dem Rotor-Lager-System mit einer für einen sicheren Betrieb Berührungs-Schutzhaube (18) versehen, die ohne Hilfsmittel de- und montierbar ist und die durchsichtig ausgeführt ist um die Montagelage der v. g. Unwuchtmassen und Rotorscheiben vom Bediener visuell erfassen zu können. Und weiter diese Schutzhaube mit Aussparungen ausgerichtet zu den Bohrungen der Lagergehäuse in der vertikalen und horizontalen Wandung versehen ist, um in diesen die größeren Schwingungssensoren für die Messung im Betrieb befestigen zu können.The machine model is above the rotor bearing system with one for a safe operation touch guard ( 18 ), which can be disassembled and mounted without tools and which is made transparent to visually detect the mounting position of the vg imbalance masses and rotor discs by the operator. And further, this guard is provided with recesses aligned with the bores of the bearing housings in the vertical and horizontal wall, in order to fix in these the larger vibration sensors for the measurement in operation can. Und die erforderlichen technischen Daten für die Bediensicherheit des Maschinenmodells im Betrieb, Daten für die Bedienung und Montage und weiter für die Schwingungsdiagnose, mit Grenzwerten für ohne Gefahr zulässige fehlerhafte und schädigende Zustände wie die einstellbare Unwucht, die Ausrichtänderung und die Lagerkinematik im Kofferdeckel sichtbar auf Schau-Tafeln angebracht sind.And the required technical data for operating safety of the machine model in operation, data for operation and assembly and further for the vibration diagnosis, with limit values for hazardous and damaging conditions such as the adjustable unbalance, the alignment change and the bearing kinematics in the trunk lid visible on show Panels are attached.
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