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Wissenswertes zu Schwingungsmesser

 Vibration ist ein mechanisches Phänomen, bei dem Schwingungen um einen Gleichgewichtspunkt auftreten. Die Schwingungen können periodisch sein, wie die Bewegung eines Pendels – oder zufällig, wie die Bewegung eines Reifens auf einer Kiesstraße. In vielen Fällen sind Vibrationen unerwünscht oder sogar gefährlich. Sie verschwenden Energie und führen unter Umständen zu erheblichen Schäden an Maschinen. Ursache der Schwingungen sind meist Unwuchten in den rotierenden Teilen, ungleichmäßige Reibung oder Zahnradfehler in Getrieben.

Schwingungsmessgeräte dienen zur Analyse und Lokalisierung der Vibrationen, beispielsweise im Bereich der vorbeugenden Instandhaltung. Beginnende Probleme lassen sich so rechtzeitig erkennen und Gegenmaßnahmen einleiten. Erfahren Sie hier, wie Schwingungsmesser funktionieren, welche Bauarten es gibt und worauf es bei der Beschaffung ankommt.



Dafür sind Schwingungsmessgeräte notwendig

Schwingungsmesser – alternative Bezeichnungen sind Schwingungsanalysatoren, Schwingungsmessgeräte und Vibrationsmessgeräte – gehören zum Bereich der „Zustandsüberwachung“.
Darunter fallen alle Überwachungsprozesse einer Maschine zur Identifikation von Zuständen, die auf einen sich entwickelnden Fehler hinweisen.
Die Zustandsüberwachung ist ein wichtiger Bestandteil der vorbeugenden Instandhaltung. Sie ermöglicht es, die Wartung zu planen oder andere Maßnahmen zu ergreifen, um Folgeschäden zu verhindern.

Die Zustandsüberwachung per Analyse der Vibrationen hat den einzigartigen Vorteil, dass Anomalien angegangen werden können, bevor sie sich zu einem größeren Fehler entwickeln.
Geräte für diese Zustandsüberwachung werden normalerweise bei rotierenden Anlagen, Hilfssystemen und Maschinen wie Kompressoren, Pumpen, Elektromotoren, Verbrennungsmotoren und Pressen eingesetzt.



So funktionieren Schwingungsmessgeräte

Über eine Sensoreinheit erfassen Schwingungsmesser periodische Schwingungen und stellen bei mobilen Ausführungen deren Werte numerisch und teilweise auch grafisch auf einem Display dar. Einige Geräte messen neben der Frequenz auch den Schwingweg, die Beschleunigung, den Schwingungsversatz, den Schweregrad und die Temperatur des gemessenen Maschinenteils.

Erfasst werden die Schwingungen über eine Sensorik aus mikroskopisch kleinen Bauelementen wie piezokeramische Plättchen oder schwingende Siliziumbrücken in integrierten Schaltkreisen, so genannten MEMS (mikro-elektro-mechanische Systeme). Die Beschleunigung wird im Mehrfachen der Erdbeschleunigung gemessen, die in der Praxis oft dafür verwendete Einheit lautet g und bezieht sich auf die mittlere Erdbeschleunigung von rund 9,81 Meter pro Sekunde zum Quadrat.



Diese Bauarten gibt es

Schwingungsmessgeräte stehen als Handheld-Geräte mit integrierter Sensorik oder mit kabelgebundenen Tastköpfen zur Verfügung. Häufig zu finden sind auch Kompaktgeräte in Stiftform mit eingebauten Tastköpfen. Einige Geräte besitzen Halterungen aus Magneten oder sind mit Schrauben an der zu überwachenden Maschine befestigt. Nach der Aufzeichnungsperiode nimmt man sie aus der Halterung und liest die Werte über eine USB-Schnittstelle in den Computer ein.

Die Mehrheit der Schwingungsmessgeräte arbeitet mit lediglich einem Kanal. Für gleichzeitige Analysen an unterschiedlichen Stellen einer Maschine gibt es Schwingungsmesser mit mehreren Eingängen zum Anschluss weiterer Tastköpfe. Die Bandbreite der Displays reicht von einfachen Segmentanzeigen bis zum grafischen Bildschirm mit zahlreichen Zusatzinformationen. Neben grundlegenden Daten zeigen manche Schwingungsmessgeräte eine Vibrationsanalyse nach den Schwingungsstärke-Richtlinien der ISO 10816.



Darauf kommt es bei der Beschaffung an

Wenn es auf den universellen Einsatz ankommt, sind Geräte für die Vibrationsanalyse mit kabelgebundenen Sensoren die erste Wahl. Mit ihnen sind Schwingungsmessungen auch an schwer zugänglichen Stellen möglich. Außerdem muss nicht das gesamte Gerät gegen die zu prüfende Oberfläche gedrückt werden, sondern lediglich der handliche Tastkopf. In einigen Fällen verfügen die Tastköpfe über einen Magnetfuß, so dass sie auf ferromagnetischen Oberflächen haften. Mehrkanalige Geräte ermöglichen den Anschluss weiterer Sensoren zur gleichzeitigen Prüfung und Überwachung mehrerer Stellen an der Maschine. 

Handheld-Schwingungsmessgeräte mit integrierter Sensorspitze sind einfach zu handhaben, die Messspitze muss lediglich gegen die zu untersuchende Oberfläche gedrückt werden. Mit diesen Prüfgeräten gelingt eine relativ große Anzahl von Vibrationsanalysen in kurzer Zeit. Sie sind besonders für Wartungstechniker geeignet, die sich schnell ein Bild vom Vibrationsverhalten machen müssen. Vorteilhaft ist dabei eine im Gerät integrierte optische Anzeige, die angibt, ob der Anpressdruck der Sensorspitze im empfohlenen Bereich liegt.

Schwingungsmessgeräte zur festen Montage sind zugleich preiswert und kompakt. Sie messen und analysieren nicht nur Schwingungen, sondern erfassen auch Beschleunigungskräfte und Stöße. Prädestiniert sind sie daher für den Einsatz an Fahrzeugen, beispielsweise zum Nachweis von Erschütterungen beim Transport wertvoller Güter. Ihre Bandbreite beim Messen der Schwingungsfrequenz ist allerdings stark eingeschränkt.

Für professionelle Wartungstechniker und generell im industriellen Bereich ist die Datenaufzeichnung in der Regel unerlässlich. Schwingungsmesser im gehobenen Preissegment bieten daher häufig eine Logging- und Speicherfunktion für die anfallenden Daten. Nach der Vibrationsanalyse lassen sich die Daten an einen PC übertragen und archivieren. Geräte mit Einschub für SD-Karten oder mit USB-Buchsen bieten in diesem Zusammenhang besonders einfaches Auslesen und praktisch unbegrenztes Speichervolumen.

Im Profi-Bereich ist häufig eine regelmäßige Kalibrierung des Schwingungsmessers notwendig. Bereits vor der Beschaffung sollte daher auf die Kalibrierfähigkeit des Schwingungsmessgeräts und gegebenenfalls der externen Sensoren geachtet werden.

Das Nonplusultra sind zweifellos Geräte für die Vibrationsanalyse, die ihre Daten drahtlos – beispielsweise über das ZigBee-Kommunikationsprotokoll – übertragen. Möglich sind dabei beispielsweise bis zu 60 Sender pro Basis bei maximal sechs Basisstationen. Die Sensoren dieser Prüfgeräte lassen sich dank verschiedener Adapter sehr leicht an Maschinen andocken und messen nicht nur Vibrationen, sondern auch Temperaturen zwischen -20 und +120 °C. Größter Vorteil: Der Anwender spart sämtliche Kabelprobleme und kann Vibrationen sehr genau über längere Zeiträume dokumentieren.

Für gelegentliche Vibrationsanalysen und zur schnellen Feststellung des Ist-Zustands reicht aber oft ein handlicher und relativ preiswerter Mess-Stift. Für mobile Anwendungen und zum reinen Logging der Daten im niedrigen Frequenzbereich bieten sich außerdem Schwingungs- und Beschleunigungsmesser in USB-Stick-Bauform an.

Einer der wichtigsten Parameter bei Schwingungsmessgeräten ist die Bandbreite. Meist reicht der Frequenzbereich von etwa 10 Hertz bis 1 Kilohertz, hochwertige Geräte erfassen Frequenzen sogar bis zu 10 Kilohertz. Auf jeden Fall muss das Gerät für die Schwingungsanalyse den zu erwartenden Frequenzbereich abdecken können.



FAQ – häufig gestellte Fragen

Was ist ein Hand-Arm-Vibrationsanalysator?

Das Hauptmerkmal dieser Geräte ist die menschliche Vibrationsexpositionsbewertung gemäß der ISO Normen ISO 8041: 2005 und ISO 5349: 2001. Mit dem Prüfgerät können Vibrationen von Werkzeugen bestimmt und analysiert werden, zum Beispiel von Presslufthämmern, Schlagbohrern, Schleifmaschinen oder Stichsägen.

Was ist unter einem Schwingungsversatz zu verstehen?

Der Schwingungsversatz bezeichnet die Wegstrecke, in deren Bereich die Schwingung stattfindet. Sie liegt üblicherweise im Bereich von einem tausendstel Millimeter bis zu wenigen Millimetern.

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