Prüfung von Wälzlagern
Die Flexibilität der Vibrometer ermöglicht unzählige Anwendungen, beispielhaft gehen wir auf die Prüfung von Wälzlagern ein. Diese werden in vielen Industrieprodukten eingesetzt, die rotierende Bauteile besitzen. Vorteile sind ihre geringe Reibung, sowie der geringe Schmierstoffbedarf und Wartungsaufwand. Ein kleiner Nachteil von Wälzlagern ist aber oftmals die vergleichsweise hohe Geräuschentwicklung. Bei führenden Wälzlager-Herstellern wird jedes Lager während der Produktion einer akustischen Kontrolle (gemäß DIN ISO 15242-1:2011-09) im vollautomatischen Geräusch-Prüfstand unterzogen. Das Schwingverhalten des Lagers wird bei einer Drehzahl von 1.800U/min am feststehenden Außenring gemessen. Die Zeitrohsignale der Schwinggeschwindigkeit werden gemäß der Norm einer Frequenzanalyse unterzogen. Die Pegel von drei Frequenzbändern (50 bis 300Hz, 300 bis 1.800Hz und 1.800 bis 10.000Hz) werden für eine Gut-Schlecht-Bewertung herangezogen. Mögliche Fehler wie Kugelumlauffehler, Käfigfehler usw. können ebenfalls anhand diskreter Frequenzen gefunden und zugeordnet werden. Aufgrund steigender Anforderungen werden bei der Wälzlagerprüfung zunehmend optische Messverfahren gegenüber taktiler Sensorik favorisiert. Die Vorteile von Laservibrometern wie die rückwirkungsfreie Messung und die hohe Genauigkeit bei sowohl hohen (5 bis 10kHz) als auch niedrigen Frequenzen (100Hz) spielen eine wichtige Rolle. Vor allem aber die kürzeren Taktzeiten durch Wegfall der Wartezeit für die Positionierung der Tastspitze und die damit verbundene Kostenreduzierung beim vollautomatischen Test sind als Hauptgrund zu nennen, denn gerade auch in der Produktion gilt: Zeit ist Geld. In der Elektromobilität wird auch das leise Lager noch weiter in den Fokus rücken. Maskierende Geräusche durch den Verbrennungsmotor entfallen und somit müssen auch Wälzlager noch leiser werden. Die im Vergleich zum Verbrenner deutlich höheren Drehzahlen der Elektromotoren (z.B.24.000U/min) führen zu entsprechend höheren Umdrehungszahlen der hierfür verwendeten Lager, sodass auch die zu analysierenden Frequenzen im Umfeld der Elektromobilität weiter steigen und Vibrometer hierfür die ideale Lösung bieten.
Wird ein Lichtstrahl von einem bewegten Objekt reflektiert, so ändert sich die Frequenz des Lichts proportional zur Geschwindigkeitskomponente in Strahlrichtung. Aus dem Alltag kennt man den Effekt bei der Ausbreitung von Schallwellen. Jeder hat im Straßenverkehr schon die Erfahrung mit Einsatzfahrzeugen von Polizei oder Feuerwehr gemacht, dass der Ton des Signalhorns mit einer höheren Frequenz wahrgenommen wird, wenn das Fahrzeug sich nähert, und die Frequenz tiefer klingt, wenn es sich wieder entfernt. In dieser Frequenzverschiebung ist die Geschwindigkeitsinformation kodiert, dies gilt für Lichtwellen genauso wie für Schallwellen. Die Doppler-Verschiebung wird in der Laservibrometrie als Messsignal genutzt. Ein Präzisionsinterferometer und eine digitale Dekodierungselektronik wandeln die Frequenzverschiebung in ein der Schwinggeschwindigkeit proportionales Signal um, das über analoge oder digitale Schnittstellen zur Verfügung steht. Die Geschwindigkeitsinformation ist unabhängig von der Lichtintensität. Somit eignet sich das Messprinzip auch für Messobjekte, die einen geringen Reflexionsgrad haben.
