Institut für Mechanik

Bei dynamischen Fragestellungen ist die Unwuchtsituation ein signifikantes Kriterium bei der Systembeschreibung und -analyse. Die Verteilung der Unwucht wirkt sich maßgeblich auf die Schwingungsamplituden und Lagerkräfte aus, ist allerdings nicht direkt messbar. Bedingt durch die vielfälltigen Einflussparameter sind sowohl numerische als auch experimentelle Untersuchungen notwendig, um verlässliche Aussagen über das Schwingungsverhalten des Systems treffen zu können. In diesem Kontext muss anwendungsspezifisch zwischen starrem und elastischem Auswuchten unterschieden werden. Ein weiterführender Forschungsaspekt ist die Auslegung und Adaption selbsttätiger Auswuchteinheiten, die autark auf im Betrieb veränderliche Unwuchtzustände selbstständig reagieren und damit die Schwingungsamplituden verringern.

Konzipierung von Prozessen für das Auswuchten starrer und elastischer Rotoren

Die Quelle von Unwuchten ist durch endliche Fertigungsgenauigkeiten determiniert, dies führt auf eine Verschiebung der Schwerpunktslage entlang der Längsachse des Bauteils relativ zur erzwungenen Drehachse. Messtechnisch lassen sich aber in der Regel nur die Auswirkungen der Unwucht in Form von Lagerreaktionen bestimmen. Zur Beschreibung des Auswuchtprozesses existieren verschiedene Verfahren für das elastische und starre Auswuchten. Diese geraten aber in der Praxis aufgrund nicht idealer Randbedingungen (Spannvorgang, Spiel, Steifigkeit der Lagerung, Zusammenbau etc.) an ihre Grenzen. An dieser Stelle können modellgestützte Verfahren helfen, die wesentlichen Störquellen im Prozess zu identifizieren und anschließend zu minimieren. Kontakt

Unwuchtverteilung entlang der Längsachse und Ersatzunwuchten in den Lagerebenen		Gebauter Rotor mit montageabhängiger Unwuchtlage

Auslegung selbsttätiger Auswuchteinheiten (Fluid Balancer oder Festkörper Balancer)

Bei Rotoren mit beladungs- bzw. betriebsabhängiger Unwucht (Zentrifuge, Waschmaschine, Winkelschleifer) ändert sich diese zeitabhängig. Derartige Rotoren würden wiederholte Auswuchtprozesse bedingen, die sowohl kosten- als auch zeitintensiv sind. Auch das individelle Auswuchten von Serienrotoren kann wirtschaftlich problematisch sein (CD/DVD-Laufwerke, Lüfter). Alternativ können selbsttätige Auswuchteinheiten eingesetzt werden, welche in der Lage sind, die momentane Unwucht autark auszugleichen. Dabei positioniert sich eine frei bewegliche Zusatzmasse so, dass sie die unbekannte Unwucht kompensiert. Ausgeführte Systeme arbeiten entweder mit Kugeln (Festkörper-Balancer) oder mit Fluiden und können als modulare Einheit oder in integraler Bauweise konzipiert werden. Konkrete Fragestellungen ergeben sich hinsichtlich der Größe der zu kompensierenden Unwucht, des zulässigen Betriebsdrehzahlbereichs sowie der Reibung in der Balancereinheit. Kontakt

Positionierung des Fluids (blau) gegenüber der Schwerpunktsexzentrizität ε		CFD-Simulation der Phasengrenze im Fluid Balancer

Auswuchtprinzip der Ausgleichsmassen im Festkörper Balancer		Konzept einer selbsttätigen Auswuchteinheit mit Wälzkörpern am Zentrifugenrotor		Prüfstand mit selbsttätiger Auswuchteinheit (Festkörper Balancer)