dBm/dBc

Die Stoßimpuls-Methode (SPM) wird seit über 40 Jahren sehr erfolgreich eingesetzt, um eine schnelle, einfache und zuverlässige Diagnose des Betriebszustandes von Wälzlagern zu erhalten.

Während der gesamten Lebensdauer erzeugen Lager, in der Abrollzone zwischen den belasteten Wälzkörpern und der Laufbahn, Stöße. Dadurch wird der SPM Aufnehmer angeregt und liefert elektrische Impulse proportional zur Intensität der Stöße. Anders als Schwingungsaufnehmer reagiert der Stoßimpulsaufnehmer auf seiner sorgfältig abgestimmten Resonanzfrequenz von ca. 32 kHz, wodurch eine kalibrierte Messung der Stoßimpulsamplituden möglich ist.

Messen von dBm/dBc

Die Stoßimpulse vom Lager breiten sich im Material aus und werden durch den Aufnehmer erfasst. Der Aufnehmer wandelt die Stöße in elektrische Impulse um, die weiter verarbeitet werden und einen Teppichwert und einen Spitzenwert ergeben.

Das Stoßimpulsmessgerät zählt die Häufigkeit des Auftretens (erfasste Stoßimpulse pro Sekunde) und ändert die Messschwelle, bis zwei Amplitudenwerte bestimmt werden:

• den Teppichwert (ungefähr 200 erfasste Stöße pro Sekunde). Dieser Wert wird als dBc (decibel carpet value) angezeigt.
• den Maximalwert (höchster erfasster Stoß unter 2 Sekunden). Dieser Wert wird als dBm (decibel maximum value) angezeigt.

Mit einem Blinklicht oder einem Kopfhörer kann der Betreiber einen Spitzenwert erfassen, indem er die Mess-Schwelle erhöht, bis kein Signal mehr registriert wird. Wegen des sehr großen Dynamikbereichs, werden Stöße auf einer Dezibel-Skala gemessen (1000 x Anstieg zwischen 0 und 60 dB).

Die Stoßimpulsamplitude hängt von drei Grundfaktoren ab:

• Abrollgeschwindigkeit (Lagergröße und Drehzahl)
• Schmierfilmdicke (die metallischen Oberflächen in der Abrollzone werden voneinander getrennt). Der Schmierfilm hängt von der Schmiermittelversorgung, der Ausrichtung und der Vorspannung ab
• Den mechanischen Zustand der Lageroberflächen (Rauhigkeit, Beanspruchung, Schaden, lose metallische Teile).

Eingabedaten
Die Auswirkung der Abrollgeschwindigkeit auf das Signal wird neutralisiert, indem man die Drehzahl und den Wellendurchmesser mit "hinreichender Genauigkeit" eingibt. Dadurch wird der Ausgangswert (dBi), der Nullpunkt der "normierten" Zustandsskala, eingestellt.

Auswertung
Der Ausgangswert und der Bereich der drei Zustandszonen (grün - gelb - rot) wurden empirisch durch Testen von Lagern unter variablen Betriebsbedingungen festgelegt. Der Maximalwert bestimmt die Lage auf den Zustandszonen. Die Höhe von Teppichwert und Delta (dBm minus dBc) zeigen Schmierprobleme oder Probleme mit dem Lagereinbau und der Ausrichtung an.

Analysieren von dBm/dBc (SPM Spectrum™)
Durch die Analyse der Stoßimpulse im Frequenzbereich, kann der Ursprung der Stoßimpulse bestimmt werden.

Der Zweck des 'SPM Spektrums' ist, die Quelle der hohen Stoßimpulse zu überprüfen. Stöße, die durch beschädigte Lager verursacht werden, haben normalerweise ein Muster, das mit der Schadenspassierfrequenz übereinstimmt. Stöße von z.B. beschädigten Zahnrädern haben andere Muster, während zufällig auftretende Stöße von einer Störquelle kein Muster aufweisen.

Signal und Messwert
Das Ergebnis der dBm/dBc-Messung ist der Lagerzustand, bewertet in grün - gelb - rot. Eine zweite Messung liefert ein Zeitsignal, das einer Fast Fourier Transformation (FFT) unterzogen wird. Das resultierende Spektrum wird vor allem zur Mustererkennung eingesetzt. Die Amplituden der Spektrallinien sind von zu vielen Faktoren beeinflusst, um den Zustand zuverlässig anzuzeigen, sodass die ganze Auswertung auf den dBm oder die HR-Werte basiert.

Eine Maßeinheit für die Amplitude eines SPM Spektrums ist SD (Shock Distribution Unit), wobei jedes Spektrum so skaliert ist, dass der gesamte Effektivwert aller Linien 100 SD entspricht = der Effektivwert des Zeitsignals. Die Alternative ist SL (Shock Level Unit), der Effektivwert der Frequenz-Komponente in Dezibel. Alarmgrenzen werden manuell für jedes Symptom manuell eingegeben, um eine Auswertung in grün-gelb rot zu zeigen. Verschiedene Arten von Spektren können erzeugt werden. Die empfohlene Einstellung ist ein Spektrum mit einer Auflösung von mindestens 0,25 Hz, z.B. 3200 Linien über 500 Hz, nur Spitzen speichern.

Eingabedaten
Zur Mustererkennung benötigt man die genauen Lagerdaten und die exakte Drehzahl. Die Drehzahl sollte gemessen werden, nicht vorgegeben. Die Faktoren, die die Lagerfrequenzen definieren, erhält man aus dem Lagerkatalog in Condmaster, indem man die ISO Lagernummer eingibt.

Auswertung
Die Frequenzmuster der Lager sind in Condmaster voreingestellt. Wird das Symptom 'Lager' mit dem Messpunkt verknüpft, wird das entsprechende "Lager-Muster" im Spektrum markiert, indem man es anklickt. Weitere Symptome können, falls gewünscht, hinzugefügt werden (z.B. für Zahneingriffsfrequenzen). Findet man eine klare Übereinstimmung eines Lagers im Spektrum ist dies der Beweis, dass das gemessene Signal vom Lager herrührt.