Pressemeldung
24. April 2017

Mobile Schwingungsmessung per Smartphone

  • ContiTech Vibration Control bietet ein neues mobiles Serviceangebot an: Die App ViProtect ermöglicht eine Schwingungsanalyse mit dem Smartphone.

Ob in Fahrerkabinen, an Motoren oder anderen Industriegeräten: Zu starke Schwingungen belasten die Bauteile – teure, zeitintensive Ausfälle und Reparaturen sind die Folge. Die Vibrationen und der entstehende Lärm belasten zusätzlich die Fahrzeug- und Maschinenführer, die diesen Störfaktoren meist stundenlang ausgesetzt sind. Gezielte Messungen helfen dabei, das Schwingungsverhalten von Industriefahrzeugen und -maschinen zu analysieren. Die erhobenen Daten bilden die Grundlage, um das System besser auslegen zu können. Experten können zum Beispiel das Fahrverhalten objektiv beurteilen, vorhandene Systeme besser bewerten und Simulationen mit realen Daten durchführen – sowohl bei Neuentwicklungen als auch bei bestehenden Systemen. Die Lebensdauer und der Komfort erhöhen sich nachhaltig.

Für eine erste Schwingungsmessung vor Ort hat ContiTech Vibration Control die App ViProtect entwickelt. Sie misst nicht nur Schwingungen, sondern schlägt auch gezielt Lagerungselemente vor und zeigt deren technische Daten. Sie kann von Anwendern in der europäischen Union sowie der Schweiz kostenlos eingesetzt werden und läuft auf dem iOS- sowie Android-Betriebssystem.

Anwendungsbeispiel: Messung an einem Industriefahrzeug

Bei Industriefahrzeugen sorgen äußere Anregungen aus dem Fahrbetrieb und dem Arbeitseinsatz oder Anregungen durch Motorschwingungen für Vibrationen der Maschine und Geräuschbelastungen. Das geht zu Lasten des Fahrers, der den Schwingungen und Geräuschen in der Fahrerkabine meist über Stunden ausgesetzt ist. Aber auch das Fahrzeug wird durch die Vibrationen in Mitleidenschaft gezogen.

Um die starken Vibrationen und den Lärm in der Fahrerkabine eines Minibaggers zu reduzieren, entschied sich der Betreiber für eine Vibrationsmessung. Dafür nutzte er die App von ContiTech Vibration Control.

Beim Start der App erhielt der Anwender zunächst einige Hinweise zu ihrer Verwendung und über mögliche Risiken bei der Messung an laufenden Geräten. Zur Verbesserung der Genauigkeit führte die App eine Messung zur Kalibrierung des Beschleunigungssensors durch. Während der Kalibrierung erfasste die Anwendung die räumliche Position des Mobilfunkgerätes, um die Messung entsprechend anzupassen. Anschließend konnte der Anwender die eigentliche Messung starten. Dafür musste er das Smartphone fest auf den Kabinenboden des Minibaggers auflegen. Schon nach zehn Sekunden hatte die App die Messung abgeschlossen und das Zeitsignal ermittelt. Mithilfe der Fast-Fourier-Transformation (FFT) wurden die Daten in den Frequenzbereich umgewandelt und dargestellt. Die kritischen Anregungsfrequenzen – eine der entscheidenden Größen, die ViProtect zur Messung benötigt – markierte die App im Frequenzspektrum und zeigte die Zahlenwerte an. Sie lagen mit 14,03 Hz, 17, 45 Hz und 20,95 Hz im kritischen Bereich. Für die weitere Berechnung wählte der Fahrzeugbetreiber den Wert 14,03 Hz, der der Leerlaufdrehzahl des Fahrzeuges am ähnlichsten war. Alternativ bietet ViProtect an dieser Stelle auch die Möglichkeit, einen bekannten Wert manuell einzugeben.

Anschließend gab der Nutzer die Masse der Fahrzeugkabine von 800 kg sowie vier Lagerungspunkte für das Baufahrzeug in die App ein. Danach wählte er im Menü „Kabine“ als Art der Anwendung aus. Das Menü bietet an dieser Stelle auch die Kriterien „Motor stationär“ und „Motor mobil“ zur Wahl. So werden die Einsatzbedingungen bei der Auswahl der Lagerelemente optimal berücksichtigt.

Anhand dieser Kriterien zeigte die App schließlich fünf geeignete Lagerungssysteme von ContiTech an. Die Vorschläge wurden entsprechend der berechneten Isolation, also der dämmenden Wirkung der jeweiligen Lagerung, sortiert. Für die Lagerung des Minibaggers war der Favorit ein Schwingmetall-Flanschelement, das einen Isoliergrad von 0,83 erreichte. Dieser Produkttyp eignet sich insbesondere zur Isolierung von mittleren Massen. An zweiter Stelle stand eine Schwingmetall-Konusfeder mit einer Isolationswirkung von 0,55. Genereller Vorteil dieser Aggregatelagerung ist ihre Vielseitigkeit, die hohe Radialsteifigkeit und gute Querstabilität. Die drei vorgeschlagenen Schwingmetall-Hydrofedern erreichten noch gute Isolationswerte von 0,52 bis 0,42. Ihr Vorteil liegt generell in der guten Dämpfung, die durch ein hydraulisches System im Inneren des Produkts erzeugt wird.

Anhand dieser Daten interessierte sich der Anwender besonders für das Schwingmetall- Flanschelement. Nach der Auswahl konnte er sich die voraussichtliche Isolationswirkung in einer Grafik innerhalb des Frequenzspektrums anzeigen lassen. Mit der endgültigen Bestätigung im System erhielt er daraufhin die Möglichkeit, weitere Informationen zu diesem Produkt direkt bei ContiTech anzufragen. Die App öffnete dafür ein E-Mail-Kontaktformular, in dem sowohl die Zieladresse eingegeben als auch ein kurzer Text für die Anfrage vorformuliert sind.

Grundlage für detaillierte Analysen

„Die App bietet einen Weg für eine erste Schwingungsmessung vor Ort und für eine vereinfachte Auslegung elastischer Lagerungen“, sagt Dr. Stefan Narberhaus, Leiter Entwicklung Industrie bei ContiTech Vibration Control. „Die Genauigkeit der Ergebnisse ist jedoch eingeschränkt. Auch kann die Anwendung nicht überprüfen, ob sich die vorgeschlagenen Produkte zum Beispiel für den jeweiligen Bauraum eignen.“ Deshalb empfehlen die ContiTech-Experten, die Vorschläge der App durch die Anwendungstechniker des Unternehmens prüfen zu lassen.

Weitere Verfahren wie die Finite-Elemente-Methode (FEM), mit der sich Beanspruchungsszenarien an einem 3D-Modell simulieren lassen, oder die Mehrkörpersimulation (MKS), mit der ContiTech die bestmöglichen Lager bestimmt und deren optimale Position berechnet, bieten tiefergehende Möglichkeiten für die Analyse. Um die Wirksamkeit der vorgenommenen Maßnahmen zur kontrollieren, können die ContiTech-Experten auch das veränderte System final prüfen.

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