Was ist dynamisches Auswuchten?

Auswuchtgrenzen geben an, welche Unwuchtwerte bei Rotoren zulässig sind. Hersteller legen für ihre Bauteile in der Regel auf Grundlage ihrer Prüfungen zulässige Toleranzen fest. Daneben gibt es internationale Normen (ISO 21940), die für verschiedene Rotortypen Wuchtgütestufen G festlegen, anhand derer sich Wuchttoleranzen berechnen lassen. Die Wuchtgütestufe G 40 ist eine typische Auswuchtgrenze für Pkw-Räder, während Rotoren wie kleine elektrische Anker eine höhere Genauigkeit erfordern und daher in der Regel auf Stufe 2,5 ausgewuchtet werden.

Die Einheit der Unwucht ist Masse mal Radius. Ein Beispiel: Ein Gewicht, das an einer bestimmten Stelle des auszuwuchtenden Teils angebracht wird, würde die Masseachse in die Drehachse verlagern und damit für Ausgleich sorgen. Das Ausgleichsgewicht multipliziert mit dem Radius, an dem es angebracht wird, ergibt eine Unwuchteinheit. Bei metrischer Messung sind die Einheiten Gramm-Millimeter (gmm) bzw. bei großen Rotoren Gramm-Zentimeter. Das imperiale Äquivalent sind Gramm-Zoll oder Unze-Zoll. Dieses Gewicht (diese Masse) würde an der leichten Stelle in einem Radius vom Drehmittelpunkt angebracht.

Mit Auswuchtmaschinen messen wir einen unwuchtbehafteten Rotor präzise und bestimmen den genauen Winkel und die genaue Größe der Unwucht. Eine hochentwickelte Auswuchtsoftware stellt die Daten übersichtlich dar und zeigt die Ausgleichspositionen am Rotor sowie die Menge des hinzuzufügenden oder abzutragenden Gewichts an. Je nach Rotortyp kommen unterschiedliche Auswuchtmaschinen zum Einsatz: Ein scheibenförmiger Rotor, der ein Auswuchten in einer Ebene bzw. statisches Auswuchten erfordert, wird in der Regel auf einer vertikalen Maschine ausgewuchtet, bei der die Rotorachse während der Messung senkrecht steht. Auf einer horizontalen Auswuchtmaschine lassen sich Momentenunwucht und dynamische Unwucht bei Rotoren messen, deren Länge im Verhältnis größer ist als ihr Durchmesser. Die Rotorachse liegt dabei auf dieser Maschine waagerecht.

Nachdem wir mit einer Auswuchtmaschine die Unwuchtpositionen an einem Rotor ermittelt haben, führen wir den Ausgleich durch, indem wir an der schweren Stelle Material abtragen oder an der leichten Stelle Material hinzufügen. Zu den üblichen Abtragsverfahren zählen Fräsen, Bohren und Schleifen, während sich Gewicht etwa durch Anschweißen oder Anschrauben von Gewichten am Bauteil oder durch Klemmgewichte hinzufügen lässt.

Rotoren lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Bei der einen ist der Rotor starr und verformt sich bis einschließlich zur Betriebsdrehzahl nicht. Die andere Gruppe umfasst wellenelastische Rotoren, die sich bis zur Betriebsdrehzahl „durchbiegen“. Die erste sichtbare Verformung ist ein „Springseileffekt“: Die Rotormitte bewegt sich bei Drehzahl aus der Drehachse heraus und verursacht eine hohe statische Unwucht.

Da eine Unwucht in einem Bauteil auch im Stillstand vorhanden ist, lassen sich starre Rotoren bei niedriger Drehzahl auswuchten, die gerade ausreicht, um eine Fliehkraft zu erzeugen, mit der sich die Unwucht erfassen lässt.

Diese Rotorart wird bei niedriger Drehzahl ausgewuchtet, bei der sich der Rotor nicht durchbiegt. Die Unwucht wird ausgeglichen, anschließend wird die Drehzahl schrittweise erhöht und die Unwucht stufenweise ausgeglichen, bis die Betriebsdrehzahl des Rotors erreicht ist.