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Schwingungen

Neben der geforderten Dynamik einer Maschine, die für das Funktionieren notwendig ist, gibt es auch eine unerwünschte Dynamik. Wenn zeitveränderliche Kräfte oder aufgezwungene Bewegungen an einem aus elastischen und massebehafteten Teilen bestehenden System, einer Maschine, angreifen, stellen sich Schwingungen in diesem System ein. Bei der Spindel kann dies ein nicht ausreichend gewuchtetes Werkzeug sein. Diese Bewegungen sind zwar im Vergleich zu den geforderten Bewegungen relativ klein, sie können aber unter bestimmten Umständen gefährlich für die Maschine sein, da sie die gesamte Maschine zu einer Schwingungsbewegung anregen.

Resonanzerscheinungen, bei denen die Anregungsfrequenz der Eigenfrequenz der Maschine entspricht und damit zu einer Erhöhung der Schwingungsamplituden führt, sind eine sehr starke dynamische Belastung für eine Maschine. Auch selbsterregte Schwingungen, die durch eine maschineninterne Energiequelle aufrecht erhalten werden, stellen eine starke dynamische Belastung für eine Maschine dar. Zu starke Maschinenschwingungen können, wenn sie zu einer Überschreitung der zulässigen Spannungswerte eines Werkstoffs führen oder zu unzulässigen Verformungen, zu Schäden führen. Zum Beispiel dürfen die Rotorschwingungen eines Elektromotors nicht so stark sein, dass der Luftspalt zwischen Rotor und Stator überbrückt wird. Eine weitere Gefahr durch zu hohe Schwingungen besteht für die angeschlossene Peripherie und Dichtungen.

Neben der Materialbelastung stellen Maschinenschwingungen auch eine Belastung für die Umwelt dar. Das gilt nicht nur für die eigentlichen Schwingungsbewegungen, sondern vor allem auch für den durch die Schwingungen verursachten Lärm (Körperschall). Außerdem beeinflussen Schwingungen die Genauigkeit eines Fertigungsprozesses und damit die Qualität der Werkstücke negativ.

Schwingungen die durch einen rotierenden Körper hervorgerufen werden, resultieren immer aus einer Unwucht. Die Unwucht kann dabei bildlich als exzentrisch laufende Rotationsachse und Körperachse aufgefasst werden. Ein unrund laufender Körper pendelt sich immer auf der gleichen Winkellage ein, während ein ideal gewuchtetes System nur auf Grund von Reibungseffekten zum Stillstand kommt und sich somit keine eindeutige Winkellage im Stillstand ergibt. Da die Unwucht ein zentrales Element für die Lebensdauer und Arbeitsgenauigkeit darstellt ist sie einer Reihe von Normen und Vorschriften unterworfen.

Dazu werden veränderliche Massen zum Drehzentrum bewegt oder entfernt. Durch die neue Massenverteilung können somit fehlende Massen durch bspw. Bohrungen oder externe Massen korrigiert werden.