Richtlinien für die Montage von Prüfbeschleunigungsmessern

Die Genauigkeit des Frequenzgangs ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Entscheidung über die zu verwendende Befestigungstechnik. Der Betriebsfrequenzbereich des Beschleunigungsaufnehmers wird durch eine Rücken-zu-Rücken-Kalibrierung bestimmt, bei der der zu prüfende Beschleunigungsaufnehmer sicher an einem Standard-Beschleunigungsaufnehmer befestigt wird. Der zu prüfende Sensor sollte, wann immer möglich, mit Bolzen befestigt werden, um höchste Genauigkeit zu erzielen. Die direkte Bolzenmontage eines Beschleunigungsaufnehmers auf einer sehr glatten Oberfläche ergibt die höchste Resonanzfrequenz und damit den breitesten nutzbaren Frequenzbereich. Das Hinzufügen einer Masse zum Beschleunigungsaufnehmer (z. B. eine klebende oder magnetische Befestigungsbasis) senkt die Resonanzfrequenz des Messsystems und kann die Genauigkeit und die Grenzen des nutzbaren Frequenzbereichs des Beschleunigungsaufnehmers beeinflussen. Gummimontageflächen beeinflussen ebenfalls den Frequenzgang des Sensors. Jedes weiche Material erzeugt einen Filtereffekt, der die Hochfrequenzübertragung dämpft.

Abbildung 1: Ungefähre Frequenzbereiche der Montagetechniken

Um optimale Messergebnisse zu erzielen (insbesondere bei Hochfrequenzmessungen), muss eine glatte und ebene Oberfläche für die Befestigung des Aufnehmers vorbereitet werden. Überprüfen Sie den Bereich, um sicherzustellen, dass Metallgrate und andere Fremdkörper die Kontaktflächen nicht beeinträchtigen. Um einen besseren Oberflächenkontakt zu erreichen, tragen Sie eine dünne Schicht Silikonfett zwischen dem Aufnehmersockel und der Montagefläche auf. Dadurch wird die beste Hochfrequenzdurchlässigkeit erreicht.

Die Bolzenmontage wird empfohlen, wenn der Aufnehmer über einen integrierten Bolzen verfügt oder mit einer Gewindebohrung versehen ist und mit einem abnehmbaren Bolzen geliefert wird. Diese Montageart bietet eine sehr sichere Befestigung des Aufnehmers an der Prüfstruktur und entspricht der Montagekonfiguration bei der Werkskalibrierung. Bereiten Sie die Oberfläche vor, indem Sie eine glatte, ebene Fläche auf dem Prüfobjekt schleifen oder bearbeiten, die mindestens die Größe des Sensorsockels oder die Größe nach den Angaben des Herstellers hat. Bereiten Sie dann eine Gewindebohrung gemäß der mitgelieferten Einbauzeichnung vor. Achten Sie darauf, dass die Bohrung senkrecht zur Montagefläche verläuft. Achten Sie beim Einbau des Beschleunigungssensors darauf, dass der Bolzen nicht in der Montagefläche oder im Sockel des Beschleunigungssensors stecken bleibt. Die meisten PCB®-Befestigungsbolzen sind mit tiefenbegrenzenden Schultern versehen, um sicherzustellen, dass der Bolzen nicht in den Aufnehmersockel hineinragt. Jeder Sockel ist mit einer Senkung versehen, damit der Beschleunigungsaufnehmer nicht auf der Schulter aufliegt. Die Beschleunigung wird von der Oberfläche der Struktur auf den Aufnehmersockel übertragen. Jegliches Aufsetzen des Bolzens oder Interferenzen zwischen der Basis des Beschleunigungsaufnehmers und der Struktur beeinträchtigen die Beschleunigungsübertragung und die Messgenauigkeit. Beim Anziehen darf nicht mehr als das empfohlene Drehmoment auf den Beschleunigungsaufnehmer ausgeübt werden. Das Gewinde des Befestigungsbolzens kann mit einer Schraubensicherung versehen werden, um ein Lösen zu verhindern. Abbildung 2 ist ein Beispiel für einen mit Bolzen befestigten Beschleunigungsaufnehmer.

Abbildung 1: Ungefähre Frequenzbereiche der Befestigungstechniken

Verwenden Sie eine isolierte Zylinderschraube, um einen ringförmigen Beschleunigungsaufnehmer sicher zu befestigen. Führen Sie die Zylinderschraube in eine Durchgangsbohrung im Aufnehmergehäuse ein und schrauben Sie sie in eine Gewindebohrung auf der Montagefläche (siehe Abbildung 3A). Die Gewindebohrung sollte tief genug sein, damit die Schraube nicht in der Montagestruktur versackt. PCB® liefert eine Zylinderschraube mit allen Ringaufnehmern.

Eine Zylinderschraube kann auch verwendet werden, um einen Beschleunigungsaufnehmer mit einer Gewindebohrung an einer dünnen Struktur zu befestigen (siehe Abbildung 3B). Bohren Sie ein Loch mit ausreichendem Durchmesser in die Struktur, damit die Zylinderschraube durch das Gewindeloch hindurchgehen kann. Die Länge des Schraubeneingriffs sollte immer überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Schraube nicht in die Basis des Beschleunigungsaufnehmers hineinragt.

Eine dünne Schicht Silikonfett an der Montageschnittstelle beider Konfigurationen gewährleistet die beste Hochfrequenzdurchlässigkeit.

Abbildungen: 3A und 3B. Geschraubte Beschleunigungsaufnehmer

Klebesockel stellen eine alternative Befestigungsmethode dar und können verwendet werden, wenn eine Befestigung mit Bolzen oder Schrauben nicht möglich ist. Es wird empfohlen, separate Klebesockel zu verwenden, um zu verhindern, dass der Klebstoff den Aufnehmersockel beschädigt oder die Befestigungsgewinde verstopft. Die meisten von PCB® erhältlichen Klebesockel bieten auch eine elektrische Isolierung, die potenzielle Probleme durch Rauschen und Erdschleifen verhindert. Die Art des empfohlenen Klebstoffs hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Zu den von PCB® erhältlichen Klebstoffen gehören Petro-Wachs für die Verwendung bei Raumtemperatur und Loctite® 454 Schnellklebegel für Anwendungen bei höheren Temperaturen bis zu 120 °C (248 °F). Zweikomponenten-Epoxide bieten Steifigkeit, die das Hochfrequenzverhalten aufrechterhält, und eine dauerhafte Befestigung. Je nach Anwendung können Klebstoffe wie z. B. Dentalzement, Heißkleber, Sekundenkleber und Kanalkitt eine sinnvolle Option sein.

Ein Klebstoff ist nicht für alle Anwendungen optimal, da es eine Vielzahl von Befestigungsstrukturen gibt. Auch die Anwendungsumgebung sollte bei der Wahl des Klebstoffs berücksichtigt werden. Abbildung 4 zeigt ein Beispiel für einen Beschleunigungsaufnehmer, der mit einem Klebesockel an einer Teststruktur befestigt ist.

Abbildung 4: Geklebter Beschleunigungsaufnehmer

Um eine Beschädigung des Sensors während des Ablösevorgangs zu vermeiden, muss ein Trennmittel auf den Klebstoff aufgetragen werden. Aufgrund der Vielfalt der Klebstoffe (Superkleber, Dentalzement, Epoxidharze usw.) gibt es kein universelles Debondermittel. Der von PCB® empfohlene Debonder für den Klebstoff Loctite® 454 ist Aceton. Geben Sie dem Entklebungsmittel Zeit (einige Minuten), um die Oberfläche zu durchdringen und mit dem Klebstoff zu reagieren. Warten Sie ein paar Minuten, bevor Sie versuchen, den Sensor zu entfernen. Wenn ein anderer Klebstoff als Loctite® 454 verwendet wird, erkundigen Sie sich beim Hersteller des Sensors nach den Empfehlungen für das Ablösen.

Nachdem der Klebstoff ausgehärtet ist, kann ein gewöhnlicher Maulschlüssel zur Demontage verwendet werden (für Beschleunigungsaufnehmer mit Sechskant- oder Vierkantfuß). Für Teardrop-Beschleunigungsaufnehmer sollte das mitgelieferte Abziehwerkzeug verwendet werden (Abbildung 5). Nach dem Anbringen des Schlüssels oder Werkzeugs wird der Sensor mit einer leichten Scher- (oder Dreh-) Bewegung (nur von Hand) von der Prüfstruktur entfernt.

Abbildung 5: Teardrop-Beschleunigungsaufnehmer Modell 352C22 und mitgeliefertes Abziehwerkzeug Modell 039A27

Magnetische Befestigungssockel bieten eine bequeme und vorübergehende Methode zur Befestigung an magnetischen Oberflächen. Magnete mit hoher Anziehungskraft bieten den besten Hochfrequenzbereich. Verkeilte Zweischienen-Magnetsockel werden in der Regel für Installationen auf gekrümmten Oberflächen wie Motor- und Kompressorgehäusen und Rohren verwendet. Zweischienenmagnete können jedoch den Betriebsfrequenzbereich eines Beschleunigungsaufnehmers erheblich einschränken. Der Magnetsockel sollte auf einer glatten, ebenen Oberfläche angebracht werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Tragen Sie eine dünne Schicht Silikonfett zwischen dem Sensor und dem Magnetfuß sowie zwischen dem Magnetfuß und der Struktur auf. Bei unebenen oder nichtmagnetischen Oberflächen können Stahlpads zur Aufnahme des Magnetfußes angeschweißt oder mit Epoxidharz befestigt werden. Die Abbildungen 6 bis 8 zeigen Magnetsockel und einen magnetisch montierten Beschleunigungsmesser.

Vorsicht! Die magnetische Befestigung eines Beschleunigungsmessers kann sehr hohe und schädliche Beschleunigungswerte erzeugen. Um solche Schäden zu vermeiden, darf der Magnet nicht an der Prüfstruktur einrasten. Rütteln oder schieben Sie die Baugruppe behutsam an ihren Platz. Am besten befestigen Sie zuerst den Magnetsockel an Ihrem Prüfaufbau und schrauben dann den Beschleunigungsaufnehmer auf den Magnetsockel.

Abbildung 6: Zweischienen-Magnetfuß Modell 080A132 Abbildung 7: Flacher Magnetfuß Modell 080A27

Abbildung 8: Magnetmontierter Beschleunigungsaufnehmer

Die Easy-mount Accelerometer Clips von PCB bieten praktische und wirtschaftliche Montagetechniken für Beschleunigungsaufnehmer in mehrkanaligen Schwingungsmessanwendungen.

Die Clips können mit doppelseitigem Klebeband oder Klebstoff an einer Teststruktur befestigt werden.

Sobald die Clips installiert sind, werden die Beschleunigungsaufnehmer einfach in die Clips eingerastet und sind bereit für Schwingungsmessungen. Jedes Mal, wenn ein Sensor mit einer mechanischen Verbindung befestigt wird, die weniger stabil ist als eine Schraube oder ein Bolzen, reduziert die weichere Verbindung den oberen Frequenzgang der Installation. In der Regel wird der Prüfingenieur eine Verringerung des Frequenzgangs bis hinunter zu 1kHz bis 3,5kHz feststellen, abhängig von der Klemme und davon, ob Schmierfett verwendet wurde. Der Prüfingenieur sollte sich vergewissern, dass der resultierende Frequenzgang innerhalb des akzeptablen Bereichs der erforderlichen Daten liegt. Nachdem er festgestellt hat, dass der resultierende Frequenzgang innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, kann der Prüfingenieur fortfahren.

Mehr Messpunkte und -ausrichtungen können mit weniger Sensoren untergebracht werden, indem man an allen gewünschten Punkten Clips anbringt und diese mit so vielen Sensoren wie nötig bestückt. Die Sensoren werden dann an die verbleibenden Clip-Positionen verschoben, bis alle Messungen abgeschlossen sind. Triaxiale Messungen können mit einachsigen, würfelförmigen Beschleunigungsaufnehmern durchgeführt werden, indem die Achsenausrichtung für aufeinanderfolgende Messungen geändert wird.

Bei typischen technischen Prüfungen können drei Messachsen in Bezug auf die Erdoberfläche festgelegt werden. Aber in vielen Fällen sind die definierten Sensorpositionen auf dem Prüfgegenstand nicht korrekt ausgerichtet. Aus diesem Grund hat PCB® einen Sensor-Clip entwickelt, der bei der Ausrichtung der Sensoren entsprechend den Prüfanforderungen hilft. Mit den drehbaren Clips können Sensoren, die auf gekrümmten oder schrägen Oberflächen installiert sind, entlang der gewünschten Ebene und Achse ausgerichtet werden. Diese Clips sind dreh- und schwenkbar und bieten so volle Flexibilität bei der Ausrichtung.