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Schwingprüfungen mit Kraftlimitierung (Force Limited Vibration Testing)

Shaker Solaranlagen Mann roter Kittel
Tests an Solargeneratoren bei Airbus Defense and Space, Ottobrunn

Die Bedeutung der Schwingprüfung bei der Qualifizierung und Abnahme von Produkten kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrt ist es wichtig, Techniken zu implementieren, die ein übermäßiges Testen der teuren Strukturen und des Schwingerregers und damit mögliche Schäden verhindern. Die Hauptursachen für Übertesten bei Sinus- und Rauschtests liegen in den Unterschieden zwischen der mechanischen Impedanz des Schwing­erregers und der Prüflingsaufnahme und der standardmäßigen Regelung der Frequenzanregung mittels Beschleunigungssensoren. Das Ergebnis sind künstlich hohe Schwingerregerkräfte und Reaktionskräfte an den Resonanzfrequenzen des Prüflings. Es kommt beim Testen zu einer Belastung, die es in der realen Anwendung nicht gibt. Diese hohen Kräfte können teure Nutzlasten beschädigen.

Force Limited Vibration Testing verhindert Übertesten

Während des realen Flugs ist die Beschleunigung in den Resonanzbereichen der Nutzlast vernachlässigbar. Beim Testen auf dem Schwingerregertisch hingegen sind die auftretenden Reaktionskräfte zwischen Prüfling und Tisch ungleich höher, weil der Schwingerregertisch über eine sehr viel höhere mechanische Impedanz als die Nutzlast verfügt.

Um eine Belastung des Prüflings, die weit höher als in der realen Anwendung ist, beim Testen zu verhindern, ist die Schwingprüfung mit Kraftlimitierung (Force Limited Vibration Testing FLVT) die effektivste Methode. Hier bieten wir mit unserer m+p VibRunner Messhardware und m+p VibControl Schwingregelsoftware eine Lösung, die in Laboren weltweit erfolgreich für FLVT eingesetzt wird. Dabei werden die Ausgänge von Triax-Kraftaufnehmern an den Befestigungspunkten des Prüflings genutzt, um die Anregung an den Resonanzstellen des Prüflings zu verringern und die Schwingerregerkräfte auf die für den tatsächlichen Flug vorhergesagten zu begrenzen. Häufig wird bei dieser Art von Schwingregelung auch von „Notching“ („Einkerben“) gesprochen.

Lösung von m+p international

Monitor blaues Gerät
m+p VibControl Software und m+p VibRunner Mehrkanal-Datenerfassungssystem

Die m+p VibRunner Messhardware haben wir speziell für schwingungs- und schalltechnische Anwendungen entwickelt. Für die hohen Kanalzahlen, wie sie beim Force Limited Vibration Testing notwendig sind, werden die flachen Standalone-Geräte kombiniert und üblicherweise in ein Rack eingebaut. Dabei wird die Datenerfassung über alle Geräte und Kanäle hinweg exakt synchronisiert. Eine Gbit-Ethernet-Schnittstelle übernimmt die gesamte Kommunikation, so dass die einzelnen m+p VibRunner dicht an die Messstellen herangeführt werden können. Das spart Aufwand beim Verkabeln der vielen Messaufnehmer. Die m+p VibRunner Hardware zeigt die Frequenz- und Zeitbereichsdaten gleichzeitig in Echtzeit an; auch bei Tests mit über 500 Kanälen kann jeder Kanal auf das Testspektrum regeln bzw. „notchen“.

Die m+p VibControl Schwingregelsoftware unterstützt alle für die Schwingprüfung relevanten Anregungsarten. Force Limited Vibration Testing ist für Sinus- und Rauschtests verfügbar. Insbesondere bei vielen Aufnehmern machen Features wie Aufzeichnung im Zeitbereich, Multi-Monitor-Support und Remote Workstations die Arbeit effizienter. Alle Eingangskanäle können als Regel-, Überwachungs- und/oder Messkanäle definiert werden. Testsicherheit hat oberste Priorität: Für jeden Kanal werden Warn- und Abbruchgrenzen definiert; m+p VibControl erkennt einen offenen Kanal und bricht den Test sofort ab.

Begrenzung der Anregung

Beim Force Limited Vibration Testing wird die Anregung in einem definierten Frequenzbereich (Bandbreite) so begrenzt, dass der definierte Pegel nicht überschritten wird. Solange ein Notch-Kanal den definierten Pegel nicht überschreitet, regelt m+p VibControl auf das Testspektrum. Erst wenn der Prüfling am definierten Messpunkt zu stark belastet wird, wird auf denjenigen Notch-Kanal geregelt, der die größte Pegelüberschreitung aufweist.

Wenn Sie mehr über Schwingprüfung mit Kraftlimitierung (Force Limited Vibration Testing) erfahren möchten und wie Sie Ihren Prüfling und Schwingerreger zuverlässig vor übermäßigem Testen schützen können, lesen Sie die 3-seitige Broschüre.

Mit der Schweizer Firma Kistler, Weltmarktführer u.a. in der Herstellung von Sensoren, haben wir ein praxisbezogenes Webinar zu dem spannenden Thema veranstaltet. Wertvolle Informationen und Tipps bekommen Sie in der Aufzeichnung vom Webinar Practical Considerations for Force Limited Vibration Testing.

 

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