Wuchten

Der Begriff Auswuchten bezeichnet das Verringern oder Beseitigen einer Unwucht.

Jeder um eine feststehende Achse rotierende Körper besitzt eine Unwucht, die sich durch Vibrationen oder Schwingungen, Geräusche und hohen Verschleiß bemerkbar machen kann oder die Produktlebensdauer verkürzen kann. Die Beseitigung der Unwucht auf technisch und wirtschaftlich sinnvolle Größen ist die Qualitätsanforderung an jeden Hersteller von rotierenden Bauteilen. Bei vielen rotierenden Teilen, wie z. B. Kugellagern, ist dies bereits durch die Einhaltung von engen Fertigungstoleranzen möglich.

Sind die Qualitätsanforderungen höher, muss ein Ausgleich der Massenverteilung erfolgen. Der Ausgleich kann positiv oder negativ sein. Beim positiven Ausgleich werden Ausgleichsmassen aufgetragen, wie z. B. durch Anschweißen, Ankleben oder Anschrauben von Gewichten. Beim negativen Ausgleich werden Massen z. B. durch Bohren, Schleifen oder Fräsen abgetragen. Eine Mischform ist das Verstellen durch Hinein- oder Herausschrauben einer Schraube.
Die damit verbundene Verschiebung oder auch Verdrehung der Trägheitsachse nennt man Wuchtzentrieren.

Unwucht-Arten sind die statische Unwucht, die Momentenunwucht und die dynamische Unwucht.

Die Toleranzen für den Ausgleich sind in DIN ISO 1940 standardisiert.

Auswuchten von Fahrzeugrädern

Trimmgewicht aus Zink (35 g); früher waren solche Gewichte aus Blei

Beim Auswuchten von Fahrzeugrädern wird das auf eine Maschine geschraubte Rad (Felge mit Reifen) in Rotation (Drehung) versetzt, um anhand der an der Achse auftretenden Kräfte die Unwucht zu bestimmen. Anschließend werden Auswuchtgewichte an der Felge befestigt, um die Unwucht auszugleichen. Unterschieden werden Auswuchtgewichte nach

• der Anwendung, d. h. Fahrzeugtyp (LKW, PKW, Motorrad)
• Befestigungsart (Schlaggewicht, Klebegewicht, Steckgewicht, Klemmgewicht)
• Material und
• Funktionsweise (statisch oder dynamisch).

Nach der Entscheidung der EU Kommission vom 27. Juni 2002 zu Altfahrzeugen wurde der Einsatz von Blei in Auswuchtgewichten verboten.^[1] Ersatzweise wurde auf verschiedene Materialien ausgewichen. Hauptsächlich werden in der Erstausrüstung Auswuchtgewichte aus Zink und Stahl verwendet. Ebenfalls zum Einsatz kommen und kamen die Materialien Zinn, Wolfram und besondere Kunststoffe, die über ähnliche Eigenschaften (insbesondere Dichte) verfügen. Außerdem existieren dynamische Auswuchtgewichte, die sich insbesondere wegen eingeschränkter Funktionalität bisher nicht durchgesetzt haben. Es handelt sich dabei um ein Klebegewicht, welches aus einem Thermoplastschlauch besteht und mit frei beweglichen Stahlkügelchen gefüllt ist.

Treibradsatz einer Dreizylinder-Dampflok mit Auswucht-Gewichten

Ursachen der Unwucht sind ungleichmäßige Abnutzungen von Reifen bzw. Laufflächen und ungleichmäßige Dichteverteilungen des Radkörpers. Daher müssen Fahrzeugräder nach einem Reifenwechsel oder anderen Überarbeitungsvorgängen neu ausgewuchtet werden.

Ziel ist es nicht nur, den Schwerpunkt des auszuwuchtenden Rades so einzustellen, dass er mit dem Mittelpunkt der Drehachse zusammenfällt, sondern auch, dass sich die senkrecht zum Rotationskörper Rad stehende Hauptträgheitsachse nicht nur mit der Rotationsachse schneidet, sondern auf ihr liegt. Daher müssen oft an beiden Seiten der Felge Ausgleichsgewichte angebracht werden.

Auswuchtmaschinen bestimmen anhand einer Drehbewegung und einer dynamischen Kraftmessung an der Drehachse die Masse, den Winkel und die Seite der Felge, an der Ausgleichsgewichte angebracht werden müssen.

Rotierende Maschinen und Maschinenteile

Siehe auch: Massenausgleich bei Dampflokomotiven

Läufer bzw. Rotoren und Anker von Elektromotoren werden oft ausgewuchtet, indem das Blechpaket des fertigen Läufers in Form von Bohrungen, flächigem Abtrag oder Kerben abgetragen wird. Auch sie werden meist dynamisch gewuchtet, d. h. es muss möglicherweise an beiden Enden des Läufers Material abgetragen werden.

Um sie in beliebiger Lage betreiben zu können, müssen auch die Drehspulen von Drehspulmesswerken ausgewuchtet werden. Sie besitzen hierzu gegenüber dem Zeiger verschieb- oder verbiegbare Ausgleichsgewichte. Aus ähnlichem Grund muss die Unruh einer Uhr sorgfältig ausgewuchtet sein. Andernfalls ist der Gang lage- und amplitudenabhängig. Vibration und Lagerverschleiß spielen hier keine Rolle.

Die drehenden Massen von schleudernden Waschmaschinen, Wäscheschleudern und Zentrifugen für Reagenzgläser können nicht ausgewuchtet werden. Daher lagert man ihre Drehachsen beweglich in einer federnden und dämpfenden Aufhängung, um die Kräfte auf die Lager und die Umgebung zu verringern. Moderne Waschmaschinen führen oft zunächst einen Schleudergang mit geringer Drehzahl aus und versuchen dann, durch Vor- und Zurücklauf die Wäschestücke neu zu verteilen, bevor der Schleudergang mit voller Drehzahl beginnt. Sie besitzen einen Beschleunigungssensor an der Trommelaufhängung, um die Unwucht zu überwachen.

Rest-Unwuchten führen zu einer sogenannten kritischen Drehzahl, bei der die Kräfte das schwingungsfähige Gesamtsystem (Feder-Masse-System, bestehend aus Rotormasse und Welle oder aus Gesamtmasse und Aufhängung/Fundament) zu Resonanz anregen. Die kritische Drehzahl stellt eine Gefahr an schnelldrehenden Maschinen (Turbinen, Zentrifugen usw.) dar; sie wird durch gutes Wuchten, durch federnde, dämpfende Aufhängung oder durch ein besonders schnelles Durchfahren der kritischen Drehzahl beim Hochlauf verringert.

Literatur

• Adolf Lingener: Auswuchten. Theorie und Praxis. Verlag Technik, Berlin und München 1992, ISBN 3-341-00927-2
• Hatto Schneider: Auswuchttechnik. 6. Auflage. Springer, Berlin u. a. 2003, ISBN 3-540-00596-X
• Heftreihe „Auswuchtpraxis“ der Schenck RoTec GmbH
• Tewes, Olaf: Innovation bei Auswuchtgewichten. In: AutoRäderReifen – Gummibereifung. Nr. 6, 2006, ASIN: B00006LPUY, S. 113–114

Einzelnachweise

1. ↑ EU-Altfahrzeug-Verordnung

[1] EU Altfahrzeug Verordnung – Auswuchtgewichte