Körperschall

Was Körperschall ist

Körperschall ist Schall, der sich als mechanische Schwingung innerhalb fester Körper fortpflanzt. Im Unterschied zum Luftschall, der als Druckwelle durch die Luft läuft, wandert Körperschall durch das Material selbst, also durch Wellen, Gehäuse und Lagerringe. Jede mechanische Anregung im Inneren der Spindel, etwa ein Überrollen eines Lagerschadens oder eine Unwucht, erzeugt Körperschall, der sich bis an die Außenflächen ausbreitet.

Genau das macht ihn für die Diagnose wertvoll: An einer geschlossenen Spindel kommt man nicht direkt an Lager oder Welle, aber der Körperschall transportiert die Information aus dem Inneren bis an eine zugängliche Messstelle am Gehäuse.

Messung an der Spindel

Erfasst wird Körperschall in der Regel mit piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmern. Sie werden fest am Spindel- oder Lagergehäuse angekoppelt und wandeln die mechanische Schwingung in ein elektrisches Signal. Für die Bewertung sind mehrere Aspekte wichtig:

• Ankopplung: Eine steife, spielfreie Befestigung überträgt auch hohe Frequenzen. Lose oder magnetisch angesetzte Sensoren verlieren genau den hochfrequenten Bereich, der Lagerschäden anzeigt.
• Messort: Möglichst nah an der Lagerstelle und in der Lastrichtung.
• Frequenzbereich: Lagerschäden erzeugen hochfrequente Stoßimpulse, oft im Kilohertz-Bereich, weit oberhalb der Drehfrequenz.

Das aufgenommene Signal wird anschließend in seine Frequenzanteile zerlegt, üblicherweise per FFT-Analyse und Hüllkurvenanalyse.

Warum Körperschall Schäden früh zeigt

Ein beginnender Lagerschaden ist im normalen Laufgeräusch kaum zu hören. Die ersten Pittings erzeugen nur kurze, schwache Stoßimpulse. Im Körperschall sind diese Impulse jedoch messbar, weil der Sensor direkt am Bauteil sitzt und nicht durch Umgebungsgeräusche überlagert wird.

Über die Hüllkurvenanalyse lassen sich aus dem Körperschall die charakteristischen Lagerschadenfrequenzen herausfiltern. So wird ein Schaden erkennbar und einer Lagerkomponente zugeordnet, lange bevor sich der Rundlauf verschlechtert oder das Lager hörbar rumpelt. Das ist der Kern der zustandsorientierten Instandhaltung an Spindeln.

Körperschall in der Spindel-Diagnose

In der Spindel-Diagnose ist die Körperschallmessung die Brücke zwischen dem geschlossenen Bauteil und einer belastbaren Aussage über den Lagerzustand. Zusammen mit der Rundlaufmessung ergibt sich ein vollständiges Bild: die statische Geometrie über den Rundlauf, der dynamische Zustand der Lagerung über den Körperschall bei Betriebsdrehzahl.