ISO 10816-3 Schweregrad der Vibrationen: Zonen, Grenzwerte und ihre Interpretation

ISO 10816-3, das nun als ISO 20816-3 veröffentlicht ist, ist die internationale Norm zur Beurteilung, ob die Schwingungen einer Industriemaschine akzeptabel sind. Man misst die Breitbandvibration an den Lagergehäusen und vergleicht die Messwerte mit definierten Bewertungszonen. Sie beantwortet die Frage, die sich jedes Zuverlässigkeitsteam stellt: Wie viel Schwingung ist zu viel?

Wie die Norm Schwingungen misst

Anstatt einzelne Frequenzen zu analysieren, verwendet ISO 10816-3 eine einzige Breitbandkennzahl: den Effektivwert (RMS) der Schwingungsgeschwindigkeit in Millimetern pro Sekunde, gemessen über etwa 10 bis 1000 Hz an den nicht rotierenden Teilen der Maschine. In der Praxis bedeutet das einen Sensor auf jedem Lagergehäuse, ausgelesen in horizontaler, vertikaler und axialer Richtung.

Die Geschwindigkeit wird verwendet, weil sie bei normalen industriellen Drehzahlen die ermüdungsverursachende Energie in einer Maschine besser widerspiegelt als allein Auslenkung oder Beschleunigung.

Die vier Bewertungszonen

Jeder Messwert fällt in eine von vier Zonen:

• Zone A: die Vibration einer neu in Betrieb genommenen Maschine in gutem Zustand.
• Zone B: für uneingeschränkten Dauerbetrieb akzeptabel.
• Zone C: für Dauerbetrieb unbefriedigend. Die Maschine kann für eine begrenzte Zeit weiterlaufen, während Sie die Reparatur planen.
• Zone D: so stark, dass Schäden auftreten können. Unverzüglich untersuchen und beheben.

Die drei Zahlen, die die Zonen trennen, sind die A/B-, B/C- und C/D-Grenzwerte.

Maschinengruppen und Auflagerbedingungen

Die Grenzwerte hängen von Maschinengröße und Auflagerung ab:

• Gruppe 1: große Maschinen, über etwa 300 kW (ungefähr 400 PS) und bis zu 50 MW.
• Gruppe 2: mittlere Maschinen, etwa 15 kW bis 300 kW.
• Starre oder flexible Lagerung: Ein Fundament gilt als starr, wenn die niedrigste Eigenfrequenz des Maschinen‑Fundament‑Systems über seiner Hauptanregungsfrequenz (in der Regel der Betriebsdrehzahl) liegt; andernfalls gilt es als flexibel, und bei flexibler Lagerung sind höhere Messwerte zulässig.

Die Norm deckt Maschinen mit Drehzahlen zwischen 120 und 15.000 U/min ab.

Grenzwerte der Schwingungsgeschwindigkeit (RMS, mm/s)

Ein 150-kW-Motor auf einer starren Basis mit einem Messwert von 3,0 mm/s RMS liegt damit in Zone C: Weiterbetrieb möglich, aber Reparatur einplanen. Derselbe Messwert an einer großen Maschine mit flexibler Lagerung läge noch in Zone B.

ISO 10816 versus ISO 20816

ISO 20816 ist die aktuelle, konsolidierte Reihe. Sie fasst die ältere ISO 10816 (Vibration an nicht rotierenden Teilen) und ISO 7919 (Wellenvibration) zu einer Familie zusammen, mit klareren Definitionen der Maschinengruppen und aktualisierten Empfehlungen, wo gemessen werden soll. Das Zonen‑Konzept und die bekannten Geschwindigkeitsgrenzwerte bleiben erhalten, sodass ein nach ISO 10816-3 beurteilter Messwert unter ISO 20816-3 dasselbe Ergebnis liefert.

Was die Zahl nicht aussagt

Eine Bewertungszone sagt nur, dass eine Maschine Probleme hat, nicht warum. Ein ansteigender Breitband‑RMS‑Wert ist der Auslöser, mit einem Spektrum tiefer zu suchen: Unwucht zeigt sich bei der Betriebsdrehzahl, Fehlausrichtung bei der doppelten Betriebsdrehzahl und Lagerfehler bei ihren spezifischen Defektfrequenzen. Für die beiden häufigsten Ursachen siehe dynamische Unwuchtkorrektur, und wie Vibration sich im Vergleich zu anderen Techniken verhält in Thermografie vs. Schwingungsanalyse.

Vom Messwert zum Arbeitsauftrag

Ein Bewertungsdiagramm verhindert Ausfälle nur, wenn ein Messwert in Zone C oder D in Maßnahmen überführt wird. Genau hier liegt der Vorteil der kontinuierlichen Überwachung gegenüber einer quartalsweisen Route: Ein System, das den Trend beobachtet und sofort einen Arbeitsauftrag auslöst, sobald eine Maschine eine Grenze überschreitet, schließt die Lücke zwischen Problemerkennung und -behebung.

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Häufig gestellte Fragen

Ist ISO 10816-3 noch aktuell?

Sie wurde durch ISO 20816-3 abgelöst, aber beide teilen dieselben Zonen und Geschwindigkeitsgrenzwerte, und ISO 10816-3 wird im Feld weiterhin häufig zitiert. Ein nach der einen oder der anderen bewerteter Messwert liefert dasselbe Ergebnis.

Wo platziere ich den Sensor?

An den Lagergehäusen, so nah wie praktisch am Lager, messend in horizontaler, vertikaler und axialer Richtung. Die Norm bewertet die Schwingung an den nicht rotierenden Teilen der Maschine, nicht an der Welle.

Welches Schwingungsniveau ist akzeptabel?

Das hängt von Maschinengröße und Auflagerung ab. Für eine mittlere Maschine auf einem starren Fundament sind bis zu 2,8 mm/s RMS für den Dauerbetrieb akzeptabel (Zone B), 2,8 bis 4,5 mm/s sind Zone C und über 4,5 mm/s ist die Schadenszone.

Warum Geschwindigkeit statt Beschleunigung oder Auslenkung?

Im typischen Industrie‑Frequenzbereich von etwa 10 bis 1000 Hz korreliert der RMS‑Wert der Geschwindigkeit am besten mit der Energie, die eine Maschine ermüdet; deshalb verwendet die Norm ihn als Gesamtbewertungsgröße. Beschleunigung ist nützlicher für hochfrequente Lager‑ und Zahnraddefekte, Auslenkung für langsam laufende Maschinen.