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Papiermaschinenrollen-Auswuchtrechner
Die Betriebsdrehzahl wird aus der Umfangsgeschwindigkeit, der zulässigen Restunwucht gemäß ISO 21940, der Zentrifugalkraft aus der Unwucht und der Korrekturmasse für Papiermaschinenwalzen berechnet.
Ergebnisse
Drehzahl aus Oberflächengeschwindigkeit
Die Geschwindigkeiten von Papiermaschinen werden als Bahngeschwindigkeit in m/min angegeben. Die Walzendrehzahl hängt vom Walzendurchmesser ab.
Typische Auswuchtgütegrade für Papiermaschinenrollen
| Walzentyp | Empfohlener Gütegrad | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Kalanderrollen | G1,0 – G2,5 | Höchste Präzision erforderlich |
| Presswalzen (massiv/belüftet) | G2.5 | Standard für die meisten Pressebereiche |
| Saugrollen | G2.5 - G6.3 | Perforationen der Schale erschweren das Ausbalancieren |
| Trocknerzylinder | G2.5 - G6.3 | Die Kondensatverschiebung verändert den Auswuchtzustand |
| Draht-/Stoffführungsrollen | G2.5 | Kleiner Durchmesser, mittlere Geschwindigkeit |
| Filzrollen | G6.3 - G16 | Niedrige Geschwindigkeit, weniger kritisch |
| Rollenspule | G2.5 | Hohe Geschwindigkeit beeinträchtigt die Wickelqualität |
Hinweis für die Papierindustrie: Walzen, die mit Geschwindigkeiten über 1000 m/min betrieben werden, profitieren von G2.5 oder besser. Trockenzylinder mit Kondensatmanagement (Siphons, Turbulenzstäbe) können aufgrund der Kondensatumverteilung während des Betriebs scheinbare Unwuchtänderungen aufweisen.
Zentrifugalkraft aufgrund von Unwucht
Die durch die Unwucht an der Toleranzgrenze erzeugte Zentrifugalkraft beträgt:
Dabei ist U_per in g·mm und ω in rad/s angegeben. Diese Kraft rotiert mit der Wellendrehzahl und wird auf die Lager und die Tragkonstruktion übertragen.
Berechnung der Korrekturmasse
Die Korrekturmasse, die bei einem gegebenen Radius hinzugefügt oder entfernt werden muss:
Hierbei ist r der Korrekturradius in mm (typischerweise am Außendurchmesser der Walze oder an einer bestimmten Position der Korrekturebene).
Besonderheiten bei Papierwalzen
- Saugrollen: Perforierungen im Walzenmantel erzeugen periodische Massenschwankungen. Nach dem Nachbohren oder dem Austausch des Walzenmantels sollte der Auswuchtzustand überprüft werden.
- Beschichtete Walzen (Gummi/Polyurethan): Abweichungen in der Belagstärke beeinflussen den Auswuchtzustand. Nach dem erneuten Belegen neu auswuchten.
- Trocknerzylinder: Die Kondensatumverteilung während des Anlaufs verursacht eine vorübergehende Unwucht. Warten Sie die Stabilisierung ab, bevor Sie Messungen durchführen.
- Variable Kronenrollen: Änderungen des hydraulischen Kronendrucks können den Auswuchtzustand beeinflussen.
- Thermische Krone: Ungleichmäßige Erwärmung kann zu vorübergehender Durchbiegung führen – prüfen Sie vor dem Auswuchten, ob ein thermisch stationärer Zustand erreicht ist.
Schwingungsgrenzwerte für Papiermaschinenwalzen
Papiermaschinen benötigen für eine hohe Papierqualität sehr geringe Schwingungswerte. Typische Grenzwerte der Schwinggeschwindigkeit am Lagergehäuse:
- Kalanderwalzen: < 1,0 mm/s RMS (beeinträchtigt die Papieroberflächenqualität)
- Pressrollen: < 2,0 mm/s RMS
- Trocknerzylinder: < 2,5 mm/s RMS
- Draht-/Filzführungsrollen: < 2,0 mm/s RMS
- Spule: < 1,5 mm/s RMS (beeinträchtigt die Wicklungsqualität)
Das hängt von der Walzenposition ab. Kalander- und Presswalzen in schnelllaufenden Maschinen (>1000 m/min) profitieren von G2.5. Trockenzylinder verwenden typischerweise G6.3. Leit- und Filzwalzen verwenden G6.3. Als Faustregel gilt: Je näher die Walze an der Blattbildung und Veredelung der Papierbahn liegt, desto strenger ist die Anforderung an die Auswuchtgüte.
Die Geschwindigkeiten von Papiermaschinen werden weltweit als Umfangs- bzw. Bahngeschwindigkeit in m/min angegeben, nicht als Drehzahl (RPM). Walzen mit unterschiedlichen Durchmessern laufen alle mit derselben Umfangsgeschwindigkeit (der Maschinengeschwindigkeit), jedoch mit unterschiedlichen Drehzahlen. Dieser Rechner übernimmt die Umrechnung für Sie.
Dampfbeheizte Trockenzylinder enthalten Kondensat, das sich je nach Geschwindigkeit und Siphonbetrieb umverteilt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten sammelt sich das Kondensat am Boden (Kaskadenbereich) und verursacht Schwingungen. Bei höheren Geschwindigkeiten bildet es einen gleichmäßigen Wasserring (Ringbildungsbereich). Der Übergang zwischen diesen Bereichen beim Hochfahren kann vorübergehend starke Schwingungen verursachen. Warten Sie den stationären Betriebszustand der Maschine ab, bevor Sie Rückschlüsse auf den Wuchtzustand ziehen.
Ja, das Betriebsauswuchten vor Ort (In-situ-Auswuchten) ist bei Papiermaschinenwalzen üblich, insbesondere bei schwer auszubauenden Trockenzylindern. Verwenden Sie Schwingungssensoren an den Lagergehäusen und einen Phasenreferenzgeber (Keyphasor) an der Welle. Für lange Walzen (L/D > 0.5) ist in der Regel ein Auswuchten in zwei Ebenen erforderlich. Korrekturmassen werden an den dafür vorgesehenen Ausgleichsgewichtsaufnahmen an den Walzendeckeln angebracht.
Häufige Ursachen sind: Verschleiß oder Beschädigung des Walzenbezugs (Gummi/Polyurethan), Lochfraßkorrosion am Walzenmantel, Probleme im Kondensatsystem von Trockenzylindern, thermischer Verzug, Ablagerungen von Papierfasern oder Streichfarbe sowie Risse im Mantel oder in den Walzenböden. Eine regelmäßige Schwingungsüberwachung erkennt diese Probleme frühzeitig.
Äußerst entscheidend. Unwuchtbedingte Schwingungen verursachen Barring (regelmäßige Querstreifen/Markierungen) auf Kalander- und Presswalzen, ungleichmäßige Feuchteprofile in der Pressen- und Trockenpartie sowie Wickelfehler (Welligkeit, Sternbildung). Die Auswuchtgüte wirkt sich direkt auf die Papieroberflächenqualität und Bedruckbarkeit aus.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
Professionelle Feldauswuchtgeräte und -software. Im Einsatz in über 50 Ländern.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ist Schwingungsanalyse-Ingenieur sowie Gründer und Geschäftsführer von Vibromera. Seit mehr als 15 Jahren wuchtet er rotierende Maschinen direkt vor Ort aus statt auf dem Prüfstand: Mulchgeräte, Industrieventilatoren, Brecher, Zentrifugen, Wellen und Spindeln. Aus dieser Arbeit sind die Balanset-Geräte entstanden — sie wurden als Werkzeug konzipiert, das ein Fachmann zur Maschine mitnehmen und dort allein einsetzen kann, nicht als Laborausrüstung. Vibromera wurde 2017 gegründet und hat seinen Sitz seit 2023 in Porto, Portugal. Entwicklung, Montage und Support der Balanset-Reihe finden hier statt. Das Flaggschiffgerät ist das Balanset-1A, ein tragbares Analysegerät für ein- und zweiebeniges Auswuchten sowie für Schwingungsdiagnose. Nikolai ist persönlich in den Kundensupport eingebunden, arbeitet schwierige Auswuchtfälle durch und ist an der Softwareentwicklung beteiligt. Er arbeitet mit Kunden weltweit, in jeder Sprache.
