כלי הנדסי חינמי

מחשבון איזון רוטור מגרסה

חשב את אי-האיזון המותר עבור רוטורים של מגרסות (מגרסת אימפקט, מגרסת לסתות, מגרסת פטישים) לפי ISO 21940. כולל סבילות לכל אלמנט, כוח צנטריפוגלי והערכות להשפעה על חיי המיסב.

ISO 21940G16 – G40חיי המיסב

מסת הרוטור (kg)

מהירות פעולה (סל"ד)

דירוג איזון

מספר הפטישים/מוטות האימפקט

רדיוס תיקון (mm, בדרך כלל קוטר חיצוני של הרוטור/2)

כושר העומס הדינמי C של המיסב (kN, אופציונלי)

תוצאות

אי-איזון מותר (כולל)

—

סבילות לכל אלמנט

—

חוסר איזון ספציפי (אקסצנטריות)

—

כוח צנטריפוגלי בסובלנות

—

מסת תיקון ברדיוס נתון

—

השפעה על חיי המיסב

—

נוסחאות מפתח

e_per = G × 1000 / ω [μm]

U_per = e_per × M [g·mm]

F = M × e_per × ω² / 10⁶ [N]

כאשר G היא דרגת האיזון (mm/s), ω = 2π×n/60 (rad/s), M היא מסת הרוטור (kg), e_per הוא אי-האיזון הספציפי המותר, U_per הוא אי-האיזון השיורי המותר, ו-F הוא הכוח הצנטריפוגלי הנוצר.

בחירת דרגת איזון למגרסות

סוג מגרסה	דרגה טיפוסית	RPM טיפוסי
מגרסת אימפקט בציר אופקי (HSI)	G16 – G40	500–800
מגרסת אימפקט בציר אנכי (VSI)	G6.3 – G16	1000–2000
מגרסת פטישים	G16 – G40	1000–1800
מגרסת לסתות (גלגל תנופה)	G16	200–400
מגרסה חרוטית	G6.3 – G16	300–600

סבילות מסה לכל אלמנט

בעת החלפת פטישים או מוטות אימפקט, השונות במסה של כל אלמנט תורמת ישירות לאי-האיזון של הרוטור. כל אלמנט נמצא ברדיוס מסוים מציר הסיבוב. סבילות המסה לכל אלמנט צריכה להיות:

Δm_element ≤ U_per / (r_element × N_elements)

היכן r_element הוא רדיוס ה-CG של האלמנט ו- N_elements הוא מספר האלמנטים.

השפעה על חיי המיסב

כוח אי-האיזון פועל כעומס רדיאלי סיבובי נוסף על המיסבים. אורך החיים המדורג הבסיסי של המיסב (L10) רגיש מאוד לעומס המופעל:

מיסבים כדוריים: L10 ∝ (C/P)³
מיסבי גלילה: L10 ∝ (C/P)^(10/3)

אפילו כוחות אי-איזון מתונים יכולים לקצר משמעותית את חיי המיסב כאשר הם מצטרפים לעומסי התהליך הגבוהים ממילא במגרסות.

נוהל איזון מעשי למגרסות

שלב 1: שקלו כל פטיש/מוט אימפקט בנפרד ורשמו את המסות
שלב 2: מיינו את הרכיבים לפי מסה והתאימו אותם לזוגות בעלי מסה כמעט שווה (הכבד ביותר עם הבא אחריו, וכן הלאה)
שלב 3: התקינו את שני הרכיבים של כל זוג מותאם בעמדות מנוגדות קוטרית (180°) על הרוטור, כך שהמסות בעמדות הנגדיות יבטלו זו את זו
שלב 4: ודאו שהפרש המסה הכולל בין עמדות מנוגדות נמצא בתוך הסבילות לכל אלמנט
שלב 5: לאחר ההתקנה, הפעילו את המגרסה ומדדו את הרעידות בשני המיסבים
שלב 6: אם רמת הרעידות חורגת מהמגבלות, בצע איזון באתר במישור יחיד

כוח צנטריפוגלי וחיי מיסב

הכוח הצנטריפוגלי הנובע מאי-איזון מוסיף עומס רדיאלי מסתובב למיסבים. קשר חיי המיסב L10 הוא:

מיסבים כדוריים: L10 = (C/P)³ × 10⁶ / (60 × n)
מיסבי גלילה: L10 = (C/P)^(10/3) × 10⁶ / (60 × n)

כאשר C הוא דירוג העומס הדינמי, P הוא העומס הדינמי השקול (כולל כוח אי-איזון), ו-n הוא סל"ד. אפילו כוח אי-איזון קטן יכול לקצר משמעותית את חיי המיסב כאשר הוא מתווסף לעומסי התהליך הגבוהים ממילא במגרסות.

מגבלות רעידות למגרסות

בשל אופי הפעולה ההלומי הטבוע במגרסות, מגבלות הרעידות גבוהות יותר מאשר במכונות הפועלות בצורה חלקה:

טוֹב: מהירות RMS של < 10 mm/s על בתי המיסבים
קָבִיל: 10–18 mm/s — טיפוסי למגרסות פועלות
התראה: 18–28 mm/s — יש לחקור ולבדוק את פריטי השחיקה
סַכָּנָה: > 28 mm/s — יש להשבית ולבדוק

שיקולי יסוד ומבניים

יסודות המגרסה חייבים להיות מתוכננים לספוג כוחות הלם. מסת היסוד צריכה להיות 3–5× ממסת המגרסה כדי לספק בידוד רעידות נאות. בדיקות עיקריות:

ברגי עוגן: ודא את המומנט בכל אירוע תחזוקה גדול
תושבות בידוד: בדוק את מבודדי הגומי לאיתור הידרדרות ולווידוא סטייה תקינה
מצב הבטון: בדוק אם יש סדקים, במיוחד סביב כיסי ברגי עוגן
שלמות הגראוט: ודא שאין חללים בין לוח הבסיס ליסודות

סוגי מגרסים ושיקולי איזון

מגרסת אימפקט בציר אופקי (HSI): בלו-ברים הם פריט הבלאי העיקרי. יש להחליף אותם כסט ולשקול כל אחד בנפרד. הרוטור מאוזן בדרך כלל ל-G16.
מגרסת אימפקט בציר אנכי (VSI): מהירויות גבוהות יותר דורשות איזון הדוק יותר (G6.3–G16). שולחן הבלאי וטבעת הסדן משפיעים על האיזון בעקיפין.
מגרסת פטישים: מספר פטישים על פיני ציר. פטישים הפיכים יש לסובב בזוגות תואמים. G16–G40 בהתאם למהירות.
מגרסה לסתות: איזון גלגל התנופה הוא קריטי. אי-איזון בציר האקסצנטרי הוא חלק מובנה מהתכנון, אך חייב להישאר בתחום המותר.
מגרסה חרוטית: בלאי של המעטפת והקערה משפיע על האיזון. איזון מכלול הראש נבדק במהלך שיפוצים גדולים.

שיטת עבודה מומלצת: נהל רישום של מסות כל פטיש/בלו-בר עבור כל מיקום ברוטור. עקוב אחר אובדן המסה לאורך זמן כדי לחזות את מרווחי ההחלפה האופטימליים ולשמור על האיזון בתחום המותר לאורך כל מחזור הבלאי.

⚠️ הערה מעשית: לאחר החלפת hammer/blow bar, יש תמיד לשקול את הרכיבים הבודדים ולסדרם לחוסר איזון מינימלי: רכיבים בעלי מסה כמעט שווה בעמדות מנוגדות קוטרית (180°) (הכבד ביותר מול הבא אחריו), ואז לאמת את הרעידה השיורית במדידה. גם בתוך סבילות G40, התאמת רכיבים מאריכה משמעותית את חיי המסבים והמסגרת.

Crushers experience massive impact forces during normal operation that dwarf any unbalance forces. The practical benefit of achieving G6.3 is minimal because the process-induced forces are so large. G16 provides a good balance between bearing life protection and practical achievability given the harsh operating conditions and wear.

Rebalance whenever wear items (hammers, blow bars, liners) are replaced, or when vibration at 1× RPM exceeds baseline by more than 50%. For impact crushers with replaceable blow bars, this typically means every bar change — weigh and arrange elements for minimum unbalance.

Yes, single-plane field balancing is commonly performed on crusher rotors. Mount a vibration sensor on the drive-end bearing housing, use a keyphasor for phase reference, and run at normal speed (with no feed). The trial-weight method works well. Correction weights can be welded to the rotor end plates.

Two-plane (couple) balancing is generally not required for crusher rotors because their L/D ratio is typically low (disc-like). Single-plane balancing is sufficient. However, if you see significant phase differences between bearings, two-plane balancing may help.

As hammers wear, they lose mass unevenly. The rotor becomes progressively more unbalanced. Monitor vibration at 1× and trend over time. When vibration reaches the alert level or when hammer tips are worn to the rotation limit, it is time to replace and rebalance.

Crushers have inherently high vibration due to the impact process. Bearing housing velocity below 10 mm/s RMS is considered good. Between 10–18 mm/s is acceptable for most crushers during normal operation. Above 18 mm/s warrants investigation, and above 28 mm/s is a danger level requiring shutdown.

1) Match blow bar masses within tolerance. 2) Ensure all blow bars are seated properly with no gaps. 3) Check for worn rotor side plates. 4) Verify bearing condition and clearances. 5) Inspect foundation bolts for looseness. 6) If 1× vibration is dominant, perform field balancing. 7) Check drive components (belts, sheaves, coupling) for wear.

Most crushers use spherical roller bearings (SRB) due to their ability to handle both radial and axial loads as well as shaft misalignment from housing deflection. These have an L10 life exponent of 10/3. The dynamic load rating C is typically 500–2000 kN depending on crusher size.

Balance with hammers in the position they will operate in. If hammers are reversible, balance in the initial operating position. When hammers are reversed to use the second edge, re-check balance. Some operations balance at mid-life mass to optimize the average unbalance over the full wear cycle.

Crusher rotors are heavy and have stored energy. Key precautions: 1) Lock out/tag out all energy sources. 2) Use proper rigging when handling blow bars/hammers. 3) For field balancing, ensure the crusher chamber is empty and guards are in place. 4) Never run a crusher above rated speed. 5) Keep personnel clear of the discharge area during trial runs.

A deteriorated foundation amplifies vibration from all sources including unbalance. Check for: cracked concrete, loose anchor bolts, grout deterioration, and soil erosion under the foundation. Foundation natural frequency should be well separated from 1× RPM. A foundation assessment is recommended if vibration suddenly increases without rotor changes.

ההליכים המתוארים בעמוד זה פותחו ונבדקו בשטח על ידי צוות Vibromera באמצעות ה-Balanset-1A, מאזן דו-ערוצי נייד ומנתח רטט לאיזון רוטורים באתר העבודה.