Formule chiave

Dove G è il grado di bilanciamento (mm/s), ω = 2π×n/60 (rad/s), M è la massa del rotore (kg), e_per è lo squilibrio specifico consentito, U_per è lo squilibrio residuo consentito e F è la forza centrifuga risultante.

Selezione del grado di bilanciamento per frantoi

Tipo di frantoio	Grado tipico	RPM tipico
Impatto orizzontale dell'albero (HSI)	G16 – G40	500–800
Impatto verticale dell'albero (VSI)	G6.3 – G16	1000–2000
Mulino a martelli	G16 – G40	1000–1800
Frantoio a mascelle (volano)	G16	200–400
Frantoio a cono	G6.3 – G16	300–600

Tolleranza di massa per elemento

Quando si sostituiscono martelli o barre di battuta, la variazione di massa dei singoli elementi contribuisce direttamente allo sbilanciamento del rotore. Ogni elemento si trova a un raggio specifico dall'asse di rotazione. La tolleranza di massa per elemento dovrebbe essere:

Dove r_elemento è il raggio CG dell'elemento e N_elementi è il numero di elementi.

Impatto sulla durata dei cuscinetti

La forza di sbilanciamento agisce come un carico radiale rotante aggiuntivo sui cuscinetti. La durata nominale di base del cuscinetto (L10) è altamente sensibile al carico applicato:

• Cuscinetti a sfere: L10 ∝ (C/P)³
• Cuscinetti a rulli: L10 ∝ (C/P)^(10/3)

Anche forze di squilibrio moderate possono ridurre significativamente la durata dei cuscinetti se combinate con i carichi di processo già elevati nei frantoi.

Procedura pratica di bilanciamento per frantoi

• Fase 1: Pesare tutti i martelli/barre battenti individualmente e registrare le masse
• Fase 2: Ordina gli elementi in base alla massa e abbina il più pesante al più leggero
• Fase 3: Installare elementi accoppiati sui lati opposti del rotore
• Fase 4: Verificare che la differenza di massa totale tra posizioni opposte sia entro la tolleranza per elemento
• Fase 5: Dopo l'installazione, avviare il frantoio e misurare le vibrazioni su entrambi i cuscinetti
• Fase 6: Se le vibrazioni superano i limiti, eseguire il bilanciamento del campo su un singolo piano

Forza centrifuga e durata dei cuscinetti

La forza centrifuga dovuta allo sbilanciamento aggiunge un carico radiale rotante ai cuscinetti. La relazione di durata L10 dei cuscinetti è:

• Cuscinetti a sfere: L10 = (C/P)³ × 10⁶ / (60 × n)
• Cuscinetti a rulli: L10 = (C/P)^(10/3) × 10⁶ / (60 × n)

Dove C è il carico dinamico nominale, P è il carico dinamico equivalente (inclusa la forza di sbilanciamento) e n è il numero di giri al minuto. Anche una piccola forza di sbilanciamento può ridurre significativamente la durata se aggiunta ai carichi di processo già elevati dei frantoi.

Limiti di vibrazione per frantoi

A causa della natura intrinseca degli urti dei frantoi, i limiti di vibrazione sono più elevati rispetto alle macchine a funzionamento regolare:

• Bene: < 10 mm/s velocità RMS sugli alloggiamenti dei cuscinetti
• Accettabile: 10–18 mm/s — tipico per frantoi in funzione
• Attenzione: 18–28 mm/s — esaminare, controllare gli elementi soggetti a usura
• Pericolo: > 28 mm/s — spegnere e ispezionare

Fondamenta e considerazioni strutturali

Le fondazioni del frantoio devono essere progettate per assorbire le forze d'impatto. La massa delle fondazioni dovrebbe essere pari a 3–5 volte la massa del frantoio per un adeguato isolamento dalle vibrazioni. Controlli chiave:

• Bulloni di ancoraggio: Verificare la coppia ad ogni importante intervento di manutenzione
• Supporti di isolamento: Ispezionare gli isolatori in gomma per verificare il deterioramento e correggere la flessione
• Condizione concreta: Controllare la presenza di crepe, in particolare attorno alle tasche dei bulloni di ancoraggio
• Integrità della malta: Verificare che non vi siano vuoti tra la piastra di base e la fondazione

Tipi di frantoio e considerazioni sull'equilibrio

• Impatto orizzontale dell'albero (HSI): Le barre d'urto sono il componente principale soggetto a usura. Sostituirle in blocco e pesarle singolarmente. Il rotore è solitamente bilanciato secondo lo standard G16.
• Impatto verticale dell'albero (VSI): Velocità più elevate richiedono un bilanciamento più stretto (G6.3–G16). La tavola di usura e l'anello dell'incudine influiscono indirettamente sul bilanciamento.
• Mulino a martelli: Martelli multipli su perni di articolazione. I martelli reversibili devono essere ruotati in coppie corrispondenti. G16–G40 a seconda della velocità.
• Frantoio a mascelle: L'equilibratura del volano è fondamentale. Lo squilibrio dell'albero eccentrico è intrinseco alla progettazione, ma deve rientrare nelle tolleranze.
• Frantoio a cono: L'usura del mantello e della testata influisce sull'equilibrio. L'equilibrio della testata viene controllato durante le revisioni più importanti.