Ontdek Vibromera.com — onze nieuwe internationale website. Bezoek Vibromera.com →

Gratis technisch hulpmiddel

Balanceercalculator voor breekrotoren

Bereken de toelaatbare onbalans voor rotoren van brekers (slagbrekers, kaakbrekers, hamerbrekers) volgens ISO 21940. Inclusief tolerantie per element, centrifugale kracht en schattingen van de impact op de levensduur van lagers.

ISO 21940G16 – G40Lagerlevensduur

Resultaten

Toegestane onbalans (totaal)
—
Tolerantie per element
—
Specifieke onbalans (excentriciteit)
—
Centrifugale kracht bij tolerantie
—
Correctiemassa bij een gegeven straal
—
Impact op de levensduur van het lager
—

Kernformules

e_per = G × 1000 / ω [μm]
U_per = e_per × M [g·mm]
F = M × e_per × ω² / 10⁶ [N]

Waarbij G de balansgraad is (mm/s), ω = 2π×n/60 (rad/s), M de rotormassa is (kg), e_per de toelaatbare specifieke onbalans is, U_per de toelaatbare residuele onbalans is en F de resulterende centrifugale kracht is.

Selectie van balansgraad voor brekers

BrekertypeTypische balansgraadTypisch toerental
Horizontale-as slagbreker (HSI)G16 – G40500–800
Verticale-as slagbreker (VSI)G6.3 – G161000–2000
HamermolenG16 – G401000–1800
Kaakbreker (vliegwiel)G16200–400
KegelbrekerG6.3 – G16300–600

Massatolerantie per element

Bij het vervangen van hamers of slagstaven draagt de variatie in de massa van elk afzonderlijk element direct bij aan de onbalans van de rotor. Elk element bevindt zich op een specifieke afstand van de rotatieas. De tolerantie voor de massa per element moet als volgt zijn:

Δm_element ≤ U_per / (r_element × N_elements)

Waar r_element is de zwaartepuntstraal van het element en N_elements is het aantal elementen.

Invloed op de levensduur van lagers

De onbalanskracht werkt als een extra roterende radiale belasting op de lagers. De nominale levensduur van het lager (L10) is zeer gevoelig voor de toegepaste belasting:

  • Kogellagers: L10 ∝ (C/P)³
  • Rollenlagers: L10 ∝ (C/P)^(10/3)

Zelfs matige onbalanskrachten kunnen de levensduur van lagers aanzienlijk verkorten in combinatie met de reeds hoge procesbelastingen in breekinstallaties.

Praktische balanceringsprocedure voor brekers

  • Stap 1: Weeg alle hamers/slagstaven afzonderlijk en noteer de massa's.
  • Stap 2: Sorteer elementen op massa en koppel ze in paren met bijna gelijke massa (zwaarste met op één na zwaarste, enzovoort)
  • Stap 3: Monteer de twee elementen van elk gekoppeld paar op diametraal tegenover elkaar liggende posities (180°) op de rotor, zodat de massa's op tegenoverliggende posities elkaar opheffen
  • Stap 4: Controleer of het totale massaverschil tussen tegenoverliggende posities binnen de tolerantie per element valt.
  • Stap 5: Na de installatie de breker in werking stellen en de trillingen bij beide lagers meten.
  • Stap 6: Als de trillingen de limieten overschrijden, voer dan een enkelvlaks veldbalancering uit.

Centrifugale kracht en levensduur van lagers

De centrifugale kracht als gevolg van onbalans voegt een roterende radiale belasting toe aan de lagers. De L10-levensduurrelatie van het lager is als volgt:

  • Kogellagers: L10 = (C/P)³ × 10⁶ / (60 × n)
  • Rollenlagers: L10 = (C/P)^(10/3) × 10⁶ / (60 × n)

Waarbij C de dynamische belastingswaarde is, P de equivalente dynamische belasting (inclusief onbalanskracht) en n het toerental. Zelfs een kleine onbalanskracht kan de levensduur aanzienlijk verkorten wanneer deze wordt toegevoegd aan de toch al hoge procesbelastingen in brekers.

Trillingslimieten voor breekmachines

Vanwege het inherente schokkarakter van breekmachines liggen de trillingslimieten hoger dan bij machines met een soepele werking:

  • Goed: < 10 mm/s trilsnelheid RMS op lagerhuizen
  • Aanvaardbaar: 10–18 mm/s — typisch voor werkende brekers
  • Waarschuwing: 18–28 mm/s — onderzoek, controleer slijtageonderdelen
  • Gevaar: > 28 mm/s — uitschakelen en inspecteren

Fundament- en constructieoverwegingen

Fundamenten voor breekinstallaties moeten zodanig ontworpen zijn dat ze impactkrachten kunnen absorberen. De massa van de fundering moet 3 tot 5 keer de massa van de breekinstallatie bedragen voor een adequate trillingsisolatie. Belangrijke controlepunten:

  • Ankerbouten: Controleer het aanhaalmoment bij elk groot onderhoud.
  • Isolatiebevestigingen: Controleer de rubberen isolatoren op slijtage en juiste doorbuiging.
  • Toestand van het beton: Controleer op scheuren, vooral rond de gaten voor de ankerbouten.
  • Integriteit van de voegmortel: Controleer of er geen openingen zijn tussen de grondplaat en de fundering.

Soorten brekers en overwegingen met betrekking tot de balans

  • Horizontale schachtimpact (HSI): De slagstaven zijn het belangrijkste slijtageonderdeel. Vervang ze als set en weeg ze individueel. De rotor is doorgaans gebalanceerd volgens de G16-norm.
  • Verticale schachtimpact (VSI): Hogere snelheden vereisen een strakkere balans (G6.3–G16). De slijtageplaat en de aambeeldring beïnvloeden de balans indirect.
  • Hamermolen: Meerdere hamers op draaipennen. Omkeerbare hamers moeten in bijpassende paren worden gedraaid. G16–G40 afhankelijk van de snelheid.
  • Kaakbreker: Het balanceren van het vliegwiel is cruciaal. Excentrische onbalans op de as is inherent aan het ontwerp, maar moet binnen de toleranties vallen.
  • Kegelbreker: Slijtage van de mantel en de kom beïnvloedt de balans. De balans van de kopconstructie wordt gecontroleerd tijdens grote revisies.

Aanbevolen werkwijze: Houd een logboek bij van de individuele massa's van de hamers/slagstaven voor elke rotorpositie. Volg het massaverlies in de loop van de tijd om optimale vervangingsintervallen te voorspellen en de balans binnen de toleranties te houden gedurende de gehele slijtagecyclus.

⚠️ Praktische tip: Weeg na vervanging van hamer-/slaglijsten altijd de afzonderlijke elementen en rangschik ze voor minimale onbalans: elementen met bijna gelijke massa op diametraal tegenover elkaar liggende posities (zwaarste tegenover op één na zwaarste), en verifieer daarna de resttrilling door meting. Zelfs binnen G40-tolerantie verlengt het matchen van elementen de levensduur van lagers en frame aanzienlijk.

Brekers ondervinden tijdens normaal bedrijf enorme slagkrachten die elke onbalanskracht volledig overtreffen. Het praktische voordeel van het behalen van G6.3 is minimaal omdat de procesgerelateerde krachten zo groot zijn. G16 biedt een goede balans tussen bescherming van de lagerlevensduur en praktische haalbaarheid gezien de zware bedrijfsomstandigheden en slijtage.

Balanceer opnieuw telkens wanneer slijtdelen (hamers, slaglijsten, voeringen) worden vervangen, of wanneer de trilling op 1× RPM de basislijn met meer dan 50% overschrijdt. Voor percussiebrekers met vervangbare slaglijsten betekent dit doorgaans bij elke wissel — weeg en verdeel de elementen voor een minimale onbalans.

Ja, uitbalanceren op locatie in één vlak wordt veelvuldig uitgevoerd op brekerrotoren. Monteer een trillingssensor op het lagerhuis aan de aandrijfzijde, gebruik een tacho-/fasesensor (keyphasor) voor de fasereferentie en laat de breker op normaal bedrijfstoerental draaien (zonder materiaaltoevoer). De methode met een proefgewicht (testmassa) werkt uitstekend. Correctiegewichten (balanceergewichten) kunnen op de eindschijven van de rotor worden gelast.

Balanceren in twee vlakken (koppelonbalans) is over het algemeen niet nodig voor brekerrotoren omdat hun L/D-verhouding doorgaans klein is (schijfvormig). Balanceren in één vlak volstaat. Als u echter aanzienlijke faseverschillen tussen de lagers waarneemt, kan balanceren in twee vlakken helpen.

Naarmate hamers slijten, verliezen ze ongelijkmatig massa. De rotor krijgt geleidelijk meer onbalans. Bewaak de trilling op 1× en volg de trend in de tijd. Wanneer de trilling het alarmniveau bereikt of wanneer de hamerpunten tot de keergrens zijn afgesleten, is het tijd om ze te vervangen of te keren en opnieuw te balanceren.

Brekers vertonen inherent hoge trillingsniveaus door het breekproces. Een trillingssnelheid op het lagerhuis onder 10 mm/s RMS wordt als goed beschouwd. Tussen 10–18 mm/s is acceptabel voor de meeste brekers tijdens normaal bedrijf. Boven 18 mm/s is nader onderzoek vereist, en boven 28 mm/s is er sprake van een gevaarsniveau dat afschakeling vereist.

1) Stem de massa van de slaglijsten binnen de tolerantie op elkaar af. 2) Zorg dat alle slaglijsten goed aanliggen zonder speling. 3) Controleer de zijschijven van de rotor op slijtage. 4) Controleer de lagerconditie en lagerspeling. 5) Inspecteer fundatiebouten op loszitten. 6) Voer bij dominante 1×-trilling een balancering op locatie uit. 7) Controleer aandrijfcomponenten (riemen, riemschijven, koppeling) op slijtage.

De meeste brekers maken gebruik van tonlagers (tweerijige pendelrollenlagers, SRB) vanwege hun vermogen om zowel radiale als axiale belastingen én scheefstelling van de as door kastvervorming op te vangen. Deze hebben een L10-levensduurexponent van 10/3. Het dynamisch draaggetal C ligt doorgaans tussen 500–2000 kN, afhankelijk van de grootte van de breker.

Balanceer met de hamers in de stand waarin ze in bedrijf zullen zijn. Als de hamers omkeerbaar zijn, balanceer dan in de initiële bedrijfsstand. Controleer de balans opnieuw wanneer de hamers worden omgedraaid om het tweede slagvlak te gebruiken. Sommige bedrijven balanceren op de massa halverwege de levensduur om de gemiddelde onbalans over de gehele slijtcyclus te optimaliseren.

Brekerrotoren zijn zwaar en bezitten veel opgeslagen rotatie-energie. Belangrijkste voorzorgsmaatregelen: 1) Vergrendel en markeer (LOTO) alle energiebronnen. 2) Gebruik geschikt hijsgereedschap bij het hanteren van slaglijsten/hamers. 3) Zorg er bij balanceren op locatie voor dat de breekkamer leeg is en alle afschermingen zijn gemonteerd. 4) Laat een breker nooit boven het nominale toerental draaien. 5) Houd personeel uit de buurt van de uitwerpzone tijdens het proefdraaien (meetruns).

Een verslechterde fundatie versterkt trillingen uit alle bronnen, waaronder onbalans. Controleer op: gescheurd beton, losse ankerbouten, aantasting van de ondersabelingsmortel (grout) en bodemerosie onder de fundatie. De eigenfrequentie van de fundatie moet ruim verwijderd liggen van 1× RPM. Een fundatie-inspectie wordt aanbevolen als de trillingen plotseling toenemen zonder wijzigingen aan de rotor.

De procedures die op deze pagina worden beschreven, zijn ontwikkeld en in het veld getest door het Vibromera-team met behulp van de Balanset-1A, een draagbaar tweekanaals balanceerapparaat en trillingsanalysator voor het balanceren van rotoren ter plaatse.

Vibromera — Draagbare balanceer- & trillingsanalyse
Professionele veldbalanceringsinstrumenten en -software. Gebruikt in meer dan 50 landen.
Meer informatie over de balanceerinstrumenten van Vibromera
Categorieën:

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko is trillingsanalyse-ingenieur en oprichter en CEO van Vibromera. Al meer dan 15 jaar balanceert hij draaiende machines in het veld in plaats van op een proefbank: mulchmachines, industriële ventilatoren, brekers, centrifuges, assen en spindels. Uit dat werk zijn de Balanset-instrumenten voortgekomen — ze zijn ontworpen als gereedschap dat een specialist mee kan nemen naar de machine en ter plaatse alleen kan gebruiken, niet als laboratoriumapparatuur. Vibromera is opgericht in 2017 en is sinds 2023 gevestigd in Porto, Portugal. Ontwikkeling, assemblage en ondersteuning van de Balanset-lijn vinden hier plaats. Het vlaggenschip is de Balanset-1A, een draagbare analyser voor balanceren in één en twee vlakken en voor trillingsdiagnostiek. Nikolai is persoonlijk betrokken bij de klantenondersteuning, bij het oplossen van moeilijke balanceerklussen en bij de ontwikkeling van de software. Hij werkt met klanten wereldwijd, in elke taal.

WhatsApp
Balanset-1A - €1975Vraag een ingenieur