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Calculadora de Balanceamento de Rotor de Britador

Calcule o desbalanceamento admissível para rotores de britadores (britadores de impacto, mandíbula e martelo) conforme ISO 21940. Inclui tolerância por elemento, força centrífuga e estimativas de impacto na vida útil do rolamento.

ISO 21940G16 – G40Vida Útil do Rolamento

Resultados

Desbalanceamento Admissível (Total)
Tolerância por Elemento
Desbalanceamento Específico (excentricidade)
Força Centrífuga na Tolerância
Massa de Correção no Raio Especificado
Impacto na Vida Útil do Rolamento

Fórmulas Principais

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

Onde G é o grau de balanceamento (mm/s), ω = 2π×n/60 (rad/s), M é a massa do rotor (kg), e_per é o desbalanceamento específico admissível, U_per é o desbalanceamento residual admissível e F é a força centrífuga resultante.

Seleção do Grau de Balanceamento para Britadores

Tipo de BritadorGrau TípicoRPM Típico
Britador de impacto de eixo horizontal (HSI)G16 – G40500–800
Britador de impacto de eixo vertical (VSI)G6.3 – G161000–2000
Moinho de martelosG16 – G401000–1800
Britador de mandíbula (volante)G16200–400
Britador de coneG6.3 – G16300–600

Tolerância de Massa por Elemento

Ao substituir martelos ou barras de impacto, a variação de massa de cada elemento contribui diretamente para o desbalanceamento do rotor. Cada elemento está posicionado a um raio específico do eixo de rotação. A tolerância de massa por elemento deve ser:

Δm_element ≤ U_per / (r_element × N_elements)

Onde r_element é o raio do CG do elemento e N_elements é o número de elementos.

Impacto na Vida Útil do Rolamento

A força de desbalanceamento atua como uma carga radial rotativa adicional nos rolamentos. A vida útil nominal básica do rolamento (L10) é altamente sensível à carga aplicada:

  • Rolamentos de esferas: L10 ∝ (C/P)³
  • Rolamentos de rolos: L10 ∝ (C/P)^(10/3)

Mesmo forças moderadas de desbalanceamento podem reduzir significativamente a vida útil do rolamento quando combinadas com as cargas de processo já elevadas nos britadores.

Procedimento Prático de Balanceamento para Britadores

  • Passo 1: Pese todos os martelos/barras de impacto individualmente e registre as massas
  • Passo 2: Organize os elementos por massa e agrupe-os em pares de massa quase igual (o mais pesado com o segundo mais pesado, e assim por diante)
  • Passo 3: Instale os dois elementos de cada par combinado em posições diametralmente opostas (180°) no rotor, para que as massas em posições opostas se cancelem
  • Passo 4: Verifique se a diferença total de massa entre as posições opostas está dentro da tolerância por elemento
  • Passo 5: Após a instalação, ligue o britador e meça a vibração em ambos os rolamentos
  • Passo 6: Se a vibração exceder os limites, realize balanceamento em campo em plano único

Força Centrífuga e Vida Útil do Rolamento

A força centrífuga decorrente do desbalanceamento adiciona uma carga radial rotativa aos rolamentos. A relação de vida útil L10 do rolamento é:

  • Rolamentos de esferas: L10 = (C/P)³ × 10⁶ / (60 × n)
  • Rolamentos de rolos: L10 = (C/P)^(10/3) × 10⁶ / (60 × n)

Onde C é a capacidade de carga dinâmica, P é a carga dinâmica equivalente (incluindo a força de desbalanceamento) e n é a RPM. Mesmo uma pequena força de desbalanceamento pode reduzir significativamente a vida útil quando adicionada às cargas de processo já elevadas nos britadores.

Limites de Vibração para Britadores

Devido à natureza inerentemente impactante dos britadores, os limites de vibração são mais altos do que para máquinas de operação suave:

  • Bom: < 10 mm/s de velocidade RMS nos mancais
  • Aceitável: 10–18 mm/s — típico para britadores em operação
  • Alerta: 18–28 mm/s — investigar, verificar itens de desgaste
  • Perigo: > 28 mm/s — desligar e inspecionar

Considerações sobre Fundação e Estrutura

As fundações dos britadores devem ser projetadas para absorver forças de impacto. A massa da fundação deve ser de 3 a 5 vezes a massa do britador para um isolamento de vibração adequado. Principais verificações:

  • Parafusos de ancoragem: Verifique o torque em cada evento de manutenção principal
  • Suportes de isolamento: Inspecione os isoladores de borracha quanto a deterioração e deflexão correta
  • Condição do concreto: Verifique a presença de trincas, especialmente ao redor dos bolsões dos parafusos de ancoragem
  • Integridade do grauteamento: Verifique a ausência de vazios entre a placa de base e a fundação

Tipos de Britadores e Considerações de Balanceamento

  • Britador de Impacto de Eixo Horizontal (HSI): As barras de impacto são o principal item de desgaste. Substitua-as como um conjunto e pese individualmente. O rotor é tipicamente balanceado para G16.
  • Britador de Impacto de Eixo Vertical (VSI): Velocidades mais altas exigem balanceamento mais rigoroso (G6.3–G16). A mesa de desgaste e o anel de bigorna afetam o balanceamento indiretamente.
  • Moinho de Martelos: Múltiplos martelos em pinos de pivô. Martelos reversíveis devem ser girados em pares correspondentes. G16–G40 dependendo da velocidade.
  • Britador de Mandíbulas: O balanceamento do volante é crítico. O desbalanceamento do eixo excêntrico é inerente ao projeto, mas deve estar dentro da tolerância.
  • Britador de Cone: O desgaste da manta e da tigela afeta o balanceamento. O balanceamento do conjunto da cabeça é verificado durante reconstruções principais.

Boa prática: Mantenha um registro das massas individuais dos martelos/barras de impacto para cada posição do rotor. Acompanhe a perda de massa ao longo do tempo para prever intervalos ótimos de substituição e manter o balanceamento dentro da tolerância durante todo o ciclo de desgaste.

⚠️ Nota prática: Após a substituição de martelos/barras de impacto, pese sempre os elementos individualmente e organize-os para o desbalanceamento mínimo: elementos de massa quase igual em posições diametralmente opostas (180°) (o mais pesado oposto ao segundo mais pesado), e depois verifique a vibração residual por medição. Mesmo dentro da tolerância G40, a combinação de elementos estende consideravelmente a vida útil dos rolamentos e da estrutura.

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