认识 Vibromera.com —— 我们全新的国际网站。 访问 Vibromera.com →

免费工程工具

破碎机转子平衡计算器

根据 ISO 21940 计算破碎机转子(冲击式、颚式、锤式破碎机)的允许不平衡量。包括每个元件的公差、离心力和轴承寿命冲击估计。

ISO 21940G16 - G40轴承寿命

成果

允许的不平衡(总计)
—
单元素公差
—
特定不平衡(偏心)
—
公差范围内的离心力
—
给定半径处的修正质量
—
轴承寿命影响
—

关键公式

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

其中 G 为平衡等级(mm/s),ω = 2π×n/60(rad/s),M 为转子质量(kg),e_per 为允许的比不平衡量,U_per 为允许的残余不平衡量,F 为产生的离心力。

破碎机平衡级选型

破碎机类型典型等级典型转速
水平轴冲击(HSI)G16 - G40500-800
垂直轴冲击(VSI)G6.3 - G161000-2000
锤磨机G16 - G401000-1800
颚式破碎机(飞轮)G16200-400
圆锥破碎机G6.3 - G16300-600

单元件质量公差

更换锤头或冲击杆时,各部件质量的差异会直接导致转子不平衡。每个部件与旋转轴之间的距离都具有特定的半径。各部件的质量公差应为:

Δm_element ≤ U_per / (r_element × N_elements)

其中: r_element 是单元的重心半径, N_元素 是元素的数量。

对轴承寿命的影响

不平衡力会对轴承产生额外的旋转径向载荷。轴承的基本额定寿命(L10)对所施加的载荷非常敏感:

  • 滚珠轴承: L10 ∝ (C/P)³
  • 滚子轴承: L10 ∝ (C/P)^(10/3)

即使是适度的不平衡力,如果与破碎机中已经很高的加工负荷相结合,也会显著降低轴承寿命。

破碎机的实用平衡程序

  • 步骤1: 分别称量所有锤子/打击棒的质量并记录。
  • 第 2 步: 按质量对部件排序,并将质量接近的部件配成对(最重的与次重的配对,依此类推)
  • 步骤3: 将每对匹配部件安装在转子上直径相对(180°)的位置,使相对位置上的质量相互抵消
  • 步骤4: 验证相对位置之间的总质量差是否在元件公差范围内。
  • 第五步: 安装完成后,运行破碎机并测量两个轴承的振动情况。
  • 步骤 6: 如果振动超过限值,则进行单平面场平衡。

离心力与轴承寿命

不平衡产生的离心力会给轴承增加一个旋转径向载荷。轴承L10寿命关系为:

  • 滚珠轴承: L10 = (C/P)³ × 10⁶ / (60 × n)
  • 滚子轴承: L10 = (C/P)^(10/3) × 10⁶ / (60 × n)

其中,C 为额定动载荷,P 为等效动载荷(包括不平衡力),n 为转速。即使是很小的不平衡力,也会在破碎机本身就很高的加工载荷上叠加,从而显著降低破碎机的使用寿命。

破碎机的振动极限

由于破碎机固有的冲击特性,其振动极限高于平稳运行的机器:

  • 好的: 轴承座上速度均方根值小于 10 毫米/秒
  • 可接受: 10–18 毫米/秒——破碎机运行的典型速度
  • 警报: 18–28 毫米/秒——进行调查,检查磨损部件
  • 危险: > 28 毫米/秒 — 停机并检查

基础和结构方面的考虑

破碎机基础必须设计成能够吸收冲击力。为达到足够的隔振效果,基础质量应为破碎机质量的3~5倍。关键检查点:

  • 锚栓: 在每次重大维护活动中检查扭矩
  • 隔离支架: 检查橡胶隔振器是否老化并纠正其挠度。
  • 混凝土条件: 检查是否有裂缝,特别是锚栓孔周围。
  • 灌浆完整性: 检查底板与基础之间是否存在空隙

破碎机类型及平衡考虑因素

  • 水平轴冲击(HSI): 冲击片是主要易损件。应成套更换并单独称重。转子通常平衡至 G16 级。
  • 垂直轴冲击(VSI): 更高的转速需要更严格的平衡要求(G6.3–G16)。磨损台面和砧座环会间接影响平衡。
  • 锤式粉碎机: 多锤安装在枢轴销上。可逆锤必须成对旋转。根据转速不同,平衡等级为 G16–G40。
  • 颚式破碎机: 飞轮平衡至关重要。偏心轴不平衡是设计固有的,但必须在允许的范围内。
  • 圆锥破碎机: 衬板和破碎壁的磨损会影响平衡。头部组件的平衡性会在大修期间进行检查。

最佳实践: 记录每个转子位置的锤头/冲击杆质量。跟踪质量随时间的变化,以预测最佳更换周期,并在整个磨损周期内将平衡保持在公差范围内。

⚠️实用提示: 锤片/打击杆更换后,务必称量每个部件,并按最小不平衡原则进行布置:质量接近的部件放在直径相对(180°)的位置(最重的对置次重的),然后通过测量验证残余振动。即使在 G40 公差范围内,这样匹配部件也能显著延长轴承和机架寿命。

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.

本页所述的操作流程由 Vibromera 团队使用 Balanset-1A(一款用于现场转子平衡的便携式双通道动平衡仪及振动分析仪)开发并经过实地测试。

Vibromera——便携式动平衡及振动分析仪
专业现场平衡仪器和软件。已在50多个国家使用。
了解更多 Vibromera 动平衡仪器信息
类别

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko是一名振动分析工程师,也是Vibromera的创始人兼首席执行官。 15年多来,他一直在现场——而非在试验台上——为旋转设备进行平衡:粉碎机、工业风机、破碎机、离心机、轴和主轴。正是这些实际工作催生了Balanset系列仪器——它们被设计为一种专业人员可以随身携带到机器旁、在现场独立使用的工具,而非实验室设备。 Vibromera成立于2017年,自2023年起总部设于葡萄牙波尔图。Balanset系列产品的研发、组装与支持均在此完成。旗舰产品是Balanset-1A,一款用于单平面及双平面平衡和振动诊断的便携式分析仪。 Nikolai亲自参与客户支持工作,处理各种棘手的平衡案例,并参与软件开发。他以任何语言为全球客户提供服务。

WhatsApp
Balanset-1A - 1975 欧元询问工程师