Einsatzbericht 11: 2-Ebenen Auswuchten im Betriebszustand

Einsatzbericht 11: 2-Ebenen Auswuchten im Betriebszustand

  • Schlagmühlen, auch Hammermühlen genannt, dienen zur Zerkleinerung verschiedener Materialien, besonders auch unterschiedlich gekörnter Materialgemische. Dabei dreht sich im Inneren eines Metallgehäuses ein Rotor, an dessem äußeren Umfang Hämmer angebracht sind.

    Im vorliegenden Fall wurde der Rotor nach Bruch der Rotorwelle ersetzt, neue Lager eingebaut und die Mühle mit neuen Mahlplatten ausgestattet. Um einen verschleißarmen Betrieb zu gewährleisten, musste der Rotor neu ausgewuchtet werden. Das Auswuchten des Rotors erfolgt im eingebauten Zustand mit allen Anbauteilen.

  • Steckbrief

    Branche:

    Kunststoffverarbeitung/Schlagmühle

    Messtechnik:

    Maschinendiagnose VMSet-04P

    Software:

    VibroMatrix mit InnoBalancer Pro und InnoAnalyzer Speed Pro

    Anwendung:

    Ordnungsanalyse und Auswuchten in 2-Ebenen

  • Messebenen
    Abb. 1 Messebenen
  • Messaufbau

    Mit dem InnoBeamer X2, aus dem Maschinendiagnosesystem VMSet-04P des VibroMatrix Systems, können gleichzeitig Messungen auf 2 analogen Eingängen für die Beschleunigung, und einem Digitaleingang für die Drehzahlerfassung vorgenommen werden. Die Schwingungsmessung wurde an der Mühle in zwei Messebenen (Ebene 1 oben, Ebene 2 unten) vorgenommen. Die Montage der Sensoren erfolgte jeweils in Höhe der Lagerung des Rotors (Abb. 1). Zum Einsatz kamen Beschleunigungsaufnehmer vom Typ KS80D. Die Ankopplung erfolgte über Haftmagnete.

    Abb. 2 Drehzahlerfassung

    Die Drehzahl des Rotors wird optisch über eine Reflexionslichtschranke erfasst. Dazu wurde an der Welle des Rotors ein Stück polarisierende Reflexionsfolie angebracht. (Abb. 2). Der Anschluss der Lichtschranke erfolgt am Digitaleingang Sys 1 des InnoBeamer X2. Die Stromversorgung aller Komponenten erfolgt über den InnoBeamer X2, ohne zusätzliche Netzteile, direkt aus dem USB-Port des Rechners.

Hochlauf
Abb. 3 Hochlauf

Voruntersuchung

Für den gesamten Rotor musste eine max. Drehzahl von 4700 1/min erreicht werden, d.h. fast 80 Hz. Um das Schwingungsverhalten des Rotors mit seinen gestapelten Mahlplatten (s. Abb. 4) zunächst kennenzulernen,  wurden zur Voruntersuchung des Rotors Hoch- und Auslaufanalyse durchgeführt.

Mögliche Eigenfrequenzen und deren Anregung durch Unwucht des Rotors können so ermittelt werden. Zum Einsatz kommt hier das Instrument InnoAnalyzer Speed Pro aus dem VibroMatrix System. Es bietet die Möglichkeit der Ordnungsanalyse mit frei einstellbaren Parametern für beide Messkanäle gleichzeitig und arbeitet wie alle VibroMatrix-Instrumente in Echtzeit.

  • Aufbau des Rotors
    Abb. 4 Aufbau des Rotors
    Abb. 5 Wuchtverlauf
    Abb. 5 Wuchtverlauf
  • Bereits vor Erreichen der geforderten Betriebsdrehzahl wurden Schwingstärken bis 30 mm/s erreicht. Der Hochlauf wurde an dieser Stelle abgebrochen um den Rotor nicht weiter zu belasten.

    Der InnoAnalyzer Speed zeigte die Eigenfrequenz deutlich an (Abb. 3). Zum Auswuchten wurde eine Drehzahl bei 34 Hz gewählt, deutlich unterhalb der ersten Eigenfrequenz von 39 Hz.

     

    Auswuchten

    Der Aufbau des Rotors (Abb. 4) unterteilt sich von oben nach unten in 4 Ebenen mit jeweils 12 Mahlplatten, welche in einem Radius von 120 mm montiert sind. Für die Auswuchtsoftware InnoBalancer Pro wurden daraus folgende Einstellungen vorgenommen:

      Anzahl der Ausgleichsebenen (1 u. 4):
    2
      Ausgleichsradius für das Anbringen von
      Ausgleichs- und Testmassen:
    120 mm
      Anzahl der Festorte:
    12
      Anzusetzende Testmasse :
    20 g
      Messgröße Schwinggeschwindigkeit:
    in mm/s
      Toleranzgrenze:
    1 mm/s

    Als Ausgleichsmassen wurden an den Befestigungsbolzen der Mahlplatten Unterlegscheiben in Stückelungen von 2,8 g verwendet.

Abb. 6 Hochlauf nach dem Auswuchten
Abb. 6 Hochlauf nach dem Auswuchten

Ergebnis

Abbildung 5 zeigt den gesamten Wuchtverlauf. Die Schwingungswerte konnten in beiden Ebenen um 95% verringert werden. In der oberen Ebene A verblieben nur noch 0,080 mm/s und in der unteren Ebene B nur noch 0,217 mm/s.

Erneute Hochlaufanalyse zum Abschluss

Nachdem nun die Schwingungsursache Unwucht maßgeblich reduziert wurde, konnte ein Hochlauf bis zur maximalen Betriebsdrehzahl durchgeführt werden (Abb. 6). Im ersten Versuch (s.o.) traten bereits bei Drehfrequenzen um die 45 Hz Schwinggeschwindigkeiten über 30 mm/s auf. Nun nach dem Auswuchten betrug sie über den gesamten Drehzahlbereich nicht mehr als 5 mm/s und bei der Betriebsdrehzahl sogar nur 2,1 mm/s.

Damit war ein voller Erfolg zu verzeichnen. Mit dieser hohen Laufruhe ist die Lebensdauer der Schlagmühle signifikant erhöht worden.

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