Częstotliwości uszkodzeń łożysk: BPFO, BPFI, BSF i FTF to cztery charakterystyczne częstotliwości drgań generowane przez łożysko toczne, gdy na jednej z jego powierzchni roboczych rozwija się lokalna wada. Każda częstotliwość uszkodzenia wskazuje na konkretny element, a ponieważ wyprowadzana jest z wewnętrznej geometrii łożyska, a nie z całkowitej liczby obrotów wału, pojawia się jako niecałkowita wielokrotność prędkości obrotowej. Rozpoznawanie ich w widmie jest kluczową umiejętnością diagnostyki łożysk tocznych.
Wada powoduje powtarzalny impuls za każdym razem, gdy element toczny przechodzi nad nią lub gdy wada przechodzi przez strefę obciążenia. Częstotliwość powtórzeń jest określona przez liczbę elementów tocznych, średnicę elementu tocznego i średnicę podziałową, kąt styku oraz prędkość obrotową wału. Cztery częstotliwości to:
Przy N elementach tocznych, średnicy elementu d, średnicy podziałowej D, kącie styku theta oraz częstotliwości obrotowej wału fr (w Hz), cztery częstotliwości są następujące:
Przydatne sprawdzenie poprawności: BPFO + BPFI = N x fr dokładnie, oraz BPFO = N x FTF. Jeśli geometria nie jest znana, stosunki można oszacować (BPFO to w przybliżeniu 0,4 x N x RPM, a BPFI około 0,6 x N x RPM), ale dokładne wartości daje opublikowana tabela łożysk lub numer katalogowy producenta.
Łożysko 6205 ma N = 9 kulek, d = 7,94 mm, D = 39,04 mm i kąt styku 0°. Przy prędkości 1800 RPM (fr = 30 Hz) obliczone częstotliwości i ich wielokrotności prędkości obrotowej przedstawiono poniżej. Te mnożniki są stałe dla łożyska; zmieniają się tylko wartości w Hz w zależności od prędkości.
| Częstotliwość | Wskazywany element | Wielokrotność prędkości obrotowej (6205) | Wartość przy 1800 RPM (Hz) |
|---|---|---|---|
| BPFO | Uszkodzenie bieżni zewnętrznej | 3,585 × | 107,5 |
| BPFI | Uszkodzenie bieżni wewnętrznej | 5,415 × | 162,5 |
| BSF | Uszkodzenie elementu tocznego | 2,357 × | 70,7 |
| FTF | Koszyk / nośnik elementów tocznych | 0,398 × | 11,9 |
Zauważ, że żadna z tych częstotliwości nie pokrywa się z 1x, 2x ani 3x prędkości obrotowej. To niesynchroniczne zachowanie jest właśnie tym, co odróżnia uszkodzenie łożyska od niewyważenia, niewspółosiowości czy luzów, które pojawiają się na całkowitych harmonicznych prędkości obrotowej.
Ponieważ w każdym równaniu występuje stosunek d/D, mnożniki są wartościami niecałkowitymi zamiast liczb całkowitych. Ma to dwie praktyczne konsekwencje. Po pierwsze linie uszkodzeń nigdy nie pokrywają się dokładnie z rodziną 1x prędkości obrotowej, więc można je wydzielić nawet gdy maszyna ma niewyważenie.
Po drugie niewielki poślizg przy lekkim obciążeniu przesuwa rzeczywiste częstotliwości nieznacznie poniżej wartości obliczonych, więc analitycy dopuszczają tolerancję rzędu kilku procent przy dopasowywaniu piku. Boczne składowe oddalone o prędkość obrotową (wokół BPFI) lub o FTF (wokół BSF) potwierdzają, że wada przemieszcza się przez strefę obciążenia.
Wczesne uderzenia łożyska mają niską energię, ale pobudzają łożysko i konstrukcję na ich wysokich częstotliwościach własnych, rezonując w zakresie 1, 20 kHz. W surowym widmie prędkości ta energia jest ukryta w poziomie szumu, więc częstotliwości uszkodzeń są początkowo niewidoczne. Detekcja obwiedni, zwana też demodulacją lub widmem obwiedni, rozwiązuje ten problem.
Sygnał jest filtrowany pasmowo wokół strefy rezonansowej, następnie prostowany i filtrowany dolnoprzepustowo, aby odzyskać obwiednię impulsów uderzeniowych. FFT tej obwiedni ujawnia BPFO, BPFI, BSF lub FTF i ich harmoniczne na długo zanim pojawią się w zwykłym widmie.
Analiza obwiedni jest standardową częścią analizy widma drgań i dobrze komponuje się z technikami wysokoczęstotliwościowymi takimi jak metoda impulsów udarowych dla najwcześniejszego wykrywania.
Degradacja łożyska przebiega według rozpoznawalnej, czterostopniowej progresji, a znajomość stadium mówi, ile czasu ostrzegawczego pozostaje:
Identyfikacja uszkodzenia bieżni zewnętrznej na stadium 2 ma sens tylko wtedy, gdy prowadzi do zlecenia roboczego zanim łożysko osiągnie stadium 4. Zespoły korzystające z Fabrico dołączają zmierzoną częstotliwość uszkodzenia, stadium i trend do rekordu zasobu, dzięki czemu odczyt monitorowania stanu automatycznie tworzy zaplanowane zadanie wymiany z właściwym numerem części łożyska i specyfikacją momentu.
To zamyka pętlę między diagnozą a halą produkcyjną. Zrozumienie obliczonej żywotności serwisowej poprzez L10 life łożyska pomaga ustalić rozsądne interwały ponownych inspekcji po potwierdzeniu wady. Aby zobaczyć cały przebieg pracy, Zarezerwuj demo Fabrico .
Wada bieżni wewnętrznej wchodzi i wychodzi ze strefy obciążenia raz na obrót wału, więc jej uderzenia są modulowane prędkością obrotową i rozpraszają energię do bocznych pasm. Dodatkowo znajduje się głębiej w ścieżce przenoszenia obciążenia. To często sprawia, że wady bieżni wewnętrznej są trudniejsze do wczesnego wykrycia, ale gdy się ustalą, generują charakterystyczne boczne pasma o odstępach równych prędkości obrotowej wokół BPFI.
Pojedyncza wada na elemencie tocznym styka się z bieżnią wewnętrzną i zewnętrzną raz na obrót elementu, generując dwa uderzenia na obrót. Dlatego wada obrotu kulki często pojawia się najsilniej przy 2 × BSF zamiast na fundamentalnej częstotliwości, zwykle otoczona bocznymi pasmami FTF.
Tak, w przybliżeniu. BPFO jest bliskie 0,4 × N × RPM, a BPFI bliskie 0,6 × N × RPM, więc nawet znając tylko liczbę elementów tocznych można przeszukać właściwy obszar widma. Dla potwierdzenia sprawdź dokładne mnożniki u producenta lub w bazie łożysk, ponieważ błąd rzędu kilku procent może spowodować błędną interpretację piku.
To zależy od prędkości, obciążenia i smarowania, ale detekcja obwiedni zwykle wykrywa wadę na stadium 2, znacznie wcześniej niż wada staje się widoczna w standardowym widmie prędkości. W praktyce często przekłada się to na tygodnie lub miesiące czasu na zaplanowanie działań, co jest główną wartością wczesnego wykrywania łożysk zamiast reagowania na stadium 4.
Zaloguj
Blog
