فهم BSF – تردد دوران الكرة
التعريف: ما هو BSF؟
قوات الحدود السعودية (تردد دوران الكرة، ويسمى أيضًا تردد دوران عنصر التدحرج) هو أحد الترددات الأساسية الأربعة ترددات خطأ المحمل يمثل هذا سرعة دوران عنصر دحرج (كرة أو بكرة) حول محوره. عندما يكون لعنصر الدحرج عيب سطحي، مثل تشقق أو شرخ أو شوائب، يؤثر هذا العيب على كلٍّ من الأسطوانتين الداخلية والخارجية مرتين لكل دورة لعنصر الدحرج، مما يُحدث صدمات دورية عند تردد عامل الثبات الأساسي.
يُعدّ خلل التنسج الوعائي (BSF) الأقل شيوعًا بين عيوب المحامل الأربعة، نظرًا لندرة عيوب عناصر التدحرج مقارنةً بعيوب التسليح، حيث يُمثل حوالي 10-15% فقط من أعطال المحامل. ومع ذلك، عند وجوده، يُنتج خلل التنسج الوعائي (BSF) خللًا مميزًا ومعقدًا. اهتزاز التوقيع الذي يمكن التعرف عليه من خلال التدقيق الدقيق vibration analysis.
الحساب الرياضي
صيغة
يتم حساب BSF باستخدام هندسة المحمل وسرعة العمود:
- BSF = (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
المتغيرات
- ب د = قطر الملعب (قطر الدائرة عبر مراكز العناصر المتدحرجة)
- بد = قطر الكرة أو الأسطوانة
- ن = تردد دوران العمود (هرتز) أو السرعة (دورة في الدقيقة/60)
- بيتا = زاوية الاتصال
الشكل المبسط
بالنسبة لمحامل زاوية الاتصال الصفرية (β = 0°):
- BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
- بالنسبة للمحامل النموذجية مع Bd/Pd ≈ 0.2، فإن هذا يعطي BSF ≈ 2.4 × n
- القاعدة العامة: BSF عادة ما تكون 2-3 × سرعة العمود
القيم النموذجية
- تتراوح سرعة عمود BSF عادةً من 1.5× إلى 3×
- أقل من كليهما بي بي إف آي and بي بي إف أو
- أعلى من فتف (تردد القفص)
- مثال: المحمل عند 1800 دورة في الدقيقة (30 هرتز) → BSF ≈ 71 هرتز (2.4 × سرعة العمود)
الآلية الفيزيائية
دوران العنصر المتدحرج
يتطلب فهم BSF تصور حركة العنصر المتدحرج:
- يدور العنصر المتدحرج حول المحمل بتردد القفص (~0.4 × سرعة العمود)
- وفي الوقت نفسه، يدور حول محوره الخاص في BSF
- يعتمد معدل الدوران على نسبة قطر الملعب إلى قطر الكرة
- كل دورة كاملة تؤدي إلى اتصال العيب بكلا السباقين
تأثير مزدوج لكل دورة
يؤدي العيب في عنصر التدحرج إلى إنشاء نمط فريد:
- التأثير الأول: عيب يضرب العرق الداخلي
- نصف الثورة لاحقًا: نفس العيب (الذي تم تدويره الآن بزاوية 180 درجة) يضرب السباق الخارجي
- نتيجة: تأثيران لكل دورة كرة = 2×BSF
- التردد الفعلي المرصود: غالبًا ما نرى قممًا في كل من BSF و2×BSF
التعديل بواسطة تردد القفص
تنشأ تعقيدات إضافية من الحركة المدارية للعنصر المتدحرج:
- تمر الكرة المعيبة عبر منطقة التحميل مرة واحدة لكل دورة من دورات القفص
- شدة التأثير يتم تعديلها حسب التحميل (عالية في منطقة التحميل، منخفضة في أماكن أخرى)
- إنشاء نطاقات جانبية في فتف (التباعد بين القفص)
- نمط النطاق الجانبي: BSF ± n×FTF، حيث n = 1، 2، 3…
توقيع الاهتزاز
خصائص الطيف
- الذروة الأولية: عند تردد BSF أو 2×BSF
- نطاقات FTF الجانبية: متباعدة على فترات تردد القفص (على عكس النطاقات الجانبية 1 × BPFI)
- التوافقيات المتعددة: 2×BSF، 3×BSF غالبًا ما يكونان موجودين
- النمط المعقد: أكثر تعقيدًا من أنماط عيوب العرق
- السعة المتغيرة: يمكن أن تختلف بشكل كبير بين القياسات مع تغير موضع الكرة المعيبة في منطقة التحميل
طيف المغلف
تحليل الظرف مهم بشكل خاص للكشف عن BSF:
- غالبًا ما تكون قمم BSF أكثر وضوحًا في الغلاف مقارنة بـ FFT القياسي
- هيكل النطاق الجانبي لـ FTF أكثر وضوحًا
- الكشف المبكر ممكن قبل ظهور القمم المرئية في الطيف القياسي
لماذا عيوب العناصر المتدحرجة أقل شيوعًا
هناك العديد من العوامل التي تجعل عيوب العناصر المتدحرجة نادرة نسبيًا:
توزيع الحمل
- تدور العناصر المتدحرجة، مما يؤدي إلى توزيع الحمل والتآكل حول السطح بأكمله
- السباقات (وخاصة السباق الخارجي) لديها مناطق تحميل مركزة
- توزيع الإجهاد الأكثر تجانسًا يؤخر التعب في العناصر المتدحرجة
جودة التصنيع
- عادةً ما تحظى الكرات والبكرات بأعلى مستويات مراقبة الجودة
- مادة أكثر صلابة وتشطيب سطح أفضل من السباقات في العديد من المحامل
- أقل عرضة لوجود عيوب مادية
أنماط التوتر
- إجهاد التلامس المتدحرج الموزع على السطح
- تتعرض السباقات لضغوط اتصال هرتزية قصوى أعلى
- حواف وزوايا السباقات أكثر عرضة لإجهاد التركيز
التحديات التشخيصية
تعقيد
- توقيع BSF أكثر تعقيدًا من عيوب السباق بسبب النطاقات الجانبية FTF
- يمكن الخلط بينه وبين ترددات الآلات الأخرى
- السعة المتغيرة تجعل الاتجاه أكثر صعوبة
- الكرات المعيبة المتعددة تخلق توقيعات متداخلة
صعوبة الكشف
- تبلغ ذروة BSF أحيانًا سعة أقل من ذروة عيب العرق لأحجام عيوب مماثلة
- قد يقع التردد ضمن النطاق مع مكونات الآلات الأخرى
- يتطلب خبرة للتمييز بين أنماط BSF وعيوب العرق
التشخيص العملي
خطوات التأكيد
- حساب BSF: من مواصفات المحمل
- ابحث عن BSF Peak: بحث طيف الغلاف عند التردد المحسوب
- التحقق من 2×BSF: في كثير من الأحيان أقوى من BSF الأساسي
- التحقق من النطاقات الجانبية لـ FTF: ابحث عن النطاقات الجانبية عند تباعد تردد القفص (وليس تباعد 1 ×)
- تغير السعة: قد تختلف سعة BSF بين القياسات (سمة عيوب الكرة)
- الإقصاء: استبعاد BPFI و BPFO قبل إبرام BSF
عندما انحرفت الكرات المتعددة
- الكرات المعيبة المتعددة تخلق أنماطًا متداخلة معقدة
- قد تتسع قمم BSF أو تظهر ترددات متعددة قريبة
- يشير إلى تدهور المحمل المتقدم
- يوصى بالاستبدال الفوري
الأسباب والوقاية
الأسباب الشائعة لعيوب عنصر التدحرج
- المواد المتضمنة: الفراغات الداخلية أو المواد الغريبة في الكرة/الأسطوانة
- أضرار التثبيت: التآكل الناتج عن الصدمات أثناء المناولة
- تلوث: جزيئات صلبة عالقة في سطح الكرة أو تتسبب في إتلافها
- الأضرار الكهربائية: قوس كهربائي يمر عبر المحمل مما يؤدي إلى خلق حفر
- البرينيل الكاذب: الانزعاج من الاهتزاز أثناء الثبات
- تآكل: الرطوبة أو الهجوم الكيميائي يؤدي إلى حفر السطح
استراتيجيات الوقاية
- استخدم محامل عالية الجودة من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة
- التعامل بعناية أثناء التثبيت
- مكافحة التلوث بشكل فعال (الأختام، البيئة النظيفة)
- التشحيم المناسب يمنع التآكل
- العزل الكهربائي للمحركات ذات محركات التردد المتغير
- عزل الاهتزاز أثناء التخزين والشحن
على الرغم من أن BSF أقل شيوعًا من BPFO أو BPFI، إلا أن فهم خصائصه يُمكّن من إجراء تشخيص شامل للمحامل. إن نمط النطاق الجانبي FTF المميز وإمكانية تطوره السريع بمجرد اكتشافه يجعلان BSF جزءًا أساسيًا من برامج مراقبة حالة المحامل الشاملة.