Разбиране на честотите на повреди в лагерите
Определение: Какво представляват честотите на повреди в лагерите?
Честоти на повреди в лагерите (наричани още честоти на дефекти на лагери или характерни честоти) са специфични вибрация честоти, генерирани, когато търкалящите елементи (сачми или ролки) в лагер преминават през дефекти като пукнатини, отчупвания или вдлъбнатини по лагерните релси или самите търкалящи елементи. Тези честоти са математически предсказуеми въз основа на геометрията на лагера и скоростта на въртене на вала, което ги прави безценни диагностични индикатори за ранно откриване на... дефекти на лагерите.
Разбиране и идентифициране на тези честоти чрез анализ на вибрациите позволява на персонала по поддръжката да открива проблеми с лагерите месеци преди те да станат очевидни чрез повишаване на температурата, шум или катастрофална повреда, което позволява планирана поддръжка и предотвратява скъпоструващи непланирани престои.
Четирите основни честоти на повреди
Всеки търкалящ лагер има четири характерни честоти на повреди, всяка от които съответства на различен тип дефект:
1. BPFO – Честота на подаване на топката, Външно състезание
Скоростта, с която търкалящите се елементи преминават през фиксирана точка на външната обвивка:
- Физическо значение: Ако има дефект по външната обръчка, всеки търкалящ се елемент я удря при преминаване, създавайки повтарящ се удар.
- Типична стойност: 3-5× скорост на вала за повечето лагери
- Формула: BPFO = (N × n / 2) × (1 + (Bd/Pd) × cos β)
- Най-често срещани: Дефектите на външния ринг са най-честият начин за повреда на лагера
- Ефект на зоната на натоварване: Стационарният външен ринг означава, че дефектът е в постоянно положение спрямо натоварването
2. BPFI – Честота на подаване на топката, Вътрешна раса
Скоростта, с която търкалящите се елементи преминават през фиксирана точка на вътрешното колело:
- Физическо значение: Вътрешната състезателна ролка се върти заедно с вала, така че всеки търкалящ се елемент удря дефект по вътрешната състезателна ролка, докато преминава.
- Типична стойност: 5-7× скорост на вала за повечето лагери
- Формула: BPFI = (N × n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
- По-висок от BPFO: Винаги по-висока честота от BPFO за един и същ лагер
- Странични ленти: Почти винаги показва 1× странични ленти поради модулация на зоната на натоварване
3. BSF – Честота на въртене на топката
Честотата на въртене на търкалящ се елемент, въртящ се около собствената си ос:
- Физическо значение: Ако търкалящият елемент има дефект, той засяга и двете ролкови колела при тази честота
- Типична стойност: 1,5-3× скорост на вала
- Формула: BSF = (Pd / Bd) × (n / 2) × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
- Най-рядко срещани: Дефектите на търкалящите елементи са по-редки от дефектите на състезателните елементи
- Сложен модел: Дефектът засяга и двете раси, създавайки сложна вибрационна сигнатура
4. FTF – Основна честота на влаковете
Честотата на въртене на лагерната клетка (фиксатор):
- Физическо значение: Скорост, с която се върти клетката, носейки търкалящи елементи около лагера
- Типична стойност: 0,35-0,45× скорост на вала (субсинхронна)
- Формула: FTF = (n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
- Дефекти в клетката: Износените или повредени клетки възбуждат тази честота
- Индикатор за нестабилност: Може да се появи и по време на нестабилност на ротора, предизвикана от лагери
Обяснение на променливите във формулите
Формулите за честотата на повреди използват следните геометрични параметри на лагерите:
- N = Брой на търкалящите елементи (сачми или ролки)
- n = Честота на въртене на вала (Hz) или скорост (RPM)
- Bd = Диаметър на топката или ролката
- Пд = Диаметър на стъпката (диаметър на окръжността през центровете на търкалящите елементи)
- β = Ъгъл на контакт (ъгъл между посоката на натоварване и оста на лагера, обикновено 0-40°)
Повечето софтуер за анализ на вибрации включва бази данни за лагери с предварително изчислени параметри за хиляди модели лагери.
Как се появяват честотите на грешките във вибрационните спектри
Основен външен вид
Когато лагерът развие дефект:
- Основен пик: Честотата на повредата се появява като отчетлив пик в честотен спектър
- Хармоници: Появяват се множество хармоници (2×, 3×, 4×) от честотата на повредата с влошаване на дефекта.
- Странични ленти: За дефекти на вътрешния ринг и търкалящия елемент, страничните ленти 1× около честотата на повредата са често срещани
- Амплитуден растеж: Амплитудата на честотата на повредата се увеличава с напредването на дефекта
Странични лентови модели
Страничните ленти предоставят важна диагностична информация:
- Дефекти на вътрешната раса: BPFI с ±1×, ±2× странични ленти (дефект, въртящ се в/извън зоната на натоварване)
- Дефекти на външната раса: BPFO може да има 1× странични ленти, ако външната греда може да се върти леко
- Дефекти на търкалящите се елементи: BSF със странични ленти на разстояние FTF (клетъчна честотна модулация)
- Разстояние между страничните ленти: Идентифицира кой компонент е дефектен
Ранен срещу късен етап
- Ранен етап: Малки пикове едва над нивото на шума, може да изискват анализ на обвивката да се открие
- Умерен стадий: Ясни пикове с хармоници и странични ленти в стандартно FFT
- Напреднал етап: Много висока амплитуда, множество хармоници, увеличение на широколентовия шум
- Късен етап: Спектърът става хаотичен с повишен шумов праг и множество пикове
Техники за откриване
Стандартен FFT анализ
- Изчислете Бързо преобразуване (FFT) вибрационен сигнал
- Търсете пикове при изчислените честоти на лагерите
- Ефективен при умерени до напреднали дефекти
- Може да пропусне дефекти в ранен етап, заровени в шума
Анализ на обвивката (най-ефективен)
Анализ на обвивката (демодулация) е златният стандарт за откриване на дефекти в лагерите:
- Филтрира нискочестотни, високоенергийни вибрации (от дисбаланс и др.)
- Фокусира се върху високочестотни въздействия от дефекти на лагери
- Може да открива неизправности 6-12 месеца по-рано от стандартното FFT
- Спектърът на обвивката ясно показва честотите и моделите на грешките
Техники във времевата област
- Метод на ударния импулс (SPM): Открива енергията на удара от дефекти
- Крест-фактор: Съотношението на пика към RMS се увеличава с въздействието
- ексцес: Статистическа мярка за импулсивност, чувствителна към ранно повреждане на лагера
Практическо приложение
Диагностична процедура
- Идентифицирайте лагера: Определете модела и местоположението на лагера
- Изчислете честотите: Използвайте геометрията на лагера, за да изчислите BPFO, BPFI, BSF, FTF (или потърсете в базата данни)
- Събиране на данни за вибрации: Измерете при корпуса на лагера с акселерометър
- Анализ на спектъра: Търсете изчислените честоти в FFT или обгръщащия спектър
- Потвърдете диагнозата: Проверете за хармоници и странични ленти, съответстващи на типа на дефекта
- Оценка на тежестта: Амплитудата и хармоничният състав показват етапа на развитие на дефекта
- План за действие: Планирайте подмяната на лагерите въз основа на тежестта и критичността на оборудването
Примерна диагноза
Двигател с лагер SKF 6308, работещ на 1800 об/мин (30 Hz):
- Изчислени честоти: BPFO = 107 Hz, BPFI = 173 Hz, BSF = 71 Hz, FTF = 12 Hz
- Наблюдавано в обвивния спектър: Пик при 173 Hz с хармоници при 346 Hz, 519 Hz
- Странични ленти: ±30 Hz странични ленти около 173 Hz пик
- Диагноза: Потвърден дефект на вътрешната ролка (BPFI с 1× странични ленти)
- Действие: Планирайте подмяната на лагерите в рамките на 2-4 седмици въз основа на амплитудата
Значение на прогнозната поддръжка
- Ранно предупреждение: Откриване на дефекти 6-24 месеца преди повреда
- Специфична диагноза: Идентифицирайте кой компонент на лагера е повреден
- Мониторинг на тенденциите: Проследяване на амплитудите на честотата на повредите, за да се предвиди оставащият живот
- Планирана поддръжка: Планирайте подмяната по време на удобен престой
- Предотвратяване на вторични щети: Сменете лагера преди катастрофална повреда, която ще повреди вала, корпуса или други компоненти
- Спестяване на разходи: Избягвайте аварийни ремонти, производствени загуби и съпътстващи щети
Честотите на повреди в лагерите са сред най-мощните диагностични инструменти при вибрационния анализ. Тяхната математическа предвидимост, комбинирана със съвременни техники за анализ на обвивката, позволява надеждно ранно откриване на дефекти в лагерите, формирайки крайъгълния камък на ефективните програми за прогнозна поддръжка на въртящо се оборудване.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 