Разбиране на BPFI – Честота на подаване на топката (Bot Pass Frequency Inner Race)

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

$2,347.12 Първоначалната цена беше: $2,347.12.$1,901.46Текущата цена е: $1,901.46.

Части

Сензор за вибрации

$106.96 Първоначалната цена беше: $106.96.$71.30Текущата цена е: $71.30.

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

$147.36 Първоначалната цена беше: $147.36.$83.19Текущата цена е: $83.19.

Устройства

Balanset-4

$8,084.78

Части

Магнитна стойка с размер 60 kgf

$54.67

Части

Рефлективна лента

$11.88

Устройства

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

$2,061.90 Първоначалната цена беше: $2,061.90.$1,663.78Текущата цена е: $1,663.78.

Определение: Какво е BPFI?

БПФИ (Честота на подаване на топката, Вътрешна раса) е един от четирите основни честоти на повреди в лагерите Това показва скоростта, с която търкалящите елементи преминават през дефект върху вътрешната обвивка на лагер с търкалящи елементи. Когато върху въртящата се вътрешна обвивка има отчупване, пукнатина или вдлъбнатина, неподвижните търкалящи елементи удрят дефекта многократно, докато се въртят покрай тях, създавайки периодични удари, които генерират вибрация на честотата на BPFI.

BPFI се характеризира с по-висока честота от БПФО (честота на външната раса) и почти винаги показва отличителни ±1× странични ленти поради амплитудна модулация, докато дефектът се върти навътре и навън от зоната на натоварване на лагера. Тези странични ленти са ключов диагностичен маркер, който разграничава дефектите на вътрешния пръстен от други проблеми с лагерите.

Математическо изчисление

Формула

BPFI се изчислява, като се използва геометрията на лагера и скоростта на вала:

• BPFI = (N × n / 2) × [1 – (Bd/Pd) × cos β]

Променливи

• N = Брой на търкалящите елементи в лагера
• n = Честота на въртене на вала (Hz) или скорост (RPM/60)
• Bd = Диаметър на топката или ролката
• Пд = Диаметър на стъпката (диаметър на окръжността през центровете на търкалящите елементи)
• β = Ъгъл на контакт

Защо BPFI > BPFO

BPFI винаги е по-висок от BPFO за един и същ лагер, защото:

• Вътрешният ринг се върти заедно с вала, докато търкалящите елементи се въртят със скорост на клетката (~0,4×)
• Относителната скорост между вътрешната обиколка и търкалящите елементи е по-висока
• Формулата показва BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd], докато BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
• Знакът минус в BPFI го прави по-голям (изваждане на дроб от 1)
• Типично съотношение: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8

Типични стойности

• За обикновени лагери: BPFI обикновено 5-7× скорост на вала
• Пример: 10-сачмен лагер при 1800 об/мин (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8× скорост на вала)

Физически механизъм и модулация на зоната на натоварване

Ротационният дефект

Дефектите на вътрешната раса създават уникална ситуация:

1. Дефектът е на въртящата се вътрешна състезателна ролка
2. При въртене на вътрешната халка дефектът се движи по обиколката на лагера
3. Всеки търкалящ се елемент се сблъсква с дефект при преминаване (честота на BPFI)
4. Но тежестта на удара варира в зависимост от местоположението на дефекта спрямо зоната на натоварване

Ефект на зоната на натоварване

Зоната на натоварване на лагера създава амплитудна модулация:

• Дефект в зоната на натоварване: Висока контактна сила, силен удар при удар на търкалящия елемент
• Дефект срещу зоната на натоварване: Ниска или нулева контактна сила, слабо или никакво въздействие
• Честота на модулация: Дефектът преминава през зоната на натоварване веднъж на оборот на вала (1× честота)
• Резултат: BPFI амплитудно модулиран при 1× скорост на вала

Генериране на странична лента

Амплитудна модулация създава математически странични ленти:

• Носеща честота: БПФИ
• Честота на модулация: 1× скорост на вала
• Странични ленти: BPFI ± 1 ×, BPFI ± 2 ×, BPFI ± 3 ×
• Модел: Симетрични странични ленти, разположени на интервали от 1× около BPFI
• Диагностична стойност: Този модел на страничната лента е почти патогномоничен за дефекти на вътрешната раса

Характеристики на вибрационните характеристики

Типичен вид на спектъра

• Централен връх: При честота на BPFI
• Семейство странична лента: Множество пикове при BPFI ± n×(1×), където n = 1, 2, 3, …
• Хармонични семейства: Допълнителни семейства странични ленти при 2×BPFI, 3×BPFI със собствени ±1× странични ленти
• Визуален модел: Прилича на “ограда от колове” или гребен

Характеристики на обвивния спектър

• Пикът на BPFI доминира в спектъра на обвивката
• Страничните ленти са изключително ясни и диагностични
• Ранно откриване месеци преди стандартната FFT да покаже пикове
• Амплитудата се увеличава експоненциално с нарастването на дефекта

Откриване и диагностика

Стъпки за разпознаване

1. Изчислете BPFI: От номера на модела на лагера или геометрията му
2. Спектър на търсене: Търсете пик при изчислената честота (толеранс ±5%)
3. Проверете страничните ленти: Потвърдете наличието на ±1× странични ленти (ключова диагностична характеристика)
4. Проверете хармониците: Търсете 2×BPFI, 3×BPFI със собствени странични ленти
5. Оценка на амплитудата: Сравнете с изходното ниво или насоките за тежест
6. Потвърдете диагнозата: BPFI + странични ленти = потвърден дефект на вътрешната състезателна верига

Диференциална диагноза

Функция	BPFI (Вътрешна раса)	BPFO (Външна раса)
Честота	По-висока (5-7× скорост на вала)	Долна (3-5× скорост на вала)
Странични ленти	Почти винаги присъства (±1×)	Може да присъства или да не присъства
Модел на страничната лента	Много правилни, ясни разстояния	По-рядко, ако е налице
Поява	По-рядко срещани (~25% повреди)	Най-често срещани (~40% грешки)

Прогресия и тежест

Етапи на развитие на дефекта

1. Иницииране: Образуват се микроскопични пукнатини или вдлъбнатини, които все още не се откриват
2. Начално: Малък пик на BPFI се появява в обвивния спектър (0,1-0,5 g)
3. Рано: Ясен BPFI пик с 1-2 хармоници и странични ленти (0,5-2 g)
4. Умерено: Множество хармоници, ясно изразени странични ленти, видимо отчупване при проверка (2-10 g)
5. Разширено: Много висока амплитуда, множество хармоници, повишен шумов праг (>10 g)
6. Тежко: Доминира широколентов шум, носещите са на ръба на повреда, предстои катастрофална повреда

Оценка на оставащия живот

• Начално до ранно: Обикновено остават 6-18 месеца
• Ранно до умерено: Остават 3-6 месеца
• Умерено до напреднало: Остават 1-3 месеца
• Напреднало до тежко: Оставащи дни до седмици
• Променливи: Действителният график зависи от натоварването, скоростта, работните условия и размера на лагера

Причини за дефекти на вътрешната раса

• Умора: Високоциклична умора от повтарящо се натоварване
• Неправилна инсталация: Повреда по време на монтаж (удряне на вътрешната греда с чук)
• Повреда на вала: Груба или повредена повърхност на вала, причиняваща трене
• Плътно прилягане с препъване: Прекомерна сила по време на пресоване
• Несъответствие: Неравномерно натоварване, ускоряващо умората
• Замърсяване: Частици, причиняващи повреди от вдлъбнатини
• Неизправност при смазване: Недостатъчно смазване, водещо до повърхностни увреждания

Коригиращи действия

Незабавна реакция (при откриване)

• Увеличете честотата на мониторинг (месечно → седмично → ежедневно с увеличаване на тежестта)
• Планирайте подмяната на лагерите по време на следващия удобен за вас прекъсване
• Амплитуда на тренда за прогнозиране на оставащия полезен живот
• Избягвайте работа при критични скорости, които биха могли да ускорят повредата

Планиране на подмяната

• Поръчайте резервен лагер (потвърдете правилния модел)
• План за проверка на вала (дефектите във вътрешния ринг могат да повредят вала)
• Проучете първопричината, за да предотвратите рецидив
• Помислете за подобрена спецификация на лагера, ако преждевременна повреда

Откриването на BPFI чрез вибрационен анализ е крайъгълен камък в мониторинга на състоянието на лагерите. Характерният високочестотен пик с 1× странични ленти осигурява недвусмислена индикация за дефекти във вътрешния ринг, което позволява навременни действия по поддръжката, предотвратяващи катастрофални повреди на лагерите и свързаните с тях вторични повреди на валовете и корпусите.

---

← Обратно към основния индекс