Diagnostika vad ložisek

1. Povaha vad ložisek

Valivá ložiska jsou základními součástmi většiny rotačních strojů, ale jsou také častým místem selhání. Typické ložisko se skládá z vnějšího kroužku, vnitřního kroužku, sady kuliček nebo válečků a klece pro udržení jejich rozteče. „Vada“ je mikroskopická nebo makroskopická vada, jako je trhlina, odlupování nebo důlek, na jednom z těchto povrchů.

Když valivý element přechází přes vadu, generuje malý, vysokofrekvenční náraz neboli „cvaknutí“. I když má jeden náraz nízkou energii, tyto nárazy se opakují. Analýza vibrací je mimořádně účinný při detekci těchto opakujících se, periodických nárazů dlouho předtím, než se ložisko začne přehřívat nebo vydávat slyšitelný hluk.

2. Čtyři základní poruchové frekvence

Klíčem k diagnostice vad ložisek je vědět, že pro danou geometrii ložiska a rychlost otáčení se nárazy objeví na velmi specifických, předvídatelných frekvencích. Tyto frekvence jsou známé jako základní poruchové frekvence:

• BPFO (frekvence přihrávek míče, vnější kroužek): Rychlost, s jakou valivá tělesa procházejí jedním bodem na vnějším kroužku. Toto je nejčastější frekvence vad ložiska.
• BPFI (frekvence přihrávek míče, vnitřní větev): Rychlost, s jakou valivá tělesa procházejí jedním bodem na vnitřním kroužku. Protože se vnitřní kroužek otáčí, je tato frekvence vyšší než BPFO.
• BSF (frekvence rotace míče): Frekvence, s jakou se valivý element otáčí kolem své vlastní osy.
• FTF (Základní vlaková frekvence): Frekvence otáčení klece ložiska. Jedná se o velmi nízkou frekvenci, obvykle menší než 0,5násobek rychlost běhu.

Tyto frekvence lze vypočítat na základě rozměrů ložiska (jako je průměr rozteče a průměr kuličky) a otáček hřídele. Software pro analýzu vibrací obvykle obsahuje rozsáhlou databázi ložisek a dokáže tyto frekvence automaticky vypočítat.

3. Jak se vady ložisek projevují ve spektru

Pokud je přítomna vada ložiska, zobrazí se její frekvence poruch v Spektrum FFT v charakteristickém vzoru:

• Vysokofrekvenční vrcholy: Samotná frekvence poruchy (např. BPFO) se bude jevit jako vrchol ve vysokofrekvenčním rozsahu spektra.
• Harmonické: Často se bude vyskytovat několik harmonických (násobků) frekvence poruchy.
• Postranní pásma: Toto je kritický diagnostický ukazatel. Vrchol frekvence poruch ložiska bude mít často postranní pásma rozmístěná na 1X rychlosti chodu. Například vrchol BPFO s 1X postranními pásmy je klasickým znakem defektu vnějšího kroužku. Defekt vnitřního kroužku (BPFI) má téměř vždy 1X postranní pásma, protože defekt se otáčí dovnitř a ven ze zátěžové zóny stroje.

V raných fázích mohou být tyto vrcholy skryty v šumové hladině spektra. Proto se k jejich detekci často používají specializované techniky.

4. Analýza obálky pro včasnou detekci

Analýza obálky (nazývaná také demodulace) je nejúčinnější technika pro detekci vad ložisek v rané fázi. Jedná se o metodu zpracování signálu, která filtruje nízkofrekvenční vibrace s vysokou energií (z nevyváženosti atd.) a zaměřuje se pouze na vysokofrekvenční vibrace s nízkou energií generované vadou ložiska.

Obálkové spektrum je velmi „čisté“ a jasně ukazuje frekvence poruch ložiska a jejich harmonické, což umožňuje detekci měsíce nebo dokonce roky předtím, než by ložisko jinak selhalo.

← Zpět na hlavní index