Co je BPFO? Vysvětlení frekvence průchodu kuliček a vnějšího kroužku • Přenosný vyvažovač, analyzátor vibrací "Balanset" pro dynamické vyvažování drtičů, ventilátorů, mulčovačů, šneků na kombajnech, hřídelí, odstředivek, turbín a mnoha dalších rotorů Co je BPFO? Vysvětlení frekvence průchodu kuliček a vnějšího kroužku • Přenosný vyvažovač, analyzátor vibrací "Balanset" pro dynamické vyvažování drtičů, ventilátorů, mulčovačů, šneků na kombajnech, hřídelí, odstředivek, turbín a mnoha dalších rotorů

Co je BPFO? Frekvence přihrávek míče a vysvětlení vnějšího běhu

Publikováno uživatelem admin dne

Pochopení BPFO – frekvence přihrávek míče – vnější dráha

Definice: Co je BPFO?

BPFO (Frekvence přihrávek míče, vnější dráha) je jedním ze čtyř základních frekvence poruch ložisek udává rychlost, s jakou valivá tělesa (kuličky nebo válečky) přecházejí přes vadu nacházející se na vnějším kroužku valivého ložiska. Pokud se na vnějším kroužku nachází odlupování, trhlina, důlek nebo jiná vada, každé valivé těleso při svém průchodu narazí na vadu a vytvoří opakovaný náraz, který generuje vibrace na frekvenci BPFO.

BPFO je diagnosticky nejdůležitější frekvencí ložiska, protože vady vnějšího kroužku jsou nejčastějším typem selhání ložiska a představují přibližně 40% všech selhání valivých ložisek. Detekce vrcholů BPFO ve vibračních spektrech umožňuje včasnou identifikaci problémů s vnějším kroužkem ještě předtím, než dojde k selhání ložiska.

Matematický výpočet

Vzorec

BPFO se vypočítá s použitím geometrie ložiska a otáček hřídele:

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

Proměnné

  • N = Počet valivých těles (kuliček nebo válečků) v ložisku
  • n = Frekvence otáčení hřídele (Hz) nebo otáčky (ot./min./60)
  • Bd = Průměr kuličky nebo válečku
  • Pd = Průměr rozteče (průměr kružnice procházející středem valivých těles)
  • β = Úhel styku (obvykle 0° pro radiální kuličková ložiska, 15–40° pro úhlová styková ložiska)

Zjednodušená aproximace

Pro ložiska s nulovým kontaktním úhlem (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Pro typická ložiska s Bd/Pd ≈ 0,2 to dává BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Empirické pravidlo: BPFO ≈ 60% (počet kuliček × frekvence hřídele)

Typické hodnoty

  • Pro ložiska s 8–12 valivými tělesy: BPFO obvykle 3–5× otáčky hřídele
  • Příklad: 10kuličkové ložisko při 1800 ot./min (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (3,6× otáčky hřídele)

Fyzikální mechanismus

Proč defekty vnějšího náboje generují BPFO

Vnější kroužek je u většiny ložisek stacionární, upevněný v pouzdře:

  1. Na vnějším kroužku se nachází vada (odlupování, důlek) na pevném místě
  2. Jak se klec otáčí, unáší valivá tělesa kolem ložiska
  3. Každý valivý element postupně přechází přes místo vady
  4. Když míč narazí na vadu, dojde k malému nárazu neboli “cvaknutí”
  5. U N valivých těles se vada objeví Nkrát za otáčku klece
  6. Protože se klec otáčí přibližně rychlostí 0,4× otáčky hřídele a každá kulička zasáhne jednou za otáčku klece, celková frekvence nárazů = N × frekvence klece ≈ BPFO

Charakteristiky nárazu

  • Každý náraz je krátký (trvání mikrosekund)
  • Dopady jsou periodické s frekvencí BPFO
  • Energie nárazu vyvolává vysokofrekvenční rezonance v nosné konstrukci
  • Opakující se povaha vytváří jasné spektrální vrcholy

Vibrační podpis ve spektrech

Ve standardním FFT spektru

  • Primární vrchol: Na frekvenci BPFO
  • Harmonické: Při 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (což ukazuje na závažnost vady)
  • Postranní pásma: Může mít ±1× boční pásy, pokud se vnější kroužek může mírně otáčet nebo v důsledku kolísání zóny zatížení
  • Amplituda: Zvyšuje se s šířením defektu

Ve spektru obálky

  • Vrchol BPFO je mnohem jasnější a má vyšší amplitudu než u standardní FFT
  • Harmonické složky jsou prominentně zobrazeny
  • Možnost včasné detekce (vady detekovatelné o měsíce dříve)
  • Menší rušení způsobené nízkofrekvenčními vibracemi

Typický průběh amplitudy

  • Počáteční: 0,1–0,5 g (obálka), sotva detekovatelné
  • Brzy: 0,5–2 g, jasný vrchol BPFO s 1–2 harmonickými
  • Mírný: 2–10 g, více harmonických, objevují se postranní pásma
  • Moderní: >10 g, četné harmonické, zvýšená hladina šumu

Proč jsou vady vnějšího kroužku nejčastější

Poruchy vnějšího kroužku převládají z několika důvodů:

Koncentrace zatížení

  • V typické horizontální orientaci hřídele je zóna zatížení dole
  • Vnější kroužek ve spodní části nese většinu zatížení
  • Neustálé zatížení stejné části vnějšího kroužku urychluje únavu
  • Vnitřní kroužek se otáčí a rozkládá zatížení po celém obvodu

Instalační napětí

  • Vnější kroužek zatlačený do pouzdra může být poškozen při instalaci
  • Přesahové uložení vytváří zbytková napětí
  • Nesprávná instalace (nesprávné vyrovnání, natažení) poškozuje vnější kroužek

Účinky kontaminace

  • Částice vstupují do ložiska na vnějším kroužku
  • Kontaminace koncentrovaná v oblasti vnějšího kroužku
  • Částice zabudované do měkčího materiálu vnějšího kroužku

Diagnostický význam

Vysoká diagnostická spolehlivost

BPFO je jedním z nejspolehlivějších diagnostických indikátorů:

  • Frekvence je přesně vypočítatelná a jedinečná pro každý typ ložiska
  • Je nepravděpodobné, že by se mohly zaměnit s frekvencemi jiných strojů.
  • Jasný vzorec progrese, jak se vada zhoršuje
  • Dobře pochopený vztah mezi amplitudou a velikostí defektu

Posouzení závažnosti

  • Počet harmonických: Více harmonických = pokročilejší vada
  • Špičková amplituda: Vyšší amplituda = větší plocha defektu
  • Přítomnost postranního pásma: Rozsáhlé postranní pásma naznačují modulaci, často z variace zátěžové zóny
  • Prahová hodnota šumu: Zvýšená hladina hluku naznačuje rozsáhlé poškození povrchu

Vztah k jiným azimutovým frekvencím

BPFO vs. BPFI

  • BPFI (vnitřní kroužek) vždy vyšší frekvence než BPFO pro stejné ložisko
  • Typický poměr: BPFI/BPFO ≈ 1,6–1,8
  • Pokud jsou přítomny oba, indikuje to více vad (pokročilé selhání)
  • BPFO je zpočátku častější; BPFI se může vyvinout jako sekundární poškození

Postranní pásma při rychlosti 1×

  • I když je vnější kroužek v klidu, je možný mírný pohyb
  • Volné uložení ložiska umožňuje mírné prokluzování nebo otáčení vnějšího kroužku
  • Změna zóny zatížení při oběžné dráze rotoru vytváří amplitudovou modulaci
  • Výsledkem jsou ±1× postranní pásma kolem vrcholu BPFO

Praktická strategie monitorování

Rutinní monitorování

  • Měsíční nebo čtvrtletní analýza obálky v každém ložisku
  • Automatická detekce a trendování vrcholů BPFO
  • Alarm nastavený na 2–3× základní amplitudu
  • Trend historických dat pro predikci doby selhání

Potvrzovací testy

Při detekci BPFO:

  • Ověřte, zda frekvence odpovídá vypočítané hodnotě (v rozmezí ±51 TP3T).
  • Kontrola harmonických složek (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Hledejte charakteristický vzor postranního pásma
  • Porovnejte s jinými ložisky na stejném stroji (mělo by být specifické pro vadné ložisko)
  • Zvyšte frekvenci monitorování na týdenní nebo denní

Detekce a monitorování BPFO představuje jednu z nejúspěšnějších aplikací vibrační analýzy v prediktivní údržbě, která zabraňuje poruchám ložisek a umožňuje strategie výměny založené na stavu, které optimalizují jak spolehlivost zařízení, tak náklady na údržbu.

← Zpět na hlavní index

Kategorie:
WhatsApp