Hvad er BPFO? Forklaring af kuglepassagefrekvensens ydre løb • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hvad er BPFO? Forklaring af kuglepassagefrekvensens ydre løb • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hvad er BPFO? Forklaring af boldpasningsfrekvens og ydre løb

Udgivet af admin på

Forståelse af BPFO – Boldpasningsfrekvens Ydre Løb

Definition: Hvad er BPFO?

BPFO (Boldafleveringsfrekvens, ydre løb) er en af de fire grundlæggende lejefejlfrekvenser der angiver den hastighed, hvormed rulleelementer (kugler eller ruller) passerer over en defekt placeret på den ydre ring af et rulleelementleje. Når der er en afskalning, revne, hul eller anden defekt på den ydre ring, rammer hvert rulleelement defekten, mens det passerer, hvilket skaber et gentagne stød, der genererer vibrationer ved BPFO-frekvensen.

BPFO er den diagnostisk vigtigste lejefrekvens, fordi defekter i den ydre ring er den mest almindelige type lejesvigt og tegner sig for cirka 40% af alle fejl i rullelejer. Detektering af BPFO-toppe i vibrationsspektre muliggør tidlig identifikation af problemer med den ydre ring, før der opstår lejesvigt.

Matematisk beregning

Formel

BPFO beregnes ud fra lejets geometri og akselhastighed:

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

Variabler

  • N = Antal rulleelementer (kugler eller ruller) i lejet
  • n = Akselrotationsfrekvens (Hz) eller hastighed (RPM/60)
  • Bd = Kugle- eller rullediameter
  • Pd = Stegediameter (diameter af cirkl gennem rulleelementets centrum)
  • β = Kontaktvinkel (typisk 0° for radiale kuglelejer, 15-40° for vinkelkontakt)

Forenklet tilnærmelse

For lejer med nul kontaktvinkel (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • For typiske lejer med Bd/Pd ≈ 0,2 giver dette BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Tommelfingerregel: BPFO ≈ 60% af (antal kugler × akselfrekvens)

Typiske værdier

  • For lejer med 8-12 rulleelementer: BPFO typisk 3-5× akselhastighed
  • Eksempel: 10-kugleleje ved 1800 o/min (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (3,6× akselhastighed)

Fysisk mekanisme

Hvorfor defekter i den ydre race genererer BPFO

Den ydre ring er stationær i de fleste lejer, fastgjort i huset:

  1. Der findes en defekt (afskalning, hul) på et fast sted på den ydre ring
  2. Når buret roterer, bærer det rullende elementer rundt om lejet
  3. Hvert rulleelement passerer efter tur hen over defektstedet
  4. Når en bold rammer defekten, opstår der et lille stød eller "klik".
  5. Med N rulleelementer rammes defekten N gange pr. omdrejning af holderen
  6. Da buret roterer med cirka 0,4 × akselhastighed, og hver kugle rammer én gang pr. buromdrejning, er den samlede slaghastighed = N × burfrekvens ≈ BPFO

Effektkarakteristika

  • Hvert stød er kort (mikrosekunders varighed)
  • Påvirkninger er periodiske ved BPFO-frekvens
  • Slagenergi exciterer højfrekvente resonanser i lejestrukturen
  • Gentagen natur skaber klare spektrale toppe

Vibrationssignatur i spektre

I standard FFT-spektrum

  • Primær top: Ved BPFO-frekvens
  • Harmoniske: Ved 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (indikerer defektens alvorlighedsgrad)
  • Sidebånd: Kan have ±1× sidebånd, hvis den ydre ring kan rotere en smule eller på grund af variation i belastningszonen
  • Amplitude: Øges efterhånden som defekten udbreder sig

I envelope-spektrum

  • BPFO-peak meget tydeligere og med højere amplitude end i standard FFT
  • Harmoniske fremtrædende visninger
  • Tidlig opdagelse mulig (fejl kan opdages måneder tidligere)
  • Mindre interferens fra lavfrekvente vibrationer

Typisk amplitudeprogression

  • Begynder: 0,1-0,5 g (kuvert), knap nok detekterbar
  • Tidlig: 0,5-2 g, klar BPFO-top med 1-2 harmoniske
  • Moderat: 2-10 g, flere harmoniske, sidebånd optræder
  • Fremskreden: >10 g, adskillige harmoniske, forhøjet støjniveau

Hvorfor defekter i den ydre race er mest almindelige

Ydre races fiaskoer dominerer af flere årsager:

Belastningskoncentration

  • Ved typisk vandret akselorientering er belastningszonen nederst
  • Den ydre bane i bunden bærer det meste af belastningen
  • Konstant belastning af den samme ydre løbesektion accelererer udmattelse
  • Den indre ring roterer og fordeler belastningen rundt om hele omkredsen

Installationsbelastninger

  • Den ydre ring, der presses ind i huset, kan opleve installationsskader
  • Interferenspasninger skaber restspændinger
  • Forkert montering (forskydning, spændning) beskadiger den ydre ring

Forureningseffekter

  • Partikler trænger ind i lejet ved den ydre ring
  • Forurening koncentreret i den ydre raceregion
  • Partikler indlejres i blødere ydre løbemateriale

Diagnostisk betydning

Høj diagnostisk sikkerhed

BPFO er en af de mest pålidelige diagnostiske indikatorer:

  • Frekvensen er præcist beregnelig og unik for hver lejetype
  • Sandsynligvis ikke forvekslet med andre maskinfrekvenser
  • Tydelig progressionsmønster, efterhånden som defekten forværres
  • Velforstået forhold mellem amplitude og defektstørrelse

Vurdering af alvorlighedsgrad

  • Antal harmoniske: Flere harmoniske = mere avanceret defekt
  • Peak Amplitude: Højere amplitude = større defektområde
  • Tilstedeværelse af sidebånd: Omfattende sidebånd indikerer modulation, ofte fra variation i belastningszonen
  • Støjniveau: Hævet støjniveau indikerer udbredt overfladeforringelse

Forhold til andre pejlefrekvenser

BPFO vs. BPFI

  • BPFI (indre ring) altid højere frekvens end BPFO for samme leje
  • Typisk forhold: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8
  • Hvis begge er til stede, indikerer det flere defekter (fremskreden fejl)
  • BPFO er mere almindelig i starten; BPFI kan udvikle sig som sekundær skade

Sidebånd ved 1× hastighed

  • Mens den ydre ring er stationær, er der mulighed for en lille bevægelse
  • Løs lejepasning tillader den ydre ring at krybe eller rotere en smule
  • Variation i belastningszonen, når rotoren kredser, skaber amplitudemodulation
  • Resulterer i ±1× sidebånd omkring BPFO-peak

Praktisk overvågningsstrategi

Rutinemæssig overvågning

  • Månedlig eller kvartalsvis konvolutanalyse på hver lejeplacering
  • Automatisk BPFO-peakdetektion og -tendensmåling
  • Alarm indstillet til 2-3× baseline-amplitude
  • Trend historiske data for at forudsige fejltid

Bekræftelsestests

Når BPFO blev detekteret:

  • Bekræft, at frekvensen stemmer overens med den beregnede værdi (inden for ±5%).
  • Kontrollér for harmoniske svingninger (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Se efter et karakteristisk sidebåndsmønster
  • Sammenlign med andre lejer på samme maskine (bør være unik for defekte lejer)
  • Øg overvågningsfrekvensen til ugentligt eller dagligt

BPFO-detektion og -overvågning repræsenterer en af de mest succesfulde anvendelser af vibrationsanalyse inden for prædiktiv vedligeholdelse, forebyggelse af lejesvigt og muliggørelse af tilstandsbaserede udskiftningsstrategier, der optimerer både udstyrets pålidelighed og vedligeholdelsesomkostninger.

← Tilbage til hovedindekset

Kategorier:
WhatsApp