Hvad er BSF? Kuglerotationsfrekvens i lejediagnostik • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hvad er BSF? Kuglerotationsfrekvens i lejediagnostik • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchere, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hvad er BSF? Kuglerotationsfrekvens i lejediagnostik

Udgivet af admin på

Forståelse af BSF – Boldspinsfrekvens

Definition: Hvad er BSF?

BSF (Kuglerotationsfrekvens, også kaldet rulleelementrotationsfrekvens) er en af de fire grundlæggende lejefejlfrekvenser der repræsenterer rotationshastigheden af et rulleelement (kugle eller rulle), der roterer om sin egen akse. Når et rulleelement har en overfladefejl, såsom en afskalning, revne eller indeslutning, påvirker defekten både den indre og ydre ring to gange pr. omdrejning af rulleelementet, hvilket skaber periodiske stød ved BSF-frekvensen.

BSF er den mindst almindeligt observerede af de fire lejefrekvenser, fordi defekter i rulleelementer er relativt sjældne sammenlignet med løbsdefekter og kun tegner sig for omkring 10-15% af lejefejl. Når BSF er til stede, producerer det dog en karakteristisk og kompleks vibrationer signatur, der kan identificeres ved omhyggelig Vibrationsanalyse.

Matematisk beregning

Formel

BSF beregnes ved hjælp af lejegeometri og akselhastighed:

  • BSF = (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]

Variabler

  • Pd = Stegediameter (diameter af cirkl gennem rulleelementets centrum)
  • Bd = Kugle- eller rullediameter
  • n = Akselrotationsfrekvens (Hz) eller hastighed (RPM/60)
  • β = Kontaktvinkel

Forenklet formular

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

  • BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
  • For typiske lejer med Bd/Pd ≈ 0,2 giver dette BSF ≈ 2,4 × n
  • Tommelfingerregel: BSF typisk 2-3 gange akselhastigheden

Typiske værdier

  • BSF varierer typisk fra 1,5× til 3× akselhastighed
  • Lavere end begge BPFI og BPFO
  • Højere end FTF (burfrekvens)
  • Eksempel: Leje ved 1800 o/min (30 Hz) → BSF ≈ 71 Hz (2,4× akselhastighed)

Fysisk mekanisme

Rotation af rulleelementer

Forståelse af BSF kræver visualisering af rulleelementets bevægelse:

  1. Rullende element kredser omkring lejet ved burfrekvens (~0,4 × akselhastighed)
  2. Samtidig roterer den om sin egen akse ved BSF
  3. Rotationshastigheden afhænger af forholdet mellem tonehøjdediameter og kuglediameter
  4. Hvert komplet spin bringer defekten i kontakt med begge racer

Dobbelt effekt pr. omdrejning

En defekt på et rulleelement skaber et unikt mønster:

  • Første anslag: Defekt rammer den indre race
  • Halv omdrejning senere: Samme defekt (nu roteret 180°) rammer den ydre ring
  • Resultat: To stød pr. kugleomdrejning = 2×BSF
  • Faktisk observeret frekvens: Ser ofte toppe ved både BSF og 2×BSF

Modulation efter burfrekvens

Yderligere kompleksitet opstår fra rulleelementets orbitale bevægelse:

  • Den defekte kugle passerer gennem belastningszonen én gang pr. buromdrejning
  • Påvirkningsgrad moduleret af belastning (høj i belastningszonen, lav andre steder)
  • Opretter sidebånd ved FTF (burfrekvens) afstand
  • Sidebåndsmønster: BSF ± n×FTF, hvor n = 1, 2, 3…

Vibrationssignatur

Spektrumkarakteristika

  • Primær top: Ved BSF- eller 2×BSF-frekvens
  • FTF-sidebånd: Placeret med burfrekvensintervaller (i modsætning til BPFI's 1× sidebånd)
  • Flere harmoniske: 2×BSF, 3×BSF ofte til stede
  • Komplekst mønster: Mere kompliceret end racemæssige defektmønstre
  • Variabel amplitude: Kan variere betydeligt mellem målinger, da den defekte kugles position i belastningszonen ændrer sig

Envelope-spektrum

Konvolutanalyse er særligt vigtigt for BSF-detektion:

  • BSF-toppe er ofte tydeligere i envelope end standard FFT
  • FTF sidebåndsstruktur mere synlig
  • Tidlig detektion mulig før toppe synlige i standardspektret

Hvorfor defekter i rulleelementer er mindre almindelige

Flere faktorer gør defekter i rulleelementer relativt sjældne:

Lastfordeling

  • Rullende elementer roterer og fordeler belastning og slid over hele overfladen
  • Løber (især ydre løb) har koncentrerede belastningszoner
  • En mere ensartet spændingsfordeling forsinker udmattelse i rulleelementer

Produktionskvalitet

  • Kugler og ruller får typisk den højeste kvalitetskontrol
  • Hårdere materiale og bedre overfladefinish end løberinge i mange lejer
  • Mindre sandsynlighed for at have materialefejl

Stressmønstre

  • Rullende kontaktspænding fordelt over overfladen
  • Løber oplever højere maksimale Hertz-kontaktspændinger
  • Kanter og hjørner af løber er mere tilbøjelige til stresskoncentration

Diagnostiske udfordringer

Kompleksitet

  • BSF-signatur mere kompleks end racedefekter på grund af FTF-sidebånd
  • Kan forveksles med andre maskinfrekvenser
  • Variabel amplitude gør trendanalyse vanskeligere
  • Flere defekte kugler skaber overlappende signaturer

Detektionsvanskelighed

  • BSF-toppe har nogle gange lavere amplitude end race-defekttoppe for lignende defektstørrelser
  • Frekvensen kan falde inden for området med andre maskinkomponenter
  • Kræver erfaring for at skelne BSF-mønstre fra racedefekter

Praktisk diagnose

Bekræftelsestrin

  1. Beregn BSF: Fra lejespecifikationer
  2. Kig efter BSF Peak: Søgekonvolutspektrum ved beregnet frekvens
  3. Tjek for 2×BSF: Ofte stærkere end grundlæggende BSF
  4. Bekræft FTF-sidebånd: Se efter sidebånd ved burfrekvensafstand (IKKE 1× afstand)
  5. Amplitudevariabilitet: BSF-amplituden kan variere mellem målinger (karakteristisk for kuglefejl)
  6. Eliminering: Udelukk BPFI og BPFO før BSF indgås

Når flere kugler defekterer

  • Flere defekte kugler skaber komplekse overlappende mønstre
  • BSF-toppe kan blive bredere eller vise flere nærliggende frekvenser
  • Indikerer fremskreden lejeslidelse
  • Øjeblikkelig udskiftning anbefales

Årsager og forebyggelse

Almindelige årsager til defekter i rulleelementer

  • Materialeindhold: Indvendige hulrum eller fremmedlegemer i kugle/rulle
  • Installationsskader: Brinelling fra stød under håndtering
  • Forurening: Hårde partikler, der indlejres i eller beskadiger boldoverfladen
  • Elektrisk skade: Elektrisk strømbue gennem lejer, der skaber huller
  • Falsk brinelling: Frækhed fra vibrationer under stilstand
  • Korrosion: Fugt- eller kemisk angreb, der skaber huller i overfladen

Forebyggelsesstrategier

  • Brug lejer af høj kvalitet fra velrenommerede producenter
  • Omhyggelig håndtering under installationen
  • Effektiv kontamineringskontrol (tætninger, rent miljø)
  • Korrekt smøring forhindrer korrosion
  • Elektrisk isolering til motorer med VFD-drev
  • Vibrationsisolering under opbevaring og forsendelse

Selvom BSF forekommer sjældnere end BPFO eller BPFI, muliggør forståelsen af dens karakteristika en komplet lejediagnostik. Det karakteristiske FTF-sidebåndsmønster og potentialet for hurtig progression, når det først er detekteret, gør BSF til en vigtig del af omfattende programmer til overvågning af lejetilstand.

← Tilbage til hovedindekset

Kategorier:
WhatsApp