Hvad er lejefejlfrekvenser? Fejldetektion • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchmaskiner, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hvad er lejefejlfrekvenser? Fejldetektion • Bærbar balancer, vibrationsanalysator "Balanset" til dynamisk balancering af knusere, ventilatorer, mulchmaskiner, snegle på mejetærskere, aksler, centrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hvad er lejefejlfrekvenser? Defektdetektion

Udgivet af admin på

Forståelse af lejefejlfrekvenser

Definition: Hvad er lejefejlfrekvenser?

Lejefejlfrekvenser (også kaldet lejefejlfrekvenser eller karakteristiske frekvenser) er specifikke vibrationer frekvenser, der genereres, når rulleelementer (kugler eller ruller) i et leje passerer over defekter såsom revner, afskalninger eller huller i lejeløbene eller selve rulleelementerne. Disse frekvenser er matematisk forudsigelige baseret på lejets geometri og akslens rotationshastighed, hvilket gør dem til uvurderlige diagnostiske indikatorer til tidlig detektion af lejefejl.

Forståelse og identifikation af disse frekvenser gennem Vibrationsanalyse giver vedligeholdelsespersonale mulighed for at opdage lejeproblemer måneder før, de ville blive tydelige gennem temperaturstigning, støj eller katastrofale fejl, hvilket muliggør planlagt vedligeholdelse og forhindrer dyr, uplanlagt nedetid.

De fire grundlæggende fejlfrekvenser

Hvert rulleleje har fire karakteristiske fejlfrekvenser, der hver svarer til en forskellig type defekt:

1. BPFO – Boldpasningsfrekvens, Ydre Løb

Den hastighed, hvormed rulleelementer passerer et fast punkt på den ydre ring:

  • Fysisk betydning: Hvis der er en defekt på den ydre ring, rammer hvert rulleelement den, når det passerer, hvilket skaber et gentagne stød
  • Typisk værdi: 3-5× akselhastighed for de fleste lejer
  • Formel: BPFO = (N × n / 2) × (1 + (Bd/Pd) × cos β)
  • Mest almindelige: Defekter i den ydre ring er den hyppigste lejesvigttilstand
  • Effekt af belastningszone: Stationær ydre ring betyder, at defekten er i konstant position i forhold til belastningen

2. BPFI – Boldpasningsfrekvens, Indre Løb

Den hastighed, hvormed rulleelementer passerer et fast punkt på den indre løbering:

  • Fysisk betydning: Den indre ring roterer med akslen, så en defekt på den indre ring rammes af hvert rulleelement, når de passerer
  • Typisk værdi: 5-7× akselhastighed for de fleste lejer
  • Formel: BPFI = (N × n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
  • Højere end BPFO: Altid højere frekvens end BPFO for samme leje
  • Sidebånd: Viser næsten altid 1× sidebånd på grund af belastningszonemodulation

3. BSF – Kuglespinfrekvens

Rotationsfrekvensen for et rulleelement, der roterer om sin egen akse:

  • Fysisk betydning: Hvis et rulleelement har en defekt, påvirker det begge løber ved denne frekvens
  • Typisk værdi: 1,5-3× akselhastighed
  • Formel: BSF = (Pd / Bd) × (n / 2) × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
  • Mindst almindelig: Defekter i rulleelementer er mindre hyppige end defekter i løbet
  • Komplekst mønster: Defekten berører begge racer, hvilket skaber en kompleks vibrationssignatur

4. FTF – Grundlæggende togfrekvens

Lejeholderens rotationsfrekvens (retainer):

  • Fysisk betydning: Den hastighed, hvormed lejet roterer og bærer rulleelementer rundt om lejet
  • Typisk værdi: 0,35-0,45× akselhastighed (subsynkron)
  • Formel: FTF = (n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
  • Burfejl: Slidte eller beskadigede bure vækker denne frekvens
  • Instabilitetsindikator: Kan også forekomme under lejeinduceret rotorinstabilitet

Forklaring af formelvariabler

Formlerne for fejlfrekvens bruger disse geometriske parametre for lejer:

  • N = Antal rulleelementer (kugler eller ruller)
  • n = Akselrotationsfrekvens (Hz) eller hastighed (RPM)
  • Bd = Kugle- eller rullediameter
  • Pd = Stegediameter (diameter af cirkl gennem rulleelementernes centrum)
  • β = Kontaktvinkel (vinkel mellem lastretning og lejeakse, typisk 0-40°)

Det meste vibrationsanalysesoftware indeholder lejedatabaser med disse parametre forudberegnet for tusindvis af lejemodeller.

Hvordan fejlfrekvenser vises i vibrationsspektre

Grundlæggende udseende

Når et leje udvikler en defekt:

  • Primær top: Fejlfrekvensen fremstår som en tydelig top i frekvensspektrum
  • Harmoniske: Flere harmoniske (2×, 3×, 4×) af fejlfrekvensen optræder, når defekten forværres.
  • Sidebånd: For defekter i den indre løbering og rulleelementer er 1× sidebånd omkring fejlfrekvensen almindelige.
  • Amplitudevækst: Fejlfrekvensamplituden stiger, efterhånden som defekten skrider frem

Sidebåndsmønstre

Sidebånd giver afgørende diagnostisk information:

  • Indre racedefekter: BPFI med ±1×, ±2× sidebånd (defekt roterer ind/ud af belastningszonen)
  • Ydre races defekter: BPFO kan have 1× sidebånd, hvis den ydre ring kan rotere en smule
  • Defekter i rulleelementer: BSF med sidebånd ved FTF-afstand (burfrekvensmodulation)
  • Sidebåndsafstand: Identificerer hvilken komponent der er defekt

Tidlig vs. sen fase

  • Tidlig fase: Små toppe lige over støjniveauet, kan kræve konvolutanalyse at opdage
  • Moderat stadie: Klare toppe med harmoniske og sidebånd i standard FFT
  • Avanceret stadium: Meget høj amplitude, talrige harmoniske, øget bredbåndsstøj
  • Sen fase: Spektret bliver kaotisk med hævet støjgulv og talrige toppe

Detektionsteknikker

Standard FFT-analyse

  • Beregn FFT af vibrationssignal
  • Se efter toppe ved beregnede lejefrekvenser
  • Effektiv til moderate til fremskredne defekter
  • Kan overse tidlige defekter begravet i støj

Konvolutanalyse (mest effektiv)

Konvolutanalyse (demodulation) er guldstandarden for detektering af lejefejl:

  • Filtrerer lavfrekvente, højenergiske vibrationer (fra ubalance osv.)
  • Fokuserer på højfrekvente påvirkninger fra lejefejl
  • Kan opdage fejl 6-12 måneder tidligere end standard FFT
  • Konvolutspektret viser tydeligt fejlfrekvenser og -mønstre

Tidsdomæneteknikker

Praktisk anvendelse

Diagnostisk procedure

  1. Identificer leje: Bestem lejemodel og placering
  2. Beregn frekvenser: Brug lejegeometri til at beregne BPFO, BPFI, BSF, FTF (eller slå op i databasen)
  3. Indsaml vibrationsdata: Mål ved lejehuset med accelerometer
  4. Analyser spektrum: Søg efter beregnede frekvenser i FFT eller envelope-spektrum
  5. Bekræft diagnose: Kontroller for harmoniske og sidebånd, der stemmer overens med defekttypen
  6. Vurder sværhedsgrad: Amplitude og harmonisk indhold angiver defektprogressionsstadium
  7. Planlæg handling: Planlæg lejeudskiftning baseret på alvor og udstyrets kritiske karakter

Eksempel på diagnose

Motor med SKF 6308 leje, der kører ved 1800 o/min (30 Hz):

  • Beregnede frekvenser: BPFO = 107 Hz, BPFI = 173 Hz, BSF = 71 Hz, FTF = 12 Hz
  • Observeret i envelopespektrum: Peak ved 173 Hz med harmoniske ved 346 Hz, 519 Hz
  • Sidebånd: ±30 Hz sidebånd omkring 173 Hz peak
  • Diagnose: Indre løbsfejl bekræftet (BPFI med 1× sidebånd)
  • Handling: Planlæg lejeudskiftning inden for 2-4 uger baseret på amplitude

Vigtigheden af prædiktiv vedligeholdelse

  • Tidlig advarsel: Opdag defekter 6-24 måneder før fejl
  • Specifik diagnose: Identificer hvilken lejekomponent der er beskadiget
  • Trendovervågning: Sporfejlfrekvensamplituder for at forudsige den resterende levetid
  • Planlagt vedligeholdelse: Planlæg udskiftninger i bekvem nedetid
  • Forebygg sekundær skade: Udskift lejet før katastrofalt svigt beskadiger aksel, hus eller andre komponenter
  • Omkostningsbesparelser: Undgå nødreparationer, produktionstab og følgeskader

Lejefejlfrekvenser er blandt de mest kraftfulde diagnostiske værktøjer inden for vibrationsanalyse. Deres matematiske forudsigelighed kombineret med moderne envelope-analyseteknikker muliggør pålidelig tidlig detektion af lejefejl og danner hjørnestenen i effektive prædiktive vedligeholdelsesprogrammer for roterende udstyr.

← Tilbage til hovedindekset

Kategorier:
WhatsApp