Κατανόηση του BPFI – Εσωτερικός Αγώνας Συχνότητας Πάσας της Μπάλας
Ορισμός: Τι είναι το BPFI;
BPFI (Συχνότητα Πάσας Μπάλας, Εσωτερικός Αγώνας) είναι ένα από τα τέσσερα θεμελιώδη συχνότητες σφάλματος ρουλεμάν που υποδεικνύει τον ρυθμό με τον οποίο τα κυλιόμενα στοιχεία περνούν πάνω από ένα ελάττωμα στον εσωτερικό δακτύλιο ενός ρουλεμάν κυλινδρικού στοιχείου. Όταν υπάρχει θρυμματισμός, ρωγμή ή λάκκος στον περιστρεφόμενο εσωτερικό δακτύλιο, τα ακίνητα κυλιόμενα στοιχεία χτυπούν επανειλημμένα το ελάττωμα καθώς περιστρέφονται δίπλα τους, δημιουργώντας περιοδικές κρούσεις που δημιουργούν δόνηση στη συχνότητα BPFI.
Το BPFI χαρακτηρίζεται από υψηλότερη συχνότητα από BPFO (συχνότητα εξωτερικού αγώνα) και σχεδόν πάντα εμφανίζει διακριτικό ±1× πλευρικές ζώνες λόγω διαμόρφωσης πλάτους καθώς το ελάττωμα περιστρέφεται μέσα και έξω από τη ζώνη φορτίου του ρουλεμάν. Αυτές οι πλευρικές ζώνες αποτελούν βασικό διαγνωστικό δείκτη που διακρίνει τα εσωτερικά ελαττώματα του δακτυλίου από άλλα προβλήματα ρουλεμάν.
Μαθηματικός Υπολογισμός
Τύπος
Το BPFI υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη γεωμετρία του ρουλεμάν και την ταχύτητα του άξονα:
- BPFI = (N × n / 2) × [1 – (Bd/Pd) × cos β]
Μεταβλητές
- N = Αριθμός στοιχείων κύλισης στο ρουλεμάν
- n = Συχνότητα περιστροφής άξονα (Hz) ή ταχύτητα (RPM/60)
- Bd = Διάμετρος μπάλας ή κυλίνδρου
- Πδ = Διάμετρος βήματος (διάμετρος κύκλου που διέρχεται από τα κέντρα των κυλιόμενων στοιχείων)
- β = Γωνία επαφής
Γιατί BPFI > BPFO
Ο BPFI είναι πάντα υψηλότερος από τον BPFO για το ίδιο ρουλεμάν επειδή:
- Ο εσωτερικός δακτύλιος περιστρέφεται με τον άξονα ενώ τα κυλιόμενα στοιχεία περιστρέφονται με ταχύτητα κλωβού (~0,4×)
- Η σχετική ταχύτητα μεταξύ του εσωτερικού δακτυλίου και των κυλιόμενων στοιχείων είναι υψηλότερη
- Ο τύπος δείχνει BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd] ενώ BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
- Το πρόσημο μείον στο BPFI το κάνει μεγαλύτερο (αφαιρώντας ένα κλάσμα από το 1)
- Τυπική αναλογία: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8
Τυπικές τιμές
- Για κοινά ρουλεμάν: BPFI συνήθως 5-7× ταχύτητα άξονα
- Παράδειγμα: Ρουλεμάν 10 σφαιρών στις 1800 σ.α.λ. (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8× ταχύτητα άξονα)
Φυσικός Μηχανισμός και Διαμόρφωση Ζώνης Φόρτισης
Το περιστρεφόμενο ελάττωμα
Τα εσωτερικά ελαττώματα της φυλής δημιουργούν μια μοναδική κατάσταση:
- Το ελάττωμα βρίσκεται στον περιστρεφόμενο εσωτερικό δακτύλιο
- Καθώς περιστρέφεται ο εσωτερικός δακτύλιος, το ελάττωμα κινείται γύρω από την περιφέρεια του ρουλεμάν
- Κάθε κυλιόμενο στοιχείο παρουσιάζει ελάττωμα καθώς περνάει (συχνότητα BPFI)
- Αλλά η σοβαρότητα της πρόσκρουσης ποικίλλει ανάλογα με τη θέση του ελαττώματος σε σχέση με τη ζώνη φορτίου.
Εφέ ζώνης φόρτωσης
Η ζώνη φορτίου του ρουλεμάν δημιουργεί διαμόρφωση πλάτους:
- Βλάβη στη ζώνη φόρτωσης: Υψηλή δύναμη επαφής, ισχυρή κρούση όταν το κυλίνδριο χτυπάει
- Βλάβη απέναντι από τη ζώνη φόρτωσης: Χαμηλή ή μηδενική δύναμη επαφής, ασθενής ή καθόλου κρούση
- Συχνότητα διαμόρφωσης: Το ελάττωμα διέρχεται από τη ζώνη φορτίου μία φορά ανά περιστροφή άξονα (συχνότητα 1×)
- Αποτέλεσμα: Διαμορφωμένο πλάτος BPFI σε ταχύτητα άξονα 1×
Δημιουργία πλευρικής ζώνης
Η διαμόρφωση πλάτους δημιουργεί μαθηματικές πλευρικές ζώνες:
- Συχνότητα Φέροντος: BPFI
- Συχνότητα διαμόρφωσης: 1× ταχύτητα άξονα
- Πλευρικές ζώνες: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
- Πρότυπο: Συμμετρικές πλευρικές ζώνες σε διαστήματα 1× γύρω από το BPFI
- Διαγνωστική αξία: Αυτό το μοτίβο πλευρικής ζώνης είναι σχεδόν παθογνωμονικό για ελαττώματα εσωτερικής φυλής
Χαρακτηριστικά Υπογραφής Δόνησης
Τυπική εμφάνιση φάσματος
- Κεντρική Κορυφή: Στη συχνότητα BPFI
- Οικογένεια πλευρικής ζώνης: Πολλαπλές κορυφές στο BPFI ± n×(1×), όπου n = 1, 2, 3, …
- Αρμονικές Οικογένειες: Πρόσθετες οικογένειες πλευρικών ζωνών σε 2×BPFI, 3×BPFI με τις δικές τους πλευρικές ζώνες ±1×
- Οπτικό μοτίβο: Μοιάζει με μοτίβο “φράχτη” ή χτένας
Χαρακτηριστικά Φάσματος Φακέλων
- Η κορυφή BPFI κυριαρχεί στο φάσμα του περιβλήματος
- Οι πλευρικές ζώνες είναι εξαιρετικά καθαρές και διαγνωστικές
- Πρώιμη ανίχνευση μήνες πριν από την εμφάνιση κορυφών στο τυπικό FFT
- Το πλάτος αυξάνεται εκθετικά καθώς το ελάττωμα μεγαλώνει
Ανίχνευση και Διάγνωση
Βήματα Αναγνώρισης
- Υπολογίστε το BPFI: Από τον αριθμό μοντέλου ή τη γεωμετρία του ρουλεμάν
- Φάσμα αναζήτησης: Αναζητήστε την κορυφή στην υπολογισμένη συχνότητα (ανοχή ±5%)
- Επαλήθευση πλευρικών ζωνών: Επιβεβαίωση ύπαρξης ±1× πλευρικών ζωνών (βασικό διαγνωστικό χαρακτηριστικό)
- Ελέγξτε τις αρμονικές: Αναζητήστε 2×BPFI, 3×BPFI με τις δικές τους πλευρικές ζώνες
- Εκτίμηση πλάτους: Συγκρίνεται με τις βασικές οδηγίες ή τις οδηγίες σοβαρότητας
- Επιβεβαίωση διάγνωσης: BPFI + πλευρικές ζώνες = επιβεβαιώθηκε ελάττωμα εσωτερικού δακτυλίου
Διαφορική Διάγνωση
| Χαρακτηριστικό | BPFI (Εσωτερική Φυλή) | BPFO (Εξωτερική Φυλή) |
|---|---|---|
| Συχνότητα | Υψηλότερη (ταχύτητα άξονα 5-7×) | Χαμηλότερη (ταχύτητα άξονα 3-5×) |
| Πλευρικές ζώνες | Σχεδόν πάντα παρόν (±1×) | Μπορεί να είναι ή να μην είναι παρόν |
| Μοτίβο πλευρικής ζώνης | Πολύ κανονικές, καθαρές αποστάσεις | Λιγότερο τακτικό εάν υπάρχει |
| Περιστατικό | Λιγότερο συχνές (~25% βλαβών) | Τα πιο συνηθισμένα (~40% βλαβών) |
Πρόοδος και σοβαρότητα
Στάδια Ανάπτυξης Ελαττωμάτων
- Μύηση: Μικροσκοπικές ρωγμές ή σχηματισμοί κοιλοτήτων, μη ανιχνεύσιμοι ακόμη
- Αρχόμενος: Μικρή κορυφή BPFI εμφανίζεται στο φάσμα περιβλήματος (0,1-0,5 g)
- Νωρίς: Καθαρή κορυφή BPFI με 1-2 αρμονικές και πλευρικές ζώνες (0,5-2 g)
- Μέτριος: Πολλαπλές αρμονικές, εμφανείς πλευρικές ζώνες, ορατά θραύσματα κατά την επιθεώρηση (2-10 g)
- Προχωρημένος: Πολύ υψηλό πλάτος, πολυάριθμες αρμονικές, αυξημένο επίπεδο θορύβου (>10 g)
- Αυστηρός: Ο θόρυβος ευρυζωνικής σύνδεσης κυριαρχεί, με αποτέλεσμα να φέρει κοντά σε βλάβη, ενώ η καταστροφική βλάβη είναι επικείμενη.
Εκτίμηση υπολειπόμενης διάρκειας ζωής
- Αρχικό έως πρώιμο: Συνήθως απομένουν 6-18 μήνες
- Πρώιμη έως μέτρια: Απομένουν 3-6 μήνες
- Μέτριο έως Προχωρημένο: Απομένουν 1-3 μήνες
- Προχωρημένο σε Σοβαρό: Ημέρες έως εβδομάδες που απομένουν
- Μεταβλητές: Το πραγματικό χρονοδιάγραμμα εξαρτάται από το φορτίο, την ταχύτητα, τις συνθήκες λειτουργίας και το μέγεθος του ρουλεμάν
Αιτίες των ελαττωμάτων της εσωτερικής φυλής
- Κούραση: Κόπωση υψηλού κύκλου από επαναλαμβανόμενη φόρτωση
- Ακατάλληλη εγκατάσταση: Ζημιά κατά την τοποθέτηση (χτύπημα στην εσωτερική ράγα με σφυρί)
- Ζημιά άξονα: Τραχιά ή κατεστραμμένη επιφάνεια άξονα που προκαλεί τριβή
- Σφιχτή εφαρμογή παρεμβολών: Υπερβολική δύναμη κατά την τοποθέτηση με πίεση
- Λανθασμένη ευθυγράμμιση: Μη ομοιόμορφη φόρτιση που επιταχύνει την κόπωση
- Μόλυνση: Σωματίδια που προκαλούν ζημιά από εσοχή
- Βλάβη λίπανσης: Ανεπαρκής λίπανση που οδηγεί σε επιφανειακή φθορά
Διορθωτικές Ενέργειες
Άμεση απόκριση (με την ανίχνευση)
- Αύξηση της συχνότητας παρακολούθησης (μηνιαία → εβδομαδιαία → ημερησίως καθώς αυξάνεται η σοβαρότητα)
- Προγραμματίστε την αντικατάσταση ρουλεμάν κατά την επόμενη βολική διακοπή λειτουργίας
- Πλάτος τάσης για την πρόβλεψη της υπολειπόμενης ωφέλιμης ζωής
- Αποφύγετε τη λειτουργία σε κρίσιμες ταχύτητες που θα μπορούσαν να επιταχύνουν την αστοχία
Σχεδιασμός αντικατάστασης
- Παραγγελία ανταλλακτικού ρουλεμάν (επιβεβαιώστε το σωστό μοντέλο)
- Σχέδιο για την επιθεώρηση του άξονα (τα ελαττώματα του εσωτερικού δακτυλίου μπορούν να προκαλέσουν ζημιά στον άξονα)
- Διερεύνηση της βασικής αιτίας για την αποφυγή υποτροπής
- Εξετάστε το ενδεχόμενο βελτίωσης των προδιαγραφών των ρουλεμάν σε περίπτωση πρόωρης αστοχίας.
Η ανίχνευση BPFI μέσω ανάλυσης κραδασμών αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο της παρακολούθησης της κατάστασης των ρουλεμάν. Η χαρακτηριστική κορυφή υψηλής συχνότητας με πλευρικές ζώνες 1× παρέχει σαφή ένδειξη των εσωτερικών ελαττωμάτων του δακτυλίου, επιτρέποντας έγκαιρες ενέργειες συντήρησης που αποτρέπουν καταστροφικές βλάβες στα ρουλεμάν και σχετικές δευτερογενείς ζημιές σε άξονες και περιβλήματα.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 