FTF-i mõistmine — rongi baassagedus
FTF (Põhivõnkesagedus – mida nimetatakse ka puurisageduseks või kinnitussageduseks) on üks neljast põhilisest laagririkete sagedused. See näitab laagri korvi pöörlemiskiirust (separator või hoidik, mis hoiab veeremiselemente paigas ja tagab nende ühtlase vahekauguse). Puur liigub laagri ümber, kandes veeremiselemente endaga kaasa, tehes ühe pöörde ajaga, mis kulub kogu veeremiselementide komplektil ühe ringi läbimiseks veeremisteedel. FTF on neljast laagri sagedusest madalaim – tavaliselt 0,35× kuni 0,48× võlli kiirusest, ja seetõttu alati subsünkroonne. Kuigi puuridefektid ise on haruldased, on FTF diagnoosimisel oluline, kuna modulatsioonisagedus, mis tekitab külgribad teiste kandevõnkesageduste ümbruses, eriti BSF.
1. Mõiste: mida tähendab FTF
Igal veerelaagril on puur, mis hoiab kuule või rulle taskutes ja juhib neid sisemise ja välimise rõngasvahe ringis ringi. Kui sisemine rõngas pöörleb koos võlliga, veab see veeremiselemente endaga kaasa ning puur liigub nende ühise tiirlemiskiirusega. Kuna see orbiitkiirus on ligikaudu paikse välimise rõnga (null) ja pöörleva sisemise rõnga (võlli kiirus) keskmine, liigub puur vaid umbes 40% võlli kiirusest. See orbiitkiirus on põhiline rongi sagedus – laagri aeglaseim ja sujuvam rütm, mis on aga veeremiselementide rikete diagnoosimise aluseks.
2. Matemaatiline arvutus
Valem
FTF arvutatakse välja laagri geomeetria ja võlli pöörlemiskiiruse alusel. Rangelt võttes on tegemist puuri pöörlemiskiirusega, vaadelduna pöörleva siseringi suhtes; kui välimine ring on paigal ja sisering pöörleb, on see:
FTF = (n / 2) × [1 − (Bd / Pd) × cos β]
Muutujad
- n = võlli pöörlemissagedus hertsides (st pöördeid minutis jagatud 60-ga).
- Bd = kuuli või rulliku läbimõõt.
- Pd = sammdiameeter (ringi läbimõõt, mis läbib veeremiselementide keskpunktid).
- β = kontaktnurk.
Lihtsustatud vorm
Kontaktnurgaga null (β = 0°, cos β = 1) laagrite puhul:
- FTF ≈ (n / 2) × [1 − Bd / Pd]
- Tüüpilise laagri puhul, mille puhul Bd/Pd ≈ 0,2, annab see tulemuseks FTF ≈ 0,4 × n.
- Üldreegel: FTF on umbes 0,4× võlli pöörlemiskiirus – 40% võlli sagedusest.
Tüüpiline vahemik
- FTF jääb tavaliselt vahemikku 0,35×–0,48× võlli pöörlemiskiirusest, sõltuvalt geomeetriast.
- Näide: pöörlemiskiirusel 1800 p/min (30 Hz) on FTF ≈ 12 Hz (0,4× võlli pöörlemiskiirus).
- See on alati alasünkroonne (alla 1× töökiiruse).
- See on neljast kandva murrangu sagedusest madalaim.
Need arvutused on osa igast laagrite defektide uuringust; a laagrite defektide esinemissageduse kalkulaator arvutab FTF-i koos BPFO, BPFI ja BSF-iga otse geomeetria põhjal, mis on palju kiirem ja vähem veaprobleemidele altis kui valemi käsitsi arvutamine iga masina laagri jaoks eraldi.
3. Füüsikaline tähtsus
Puuri liikumine
Puuride pöörlemist määravad need kandvad veeremiselemendid:
- Veeremiselemendid veerevad sisemise ja välimise rõngasraja vahel libisemata.
- Puur liigub veeremiskeskmete keskmise kiirusega.
- See kiirus on ligikaudu keskpunktiks paikse välimise rõngasosa (0) ja pöörleva sisemise rõngasosa (võlli pöörlemiskiirus) vahel.
- Seega pöörleb puur umbes 40% võlli pöörlemiskiirusest.
Just see väike kõrvalekalle täpsest 0,5× suhtest – ning asjaolu, et tegelikud hammasrattad võivad pisut libiseda – ongi põhjus, miks FTF ei ole jooksukiiruse suhtes ratsionaalne ega lange kunagi täpsele harmoonilisele sagedusele.
Puuri funktsioon
- Vahed: tagab veeremiselementide vahel ühtlase vahekauguse.
- Juhtimine: hoiab iga veeremiselemendi õigel orbiidil.
- Määrimine: aitab määrdeainet laagris ühtlaselt jaotada.
- Eraldamine: võimaldab vältida külgnevate veeremiselementide omavahelist hõõrdumist.
4. Kui FTF ilmub vibratsioonispektrites
Otsesed puuridefektid
Esmane FTF-piik ilmub siis, kui puur ise on kahjustatud:
- Purunenud puur: murtud või pragunenud puurikonstruktsioon.
- Kulunud pesad: liiga suur vahekaugus puuri ja veeremiselementide vahel.
- Puuri hõõrumine: puur, mis puutub kokku rullikute või tihenditega.
- Sagedus: otsene FTF-piik, millel on sageli ka harmoonilised komponendid.
- Haruldus: Ainult puuriga seotud defektid on haruldased, moodustades alla 5% laagrite riketest.
Külgribamodulatsioonina (levinum kasutusviis)
Palju sagedamini ilmneb FTF pigem BSF ümber asuva külgriba vahekaugusena kui iseseisva piigina:
- Kui veeremiselemendis esineb defekt, on BSF aktiivne.
- Defektse kuuli löögijõud suureneb ja väheneb, kui see liigub koormusvööndisse ja sealt välja.
- See kõikumine esineb puuri orbitaalsagedusel – FTF.
- Selle tulemusena tekivad külgribad sagedustel BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, BSF ± 3×FTF jne.
- See muster on veeremielementide defektide usaldusväärne diagnostiline tunnusmärk, mida täpsustab ümbriskõvera analüüs.
Laagri ebastabiilsuse korral
- Laagrite põhjustatud ebastabiilsusest tingitud sub-sünkroonne vibratsioon võib ilmneda FTF lähedal.
- See võib viidata ebapiisavusele eelkoormus või liigne laagri kliirens.
- Seda eristab tõelisest puuridefektist selle iseloom – see on pidev ja laiaulatuslik, mitte aga kahjustatud puuri puhul esinev diskreetne ja korduv kokkupõrge.
5. Puuri defektide diagnoosimine
Puuriprobleemide sümptomid
- FTF-sageduse tipp vibratsioonispekter.
- Harmoonilised moonutused sagedustel 2×FTF, 3×FTF ja kõrgemal.
- Amplituud, mis on pigem ebastabiilne või muutuv kui ühtlane.
- Paljudel juhtudel kostab selget klõpsu või kolksumist.
- Aeg-ajalt esinevad mõjud, mis on mõnikord nähtavad aja lainekuju.
Puuri defektide põhjused
- Ebaõige määrimine: ebapiisav määrimine, mis põhjustab puuri kulumist.
- Kiire töö: liigne tsentrifugaaljõud puuril.
- Saastumine: osakesed, mis kahjustavad puuri materjali või selle taskusid.
- Ülekuumenemine: korpuse materjali termiline deformatsioon või pehmenemine.
- Väsimus: suursageduslik väsimus õhukestes võreosades.
- Paigaldamisel tekkinud kahjustused: paigaldamise käigus painutatud või mõlkunud puur.
6. Praktiline tähtsus ja seos teiste kandevsagedustega
FTF kui diagnostiline marker
FTF peamine praktiline väärtus seisneb selles, et see piirab külgribade vahekaugust:
- 1× külgribad: viitavad sisemistele defektidele (modulatsioon telje pöörlemise tagajärjel, kui defekt läbib koormusvööndit).
- FTF külgribad: viitavad veeremielementide defektidele (modulatsioon, mis tuleneb puuri orbiitliikumisest).
- Mustertuvastus: Juba külgribade vahekaugusest on sageli võimalik defekti tüüp ühe pilguheiduga kindlaks teha.
- Täpsem diagnoos: FTF-i mõistmine võimaldab analüütikul tõlgendada muidu segadust tekitavat suunaspektrit õigesti.
Automatiseeritud diagnostikas
- Kaasaegsed analüsaatorid arvutavad kõik neli suunasagedust automaatselt suunamudeli põhjal.
- Tarkvara märgib tippväärtusi indeksitel BPFO, BPFI, BSF ja FTF.
- Automaatne külgribade tuvastamine kasutab otsinguvahena FTF-i ja 1×.
- Raskusastet hinnatakse maksimaalse amplituudi ja harmoonilise koostise alusel.
Sagedushierarhia
Neli esinevat sagedust suurusjärjekorras kasvavas järjekorras:
- Madalaim: FTF (≈ 0,4× võlli pöörlemiskiirus).
- Madal–keskmine: BSF (≈ 2–3 korda võlli pöörlemiskiirus).
- Keskmine: BPFO (≈ 3–5 korda võlli pöörlemiskiirus).
- Kõrgeim: BPFI (≈ 5–7 korda võlli pöörlemiskiirus).
Matemaatilised seosed
- Kõik neli sagedust tulenevad samast laagri geomeetriast.
- Kui teada on üks sagedus ja suuna tüüp, saab ülejäänud väärtused tagasi arvutada.
- Nende vahelised suhted on konkreetse laagrimudeli puhul kindlaks määratud, mis tagab sisseehitatud ristkontrolli.
- Eelkõige kehtib Z-rullelementidega laagri puhul, et BPFO + BPFI = Z × võlli pöörlemiskiirus ja BPFO = Z × FTF – need on kasulikud võrrandid diagnoosi õigsuse kontrollimiseks.
Tegelikus olukorras on need sagedused kasulikud vaid juhul, kui teie seade suudab neid masina tegelikul töökiirusel selgelt eristada. Näiteks selline kaasaskantav kahekanaliline analüsaator nagu Balanset-1A salvestab spektri ja ajalise lainekuju otse seadme enda väljunditest, mistõttu on võimalik kohapeal tuvastada aeglane FTF-rütm ja selle poolt tekitatud BSF ± FTF külgribade perekond – ning juhul, kui põhjuseks osutub liigne tasakaalustamatus pigem laagri koormus kui tõeline puurikonstruktsiooni viga, mis parandati kohe kohapeal. Et enne töö alustamist kaardistada iga laagri heli spektrile, sisestage laagri geomeetria laagrite defektide esinemissageduse kalkulaator ning kuvada ennustatud FTF-, BSF-, BPFO- ja BPFI-jooned.
FTF võib küll olla laagri rikke sagedustest madalaim ja harva esinev, kuid see ei tähenda sugugi, et see oleks ebaoluline. Tema roll veeremiselementide defektide modulatsioonisagedusena ning asjaolu, et see võib aeg-ajalt viidata tõsistele puurikambri probleemidele, muudab FTF-i põhjaliku mõistmise hädavajalikuks laagri seisundi täieliku ja täpse hindamise seisukohalt.
