Mikä on BPFO? Pallon läpivirtaustaajuus ja ulkokehän selitys • Kannettava tasapainotin, värähtelyanalysaattori "Balanset" murskainten, puhaltimien, multainten, puimureiden ruuvien, akseleiden, sentrifugien, turbiinien ja monien muiden roottorien dynaamiseen tasapainottamiseen Mikä on BPFO? Pallon läpivirtaustaajuus ja ulkokehän selitys • Kannettava tasapainotin, värähtelyanalysaattori "Balanset" murskainten, puhaltimien, multainten, puimureiden ruuvien, akseleiden, sentrifugien, turbiinien ja monien muiden roottorien dynaamiseen tasapainottamiseen

Mikä on BPFO? Pallon syöttötiheyden ulkokuori selitettynä

Julkaisija: admin, ,

BPFO:n ymmärtäminen – Pallonsyöttötaajuus ulkokentässä

Määritelmä: Mikä on BPFO?

BPFO (Pallon syöttötaajuus, ulkorata) on yksi neljästä perusperiaatteesta laakerivikataajuudet joka osoittaa nopeuden, jolla vierintäelementit (kuulat tai rullat) kulkevat vierintälaakerin ulkokehän vian yli. Kun ulkokehässä on lohkeama, halkeama, kuoppa tai muu vika, jokainen vierintäelementti osuu vikaan ohittaessaan, mikä aiheuttaa toistuvan iskun, joka synnyttää tärinä BPFO-taajuudella.

BPFO on diagnostisesti tärkein laakeritaajuus, koska ulkokehän viat ovat yleisin laakerivauriotyyppi ja aiheuttavat noin 401 TP3T:tä kaikista vierintälaakerin vioista. BPFO-piikkien havaitseminen värähtelyspektreissä mahdollistaa ulkokehän ongelmien tunnistamisen varhaisessa vaiheessa ennen laakerin vikaantumista.

Matemaattinen laskelma

Kaava

BPFO lasketaan laakerin geometrian ja akselin nopeuden avulla:

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

Muuttujat

  • N = Laakerin vierintäelementtien (kuulien tai rullien) lukumäärä
  • n = Akselin pyörimistaajuus (Hz) tai nopeus (RPM/60)
  • Bd = Pallon tai rullan halkaisija
  • Päivämäärä = Jakohalkaisija (ympyrän halkaisija vierintäelementtien keskipisteiden läpi)
  • β = Kosketuskulma (tyypillisesti 0° radiaalikuulalaakereille, 15–40° kulmakosketuskulmalle)

Yksinkertaistettu approksimaatio

Nollakosketuskulman omaaville laakereille (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Tyypillisille laakereille, joiden Bd/Pd ≈ 0,2, tämä antaa BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Nyrkkisääntö: BPFO ≈ 60% (kuulien lukumäärä × akselin taajuus)

Tyypilliset arvot

  • Laakereille, joissa on 8–12 vierintäelementtiä: BPFO, tyypillisesti 3–5 × akselin nopeus
  • Esimerkki: 10-kuulalaakeri nopeudella 1800 RPM (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (3,6 × akselin nopeus)

Fyysinen mekanismi

Miksi ulkorodun viat aiheuttavat BPFO:ta

Ulkokehä on useimmissa laakereissa paikallaan pysyvä ja kiinnitetty koteloon:

  1. Ulkokehän kiinteässä kohdassa on vika (lohkeama, kuoppa)
  2. Häkin pyöriessä se kuljettaa vierintäelementtejä laakerin ympärillä
  3. Jokainen vierintäelementti kulkee vuorollaan vikakohdan yli
  4. Kun pallo osuu vikaan, tapahtuu pieni isku tai "naksahdus"
  5. N vierintäelementillä vika osuu N kertaa häkin kierrosta kohden
  6. Koska häkki pyörii noin 0,4 × akselin nopeudella ja jokainen kuula osuu kerran häkin kierrosta kohden, kokonaisiskunopeus = N × häkin taajuus ≈ BPFO

Iskun ominaisuudet

  • Jokainen isku on lyhyt (mikrosekuntien kesto)
  • Vaikutukset ovat jaksollisia BPFO-taajuudella
  • Iskuenergia herättää korkeataajuisia resonansseja laakerirakenteessa
  • Toistuva luonne luo selkeitä spektrihuippuja

Tärinäprofiili Spectrassa

Standard FFT -spektrissä

  • Ensisijainen huippu: BPFO-taajuudella
  • Harmoniat: Arvoilla 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (osoittaa vian vakavuuden)
  • Sivunauhat: Saattaa sisältää ±1× sivukaistat, jos ulkokehä voi pyöriä hieman tai kuormitusalueen vaihtelun vuoksi
  • Amplitudi: Lisääntyy vian levitessä

Kirjekuorispektrissä

  • BPFO-piikki paljon selkeämpi ja amplitudiltaan suurempi kuin tavallisessa FFT:ssä
  • Yliaallot näkyvästi esillä
  • Varhainen havaitseminen mahdollista (viat havaittavissa kuukausia aikaisemmin)
  • Vähemmän häiriöitä matalataajuisesta tärinästä

Tyypillinen amplitudin eteneminen

  • Alkuvaihe: 0,1–0,5 g (kirjekuori), tuskin havaittava
  • Varhainen: 0,5–2 g, selkeä BPFO-piikki, jossa 1–2 harmonista yliaaltoa
  • Kohtalainen: 2–10 g, useita harmonisia, sivukaistoja esiintyy
  • Edistynyt: >10 g, lukuisia harmonisia yliaaltoja, kohonnut kohinataso

Miksi ulkorotuiset viat ovat yleisimpiä

Ulkorodun epäonnistumiset ovat yleisiä useista syistä:

Kuorman pitoisuus

  • Tyypillisessä vaakasuorassa akselin asennossa kuormitusalue on alhaalla
  • Pohjassa oleva ulkokehä kantaa suurimman osan kuormasta
  • Saman ulkokehän osan jatkuva kuormitus kiihdyttää väsymistä
  • Sisärengas pyörii ja jakaa kuorman koko kehälle

Asennusjännitykset

  • Koteloon painettu ulkokehä voi vaurioitua asennusvaiheessa
  • Puristussovitteet luovat jäännösjännityksiä
  • Virheellinen asennus (virheellinen kohdistus, viritys) vahingoittaa ulkokehää

Saastumisvaikutukset

  • Hiukkaset tulevat laakeriin ulkokehän kautta
  • Saastuminen keskittyy ulompaan rotualueeseen
  • Hiukkaset uppoutuvat pehmeämpään ulkokuoren materiaaliin

Diagnostinen merkitys

Korkea diagnostinen luotettavuus

BPFO on yksi luotettavimmista diagnostisista indikaattoreista:

  • Taajuus on tarkasti laskettavissa ja yksilöllinen kullekin laakerityypille
  • Ei todennäköisesti sekoiteta muiden koneiden taajuuksiin
  • Selkeä etenemismalli vian pahentuessa
  • Hyvin ymmärretty suhde amplitudin ja vian koon välillä

Vakavuusarviointi

  • Harmonien lukumäärä: Enemmän harmonisia = kehittyneempi vika
  • Huippuamplitudi: Suurempi amplitudi = suurempi vika-alue
  • Sivukaistan läsnäolo: Laajat sivukaistat viittaavat modulaatioon, usein kuormitusvyöhykkeen vaihtelusta johtuen
  • Melutaso: Kohonnut melutaso viittaa laajalle levinneeseen pinnan heikkenemiseen

Suhde muihin laakeritaajuuksiin

BPFO vs. BPFI

  • BPFI (sisälaakerikehä) aina korkeampi taajuus kuin BPFO samalla laakerilla
  • Tyypillinen suhde: BPFI/BPFO ≈ 1,6–1,8
  • Jos molemmat esiintyvät, se viittaa useisiin vikoihin (edistynyt vika)
  • BPFO on aluksi yleisempi; BPFI voi kehittyä toissijaisena vauriona

Sivukaistat 1× nopeudella

  • Ulkokehän ollessa paikallaan pieni liike mahdollinen
  • Löysä laakerin sovitus sallii ulkokehän liikkua hieman tai pyöriä
  • Kuormitusalueen vaihtelu roottorin kiertoradan aikana luo amplitudimodulaatiota
  • Tuloksena on ±1× sivukaistat BPFO-piikin ympärillä

Käytännön seurantastrategia

Rutiiniseuranta

  • Kuukausittainen tai neljännesvuosittainen vaippakuoren analyysi jokaisessa laakeripaikassa
  • Automaattinen BPFO-huippujen tunnistus ja trendin muodostus
  • Hälytys asetettu 2–3 × perusviivan amplitudiin
  • Trendaa historiatietoja vika-ajan ennustamiseksi

Vahvistustestit

Kun BPFO havaitaan:

  • Varmista, että taajuus vastaa laskettua arvoa (±5%:n sisällä)
  • Tarkista harmonisten yliaaltojen varalta (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Etsi tyypillinen sivukaistakuvio
  • Vertaa muihin saman koneen laakereihin (tulisi olla ainoastaan viallisen laakerin ominaisuus)
  • Lisää seurantatiheyttä viikoittaiseen tai päivittäiseen

BPFO:n havaitseminen ja valvonta on yksi menestyneimmistä värähtelyanalyysin sovelluksista ennakoivassa kunnossapidossa, sillä se estää laakerivikoja ja mahdollistaa kuntoon perustuvia vaihtostrategioita, jotka optimoivat sekä laitteiden luotettavuuden että kunnossapitokustannukset.

← Takaisin päähakemistoon

Luokat:
WhatsApp