Laakerivikojen esiintymistiheyksien ymmärtäminen
Määritelmä: Mitä ovat laakerivikataajuudet?
Laakerivikojen taajuudet (joita kutsutaan myös laakerivikataajuuksiksi tai ominaistaajuuksiksi) ovat spesifisiä tärinä taajuudet, jotka syntyvät, kun laakerin vierintäelementit (kuulat tai rullat) ohittavat laakerin vikojen tai itse vierintäelementtien vikoja, kuten halkeamia, lohkeamia tai kuoppia. Nämä taajuudet ovat matemaattisesti ennustettavissa laakerin geometrian ja akselin pyörimisnopeuden perusteella, mikä tekee niistä korvaamattomia diagnostisia indikaattoreita vikojen varhaiseen havaitsemiseen. laakeriviat.
Näiden taajuuksien ymmärtäminen ja tunnistaminen värähtelyanalyysi mahdollistaa huoltohenkilöstön havaita laakeriongelmat kuukausia ennen kuin ne ilmenisivät lämpötilan nousun, melun tai katastrofaalisen vian vuoksi, mikä mahdollistaa suunnitellun huollon ja estää kalliita suunnittelemattomia seisokkeja.
Neljä perustavanlaatuista vikataajuutta
Jokaisella vierintälaakerilla on neljä ominaisvikataajuutta, joista jokainen vastaa erityyppistä vikaa:
1. BPFO – Pallonsyöttötaajuus, ulkokenttä
Nopeus, jolla vierintäelementit ohittavat ulkokehän kiinteän pisteen:
- Fyysinen merkitys: Jos ulkokehässä on vika, jokainen vierintäelementti osuu siihen ohi kulkiessaan, mikä aiheuttaa toistuvan iskun.
- Tyypillinen arvo: 3–5 × akselin nopeus useimmille laakereille
- Kaava: BPFO = (N × n / 2) × (1 + (Bd/Pd) × cos β)
- Yleisimmät: Ulkokehän viat ovat yleisin laakerivauriotapa
- Kuormitusalueen vaikutus: Kiinteä ulkokehä tarkoittaa, että vika on vakiopaikallaan kuormaan nähden
2. BPFI – Pallonsyöttötiheys, sisäkilpailu
Nopeus, jolla vierintäelementit ohittavat sisärenkaan kiinteän pisteen:
- Fyysinen merkitys: Sisärengas pyörii akselin mukana, joten jokainen vierintäelementti osuu sisärenkaan vikaan niiden ohittaessa
- Tyypillinen arvo: 5–7 × akselin nopeus useimmille laakereille
- Kaava: BPFI = (N × n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
- Korkeampi kuin BPFO: Aina korkeampi taajuus kuin BPFO samalla laakerilla
- Sivunauhat: Näyttää lähes aina 1× sivunauhat kuormitusvyöhykkeen moduloinnin vuoksi
3. BSF – Pallon pyörimistaajuus
Oman akselinsa ympäri pyörivän vierintäelementin pyörimistaajuus:
- Fyysinen merkitys: Jos vierintäelementissä on vika, se vaikuttaa molempiin vierintäpyöriin tällä taajuudella.
- Tyypillinen arvo: 1,5–3 × akselin nopeus
- Kaava: BSF = (Pd / Bd) × (n / 2) × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
- Vähiten yleinen: Vierintäelementin viat ovat harvinaisempia kuin vierintälaakerin viat
- Monimutkainen kuvio: Vika koskettaa molempia rotuja, mikä luo monimutkaisen värähtelyjäljen
4. FTF – Perusjunien vuorotaajuus
Laakerihäkin (pidikkeen) pyörimistaajuus:
- Fyysinen merkitys: Häkin pyörimisnopeus, joka kantaa vierintäelementtejä laakerin ympärillä
- Tyypillinen arvo: 0,35–0,45 × akselin nopeus (synkroninen)
- Kaava: FTF = (n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
- Häkkien viat: Kuluneet tai vaurioituneet häkit virittävät tätä taajuutta
- Epävakauden ilmaisin: Voi esiintyä myös laakerin aiheuttamien roottorin epävakauksien aikana
Kaavamuuttujien selitys
Vikataajuuskaavoissa käytetään seuraavia laakerin geometrisia parametreja:
- N = Vierintäelementtien (kuulien tai rullien) lukumäärä
- n = Akselin pyörimistaajuus (Hz) tai nopeus (RPM)
- Bd = Pallon tai rullan halkaisija
- Päivämäärä = Jakohalkaisija (ympyrän halkaisija vierintäelementtien keskipisteiden läpi)
- β = Kosketuskulma (kuorman suunnan ja laakerin akselin välinen kulma, tyypillisesti 0–40°)
Useimmat värähtelyanalyysiohjelmistot sisältävät laakeritietokantoja, joihin nämä parametrit on laskettu valmiiksi tuhansille laakerimalleille.
Miten vikataajuudet näkyvät värähtelyspektreissä
Perusulkonäkö
Kun laakeriin tulee vika:
- Ensisijainen huippu: Vikataajuus näkyy selkeänä huippuna taajuusspektri
- Harmoniat: Vian pahentuessa esiintyy useita harmonisia yliaaltoja (2×, 3×, 4×) vikataajuudesta.
- Sivunauhat: Sisärenkaan ja vierintäelimen vikojen osalta 1× sivukaistat vikataajuuden ympärillä ovat yleisiä
- Amplitudin kasvu: Vikataajuuden amplitudi kasvaa vian edetessä
Sivukaistakuviot
Sivuvyöhykkeet tarjoavat tärkeää diagnostista tietoa:
- Sisäisen rodun viat: BPFI ±1×, ±2× sivunauhoilla (vika pyörii kuormitusalueella/ulkopuolella)
- Ulkopuolisen rodun viat: BPFO:lla voi olla 1 × sivunauhat, jos ulkokehä voi pyöriä hieman
- Vierintäelementin viat: BSF sivukaistoilla FTF-välein (häkkitaajuusmodulaatio)
- Sivukaistaväli: Tunnistaa, mikä komponentti on viallinen
Varhainen vs. myöhäinen vaihe
- Varhainen vaihe: Pienet piikit, jotka ovat juuri ja juuri kohinatason yläpuolella, saattavat vaatia kirjekuorianalyysi havaita
- Keskivaikea vaihe: Selkeät piikit harmonisilla ja sivukaistoilla standardi-FFT:ssä
- Edistynyt vaihe: Erittäin suuri amplitudi, lukuisia harmonisia, laajakaistainen kohinan kasvu
- Myöhäinen vaihe: Spektri muuttuu kaoottiseksi, kohinataso nousee ja piikit ovat lukuisia
Havaitsemistekniikat
Standardi FFT-analyysi
- Laske FFT värähtelysignaalista
- Etsi huippuja lasketuilla laakeritaajuuksilla
- Tehokas kohtalaisiin tai pitkälle edenneisiin vikoihin
- Saattaa jäädä huomaamatta kohinaan hautautuneet varhaisvaiheen viat
Kirjekuorianalyysi (tehokkain)
Kirjekuorianalyysi (demodulointi) on laakerivikojen havaitsemisen kultainen standardi:
- Suodattaa pois matalataajuisen, korkeaenergisen värähtelyn (esim. epätasapainosta johtuvan)
- Keskittyy laakerivikojen aiheuttamiin korkeataajuisiin vaikutuksiin
- Voi havaita viat 6–12 kuukautta aikaisemmin kuin tavallinen FFT
- Vaippaverhospektri näyttää selvästi vikataajuudet ja -kuviot
Aika-aluetekniikat
- Iskupulssimenetelmä (SPM): Havaitsee iskuenergian vioista
- Huippukerroin: Huipun ja RMS:n suhde kasvaa iskun myötä
- Kurtoosi: Impulsiivisuuden tilastollinen mitta, herkkä laakerivaurioille
Käytännön sovellus
Diagnostinen toimenpide
- Tunnista laakeri: Määritä laakerin malli ja sijainti
- Laske taajuudet: Käytä laakerigeometriaa BPFO:n, BPFI:n, BSF:n ja FTF:n laskemiseen (tai hae tietokannasta)
- Kerää tärinätietoja: Mittaa laakeripesästä kiihtyvyysanturi
- Analysoi spektri: Etsi laskettuja taajuuksia FFT- tai verhokäyräspektristä
- Vahvista diagnoosi: Tarkista vikatyypin mukaiset harmoniset ja sivukaistat
- Vakavuuden arviointi: Amplitudi ja harmoninen sisältö osoittavat vian etenemisvaiheen
- Suunnitelmatoimenpide: Aikatauluta laakerin vaihto vakavuuden ja laitteen kriittisyyden perusteella
Esimerkkidiagnoosi
Moottori, jossa on SKF 6308 -laakeri ja jonka nopeus on 1800 rpm (30 Hz):
- Lasketut taajuudet: BPFO = 107 Hz, BPFI = 173 Hz, BSF = 71 Hz, FTF = 12 Hz
- Havaittu kirjekuorispektrissä: Huippu 173 Hz:ssä, harmoniset yliaallot 346 Hz:ssä ja 519 Hz:ssä
- Sivunauhat: ±30 Hz:n sivukaistat noin 173 Hz:n huipun ympärillä
- Diagnoosi: Sisäkiskon vika vahvistettu (BPFI 1× sivukaistalla)
- Toiminto: Aikatauluta laakerin vaihto 2–4 viikon kuluessa amplitudin perusteella
Ennakoivan kunnossapidon merkitys
- Ennakkovaroitus: Havaitse viat 6–24 kuukautta ennen vikaantumista
- Spesifinen diagnoosi: Tunnista, mikä laakerin osa on vaurioitunut
- Trendien seuranta: Seuraa vikojen taajuuksien amplitudeja jäljellä olevan käyttöiän ennustamiseksi
- Suunniteltu huolto: Aikatauluta vaihdot sopivana seisokkina
- Estä toissijaiset vauriot: Vaihda laakeri ennen kuin se aiheuttaa vakavan vian ja vahingoittaa akselia, koteloa tai muita komponentteja
- Kustannussäästöt: Vältä hätäkorjaukset, tuotantotappiot ja sivuvahingot
Laakerivikataajuudet ovat tehokkaimpia diagnostisia työkaluja värähtelyanalyysissä. Niiden matemaattinen ennustettavuus yhdistettynä nykyaikaisiin vaippa-analyysitekniikoihin mahdollistaa laakerivikojen luotettavan havaitsemisen varhaisessa vaiheessa ja muodostaa tehokkaiden ennakoivien huolto-ohjelmien kulmakiven pyöriville laitteille.
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 