Qu'est-ce que la BSF ? Fréquence de rotation des billes dans le diagnostic des roulements • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors. Qu'est-ce que la BSF ? Fréquence de rotation des billes dans le diagnostic des roulements • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors.

Qu'est-ce que la BSF ? Fréquence de rotation des billes dans le diagnostic des roulements

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Comprendre la fréquence de rotation de la balle (BSF)

Définition : Qu'est-ce que BSF ?

BSF (La fréquence de rotation de la bille, également appelée fréquence de rotation de l'élément roulant) est l'une des quatre fréquences fondamentales fréquences de défaut des roulements Cette vitesse représente la vitesse de rotation d'un élément roulant (bille ou rouleau) tournant autour de son axe. Lorsqu'un élément roulant présente un défaut de surface, tel qu'un éclatement, une fissure ou une inclusion, ce défaut impacte les bagues intérieure et extérieure deux fois par tour, créant des impacts périodiques à la fréquence BSF.

La BSF est la moins fréquemment observée parmi les quatre fréquences de roulement, car les défauts des éléments roulants sont relativement rares par rapport aux défauts des chemins de roulement, ne représentant qu'environ 10 à 15% des défaillances de roulements. Cependant, lorsqu'elle est présente, la BSF produit une anomalie particulière et complexe. vibration signature qui peut être identifiée par un examen attentif analyse des vibrations.

calcul mathématique

Formule

Le BSF est calculé à l'aide de la géométrie du roulement et de la vitesse de l'arbre :

  • BSF = (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]

Variables

  • Pd = Diamètre primitif (diamètre du cercle passant par les centres des éléments roulants)
  • Bd = Diamètre de la bille ou du rouleau
  • n = Fréquence de rotation de l'arbre (Hz) ou vitesse (RPM/60)
  • β = Angle de contact

Formulaire simplifié

Pour les roulements à angle de contact nul (β = 0°) :

  • BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
  • Pour des roulements typiques avec Bd/Pd ≈ 0,2, cela donne BSF ≈ 2,4 × n
  • Règle empirique : BSF généralement 2 à 3 fois la vitesse de l'arbre

Valeurs typiques

  • Le BSF varie généralement de 1,5 × à 3 × la vitesse de l'arbre
  • Inférieur aux deux BPFI et BPFO
  • Plus haut que FTF (fréquence de la cage)
  • Exemple : Roulement à 1 800 tr/min (30 Hz) → BSF ≈ 71 Hz (2,4 × vitesse de l’arbre)

Mécanisme physique

Rotation des éléments roulants

Comprendre le BSF nécessite de visualiser le mouvement de l'élément roulant :

  1. L'élément roulant tourne autour du roulement à la fréquence de la cage (~ 0,4 × vitesse de l'arbre)
  2. Simultanément, il tourne sur son propre axe au BSF
  3. La vitesse de rotation dépend du rapport entre le diamètre du terrain et le diamètre de la balle
  4. Chaque rotation complète amène le défaut en contact avec les deux pistes

Double impact par tour

Un défaut sur un élément roulant crée un motif unique :

  • Premier impact : Le défaut frappe la race intérieure
  • Demi-révolution plus tard : Le même défaut (maintenant tourné à 180°) frappe la bague extérieure
  • Résultat: Deux impacts par tour de bille = 2×BSF
  • Fréquence réelle observée : On observe souvent des pics à la fois au BSF et au 2×BSF

Modulation par fréquence de cage

Une complexité supplémentaire découle du mouvement orbital de l'élément roulant :

  • La bille défectueuse traverse la zone de charge une fois par tour de cage
  • La gravité de l'impact est modulée par la charge (élevée dans la zone de charge, faible ailleurs)
  • Crée des bandes latérales à FTF espacement (fréquence de la cage)
  • Motif de bande latérale : BSF ± n×FTF, où n = 1, 2, 3…

Signature vibratoire

Caractéristiques du spectre

  • Pic primaire : À la fréquence BSF ou 2×BSF
  • Bandes latérales FTF : Espacés à des intervalles de fréquence de cage (contrairement aux bandes latérales 1× du BPFI)
  • Harmoniques multiples : 2×BSF, 3×BSF souvent présents
  • Motif complexe : Plus compliqué que les schémas de défauts raciaux
  • Amplitude variable : Peut varier considérablement entre les mesures à mesure que la position de la bille défectueuse dans la zone de charge change

Spectre d'enveloppe

Analyse de l'enveloppe est particulièrement important pour la détection du BSF :

  • Les pics BSF sont souvent plus clairs dans l'enveloppe que la FFT standard
  • La structure de la bande latérale FTF est plus visible
  • Détection précoce possible avant les pics visibles dans le spectre standard

Pourquoi les défauts des éléments roulants sont moins fréquents

Plusieurs facteurs rendent les défauts des éléments roulants relativement rares :

Répartition de la charge

  • Les éléments roulants tournent, répartissant la charge et l'usure sur toute la surface
  • Les courses (en particulier la course extérieure) ont des zones de charge concentrées
  • Une répartition plus uniforme des contraintes retarde la fatigue des éléments roulants

Qualité de fabrication

  • Les balles et les rouleaux bénéficient généralement d'un contrôle de qualité maximal
  • Matériau plus dur et meilleure finition de surface que les chemins de roulement dans de nombreux roulements
  • Moins susceptible d'avoir des défauts matériels

Modèles de stress

  • Contrainte de contact de roulement répartie sur la surface
  • Les courses subissent des contraintes de contact hertziennes maximales plus élevées
  • Les bords et les coins des pistes sont plus sujets à la concentration de contraintes

Défis diagnostiques

Complexité

  • La signature BSF est plus complexe que les défauts de course en raison des bandes latérales FTF
  • Peut être confondu avec d'autres fréquences de machines
  • L'amplitude variable rend la tendance plus difficile
  • Plusieurs balles défectueuses créent des signatures qui se chevauchent

Difficulté de détection

  • Les pics BSF ont parfois une amplitude inférieure à celle des pics de défauts de course pour des tailles de défauts similaires
  • La fréquence peut être inférieure à celle d'autres composants de machines
  • Nécessite de l'expérience pour distinguer les schémas BSF des défauts de race

Diagnostic pratique

Étapes de confirmation

  1. Calculer le BSF : À partir des spécifications des roulements
  2. Recherchez BSF Peak : Spectre d'enveloppe de recherche à la fréquence calculée
  3. Rechercher 2×BSF : Souvent plus fort que le BSF fondamental
  4. Vérifier les bandes latérales FTF : Recherchez les bandes latérales à l'espacement des fréquences de la cage (PAS d'espacement 1×)
  5. Variabilité d'amplitude : L'amplitude du BSF peut varier entre les mesures (caractéristique des défauts de la bille)
  6. Élimination: Éliminez BPFI et BPFO avant de conclure BSF

Lorsque plusieurs balles sont défectueuses

  • Plusieurs boules défectueuses créent des motifs complexes qui se chevauchent
  • Les pics BSF peuvent s'élargir ou afficher plusieurs fréquences proches
  • Indique une détérioration avancée du roulement
  • Remplacement immédiat recommandé

Causes et prévention

Causes courantes des défauts des éléments roulants

  • Inclusions matérielles : Vides internes ou corps étrangers dans la bille/le rouleau
  • Dommages causés par l'installation : Effet Brinell dû aux impacts lors de la manipulation
  • Contamination: Particules dures s'incrustant ou endommageant la surface de la balle
  • Dommages électriques : Arc électrique traversant le roulement, créant des piqûres
  • Faux effet Brinelling : Friction due aux vibrations à l'arrêt
  • Corrosion: L'humidité ou une attaque chimique créant des piqûres de surface

Stratégies de prévention

  • Utilisez des roulements de haute qualité provenant de fabricants réputés
  • Manipulation soigneuse lors de l'installation
  • Contrôle efficace de la contamination (joints d'étanchéité, environnement propre)
  • Une lubrification adéquate prévient la corrosion
  • Isolation électrique pour moteurs avec variateurs de fréquence
  • Isolation des vibrations pendant le stockage et l'expédition

Bien que le BSF soit moins fréquent que le BPFO ou le BPFI, la compréhension de ses caractéristiques permet un diagnostic complet des roulements. Le profil caractéristique des bandes latérales FTF et son potentiel de progression rapide une fois détecté font du BSF un élément essentiel des programmes complets de surveillance de l'état des roulements.

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