הבנת FTF - תדירות רכבת בסיסית
הגדרה: מה זה FTF?
FTF (תדירות הרכבת הבסיסית, המכונה גם תדירות כלוב או תדירות ריטיינר) היא אחת מארבע הפונקציות הבסיסיות תדרי תקלות מיסבים, המייצג את מהירות הסיבוב של כלוב המסב (הנקרא גם מפריד או ריטיין) המחזיק את אלמנטי הגלגול במקומם ושומר על המרווח ביניהם. הכלוב מקיף את המיסב, נושא עמו את אלמנטי הגלגול, ומשלים סיבוב אחד בזמן שלוקח לכל אלמנטי הגלגול לנוע סביב המיסב פעם אחת.
FTF הוא התדר הנמוך ביותר מבין ארבעת תדרי המיסבים, בדרך כלל נע בין 0.35× ל-0.48× מהירות הציר (תת-סינכרוני). למרות שהוא הפחות נפוץ בשימוש לגילוי פגמים (פגמי כלוב הם נדירים), ל-FTF תפקיד חשוב כתדר המודולציה שיוצר פסים צדדיים סביב תדרי תקלות מיסבים אחרים, במיוחד BSF.
חישוב מתמטי
נוּסחָה
FTF מחושב באמצעות גיאומטריית המיסב ומהירות הציר:
- FTF = (n / 2) × [1 – (Bd/Pd) × cos β]
משתנים
- n = תדר סיבוב הציר (הרץ) או מהירות (סל"ד/60)
- בד = קוטר כדור או גליל
- פ.ד. = קוטר פסיעה (קוטר המעגל דרך מרכזי אלמנט הגלגול)
- בטא = זווית מגע
טופס פשוט
עבור מיסבים בעלי זווית מגע אפסית (β = 0°):
- FTF ≈ (n / 2) × [1 – Bd/Pd]
- עבור מיסבים אופייניים עם Bd/Pd ≈ 0.2, זה נותן FTF ≈ 0.4 × n
- כלל אצבע: FTF בדרך כלל 0.4× מהירות הציר (40% של תדר הציר)
טווח אופייני
- FTF בדרך כלל 0.35-0.48× מהירות הציר בהתאם לגיאומטריית המיסב
- דוגמה: 1800 סל"ד (30 הרץ) → FTF ≈ 12 הרץ (0.4× מהירות ציר)
- תמיד תת-סינכרוני (פחות מ-1x מהירות ריצה)
- הנמוך ביותר מבין ארבע תדרי המיסוב
משמעות פיזית
תנועת כלוב
סיבוב הכלוב נקבע על ידי אלמנטי הגלגול:
- אלמנטים מתגלגלים מתגלגלים (ללא החלקה) בין הגלגלים הפנימיים והחיצוניים
- הכלוב נע במהירות ממוצעת של מרכזי אלמנט הגלגול
- המהירות היא בערך בנקודת האמצע בין הצינור החיצוני הנייח (0) לבין הצינור הפנימי המסתובב (מהירות הציר)
- לפיכך הכלוב מסתובב במהירות פיר של כ-40%
תפקוד הכלוב
- מרווח: שומר על מרווח אחיד בין אלמנטים מתגלגלים
- הַדְרָכָה: שומר על אלמנטים מתגלגלים במסלול מסלולי תקין
- סִיכָה: עשוי לסייע בחלוקת חומר סיכה
- מונע מגע: מונע מגע של אלמנטים מתגלגלים זה בזה
כאשר FTF מופיע בספקטרום רטט
פגמים ישירים בכלוב
שיאי FTF ראשוניים מופיעים כאשר הכלוב עצמו פגום:
- כלוב שבור: מבנה כלוב שבור או סדוק
- כיסים שחוקים: מרווח יתר בין הכלוב לאלמנטים הגלגוליים
- שפשוף כלוב: גזעים או כלבי ים במגע עם כלובים
- תֶדֶר: שיא FTF ישיר עם הרמוניות
- נְדִירוּת: פגמים בכלוב בלבד אינם שכיחים (< 5% של כשלים)
כאפנון פס צד (נפוץ יותר)
FTF מופיע לרוב כריווח צדדי סביב BSF:
- כאשר קיים פגם ברכיב הגלגול (BSF פעיל)
- חומרת הפגיעה של כדור פגום משתנה ככל שהוא מקיף
- וריאציה מתרחשת בתדר מסלולי כלוב (FTF)
- יוצר פסי צד: BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, BSF ± 3×FTF
- דפוס אבחון עבור פגמים באלמנטים מתגלגלים
בחוסר יציבות מיסבים
- רעידות תת-סינכרוניות כתוצאה מחוסר יציבות הנגרמת על ידי מיסבים עשויות להתרחש ליד FTF
- יכול להצביע על בעיות של עומס מקדים או מרווח מיסבים לא מספק
- ניתן להבחין מפגמים בכלוב על ידי מאפיינים שונים (רציף לעומת פגיעה)
אבחון פגמים בכלוב
תסמינים של בעיות בכלוב
- שיא בתדר FTF ב ספקטרום הרטט
- הרמוניות ב-2×FTF, 3×FTF וכו'.
- לעיתים קרובות משרעת לא יציבה או משתנה
- עשוי להיות מלווה ברעש נשמע (נקישה או רטטו)
- לעיתים נראים בצורה של צורת גל בזמן כפגיעות תקופתיות
גורמים לפגמים בכלוב
- שימון לא תקין: שימון לא מספק גורם לבלאי של הכלוב
- פעולה במהירות גבוהה: כוחות צנטריפוגליים מוגזמים על הכלוב
- נְגִיעוּת: חלקיקים שפוגעים בחומר הכלוב או בכיסים
- התחממות יתר: עיוות תרמי או ריכוך של חומר הכלוב
- עייפות: עייפות מחזורית גבוהה במקטעי כלוב דקים
- נזק להתקנה: הכלוב עקום או ניזוק במהלך ההרכבה
חשיבות מעשית
כסמן אבחוני
הערך האבחוני העיקרי של FTF הוא כריווח צדדי:
- 1× פסים צדדיים: מצביע על פגמים במסילה הפנימית (אפנון על ידי סיבוב הציר)
- פסי צד של FTF: מצביע על פגמים באלמנט הגלגול (אפנון על ידי תנועה מסלולית של הכלוב)
- זיהוי תבניות: ריווח פס צד מזהה באופן מיידי את סוג הפגם
- אבחון מתקדם: הבנת FTF מאפשרת פרשנות נכונה של ספקטרום מיסבים מורכב
באבחון אוטומטי
- מנתחי רעידות מודרניים מחשבים את כל ארבעת התדרים באופן אוטומטי
- התוכנה מזהה שיאים ב-BPFO, BPFI, BSF, FTF
- זיהוי אוטומטי של פס צד באמצעות FTF ו-1× כקריטריוני חיפוש
- חומרה מוערכת על סמך אמפליטודה ותוכן הרמוני
קשר לתדרי נושא אחרים
היררכיית תדירות
ארבעת תדרי המיסוב לפי סדר גודל:
- הנמוך ביותר: FTF (מהירות פיר × 0.4)
- נמוך-בינוני: BSF (מהירות פיר כפול 2-3)
- בֵּינוֹנִי: BPFO (מהירות פיר × 3-5)
- הֲכִי גָבוֹהַ: BPFI (מהירות פיר 5-7×)
קשרים מתמטיים
- כל ארבעת התדרים קשורים דרך גיאומטריית המיסב
- ידיעת תדר אחד וסוג מיסב מאפשרת חישוב של אחרים
- היחסים בין התדרים נשארים קבועים עבור מודל מיסב נתון
- מספק אימות צולב של האבחנה
FTF, למרות שהוא התדירות הנמוכה ביותר והפחות נראית ישירות מבין תדירות תקלות המסב, ממלא תפקיד מכריע באבחון מיסבים. תפקידו כתדר המודולציה לפגמים באלמנט הגלגול והאינדיקציה הפוטנציאלית שלו לבעיות בכלוב המסבים הופכים את הבנת FTF לחיונית להערכת מצב מלאה ומדויקת של המיסב.