बीएसएफ को समझना - बॉल स्पिन आवृत्ति

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परिभाषा: बीएसएफ क्या है?

बीएसएफ (बॉल स्पिन आवृत्ति, जिसे रोलिंग एलिमेंट स्पिन आवृत्ति भी कहा जाता है) चार मौलिक आवृत्तियों में से एक है असर दोष आवृत्तियों यह किसी रोलिंग तत्व (गेंद या रोलर) की अपनी धुरी पर घूमने की घूर्णी गति को दर्शाता है। जब किसी रोलिंग तत्व में कोई सतही दोष होता है, जैसे कि छिलना, दरार या अंतर्वेशन, तो यह दोष रोलिंग तत्व के प्रत्येक चक्कर में आंतरिक और बाहरी दोनों रेसों पर दो बार प्रभाव डालता है, जिससे BSF आवृत्ति पर आवधिक प्रभाव उत्पन्न होते हैं।.

चारों बियरिंग आवृत्तियों में से BSF सबसे कम देखी जाने वाली आवृत्ति है क्योंकि रोलिंग एलिमेंट दोष रेस दोषों की तुलना में अपेक्षाकृत दुर्लभ होते हैं, जो बियरिंग विफलताओं के केवल लगभग 10-15% के लिए ज़िम्मेदार होते हैं। हालाँकि, जब मौजूद होता है, तो BSF एक विशिष्ट और जटिल आवृत्ति उत्पन्न करता है। कंपन हस्ताक्षर जिसे सावधानीपूर्वक पहचाना जा सकता है vibration analysis.

गणितीय गणना

FORMULA

बीएसएफ की गणना बेयरिंग ज्यामिति और शाफ्ट गति का उपयोग करके की जाती है:

• बीएसएफ = (पीडी / 2×बीडी) × एन × [1 - (बीडी/पीडी)² × कॉस² β]

चर

• पी.डी. = पिच व्यास (रोलिंग तत्व केंद्रों के माध्यम से वृत्त का व्यास)
• बीडी = गेंद या रोलर का व्यास
• एन = शाफ्ट घूर्णन आवृत्ति (Hz) या गति (RPM/60)
• β = संपर्क कोण

सरलीकृत प्रपत्र

शून्य संपर्क कोण बीयरिंग के लिए (β = 0°):

• बीएसएफ ≈ (पीडी / 2×बीडी) × एन × [1 – (बीडी/पीडी)²]
• Bd/Pd ≈ 0.2 वाले विशिष्ट बीयरिंगों के लिए, यह BSF ≈ 2.4 × n देता है
• सामान्य नियम: बीएसएफ आमतौर पर 2-3× शाफ्ट गति

विशिष्ट मान

• बीएसएफ आमतौर पर 1.5× से 3× शाफ्ट गति तक होती है
• दोनों से कम बीपीएफआई and बीपीएफओ
• उससे ऊँचा एफटीएफ (पिंजरे की आवृत्ति)
• उदाहरण: 1800 RPM (30 Hz) पर बेयरिंग → BSF ≈ 71 Hz (2.4× शाफ्ट गति)

भौतिक तंत्र

रोलिंग एलिमेंट रोटेशन

बीएसएफ को समझने के लिए रोलिंग तत्व की गति को देखना आवश्यक है:

1. रोलिंग तत्व पिंजरे आवृत्ति (~0.4× शाफ्ट गति) पर बेयरिंग के चारों ओर परिक्रमा करता है
2. इसके साथ ही, यह बीएसएफ पर अपनी धुरी पर घूमता है
3. स्पिन दर पिच व्यास और गेंद व्यास के अनुपात पर निर्भर करती है
4. प्रत्येक पूर्ण स्पिन दोनों रेसों के संपर्क में दोष लाता है

प्रति चक्कर दोहरा प्रभाव

रोलिंग तत्व पर एक दोष एक अद्वितीय पैटर्न बनाता है:

• पहला प्रभाव: दोष आंतरिक जाति पर प्रहार करता है
• आधी परिक्रमा के बाद: वही दोष (अब 180° घूम गया) बाहरी रेस पर हमला करता है
• परिणाम: प्रति गेंद क्रांति में दो प्रभाव = 2×BSF
• वास्तविक आवृत्ति देखी गई: अक्सर बीएसएफ और 2×बीएसएफ दोनों पर चोटियां देखी जाती हैं

पिंजरे आवृत्ति द्वारा मॉड्यूलेशन

रोलिंग तत्व की कक्षीय गति से अतिरिक्त जटिलता उत्पन्न होती है:

• दोषपूर्ण गेंद प्रति पिंजरे चक्कर में एक बार लोड क्षेत्र से गुजरती है
• प्रभाव की गंभीरता लोडिंग द्वारा नियंत्रित होती है (लोड क्षेत्र में उच्च, अन्यत्र कम)
• साइडबैंड बनाता है एफटीएफ (पिंजरे की आवृत्ति) रिक्ति
• साइडबैंड पैटर्न: बीएसएफ ± एन × एफटीएफ, जहां एन = 1, 2, 3…

कंपन हस्ताक्षर

स्पेक्ट्रम विशेषताएँ

• प्राथमिक शिखर: बीएसएफ या 2×बीएसएफ आवृत्ति पर
• एफटीएफ साइडबैंड: पिंजरे आवृत्ति अंतराल पर स्थित (बीपीएफआई के 1× साइडबैंड के विपरीत)
• एकाधिक हार्मोनिक्स: 2×BSF, 3×BSF अक्सर मौजूद होते हैं
• जटिल पैटर्न: नस्ल दोष पैटर्न से भी अधिक जटिल
• परिवर्तनीय आयाम: लोड क्षेत्र में दोषपूर्ण गेंद की स्थिति में परिवर्तन होने पर मापों के बीच काफी भिन्नता हो सकती है

लिफाफा स्पेक्ट्रम

लिफाफा विश्लेषण बीएसएफ की जांच के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है:

• बीएसएफ शिखर अक्सर मानक एफएफटी की तुलना में लिफाफे में अधिक स्पष्ट होते हैं
• FTF साइडबैंड संरचना अधिक दृश्यमान
• मानक स्पेक्ट्रम में दिखाई देने वाली चोटियों से पहले शीघ्र पता लगाना संभव

रोलिंग एलिमेंट दोष कम आम क्यों हैं?

कई कारक रोलिंग तत्व दोषों को अपेक्षाकृत दुर्लभ बनाते हैं:

लोड वितरण

• रोलिंग तत्व घूमते हैं, जिससे भार और घिसाव पूरी सतह पर वितरित हो जाता है
• दौड़ (विशेषकर बाहरी दौड़) में संकेंद्रित भार क्षेत्र होते हैं
• अधिक समान तनाव वितरण रोलिंग तत्वों में थकान को विलंबित करता है

विनिर्माण गुणवत्ता

• गेंदों और रोलर्स को आमतौर पर उच्चतम गुणवत्ता नियंत्रण प्राप्त होता है
• कई बियरिंग्स में रेस की तुलना में अधिक कठोर सामग्री और बेहतर सतह फिनिश
• भौतिक दोष होने की संभावना कम

तनाव पैटर्न

• सतह पर वितरित रोलिंग संपर्क तनाव
• दौड़ में अधिकतम हर्ट्ज़ियन संपर्क तनाव का अनुभव अधिक होता है
• दौड़ के किनारे और कोने तनाव संकेन्द्रण के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं

नैदानिक चुनौतियाँ

जटिलता

• एफटीएफ साइडबैंड के कारण रेस दोषों की तुलना में बीएसएफ हस्ताक्षर अधिक जटिल हैं
• अन्य मशीनरी आवृत्तियों के साथ भ्रमित हो सकता है
• परिवर्तनशील आयाम ट्रेंडिंग को और अधिक कठिन बना देता है
• कई दोषपूर्ण गेंदें अतिव्यापी हस्ताक्षर बनाती हैं

पता लगाने में कठिनाई

• समान आकार के दोष के लिए बीएसएफ शिखर कभी-कभी रेस दोष शिखर की तुलना में कम आयाम वाले होते हैं
• आवृत्ति अन्य मशीनरी घटकों के साथ सीमा में आ सकती है
• बीएसएफ पैटर्न को नस्ल दोषों से अलग करने के लिए अनुभव की आवश्यकता होती है

व्यावहारिक निदान

पुष्टिकरण चरण

1. बीएसएफ की गणना करें: असर विनिर्देशों से
2. बीएसएफ चोटी की तलाश करें: गणना की गई आवृत्ति पर लिफ़ाफ़ा स्पेक्ट्रम खोजें
3. 2×BSF की जांच करें: अक्सर बुनियादी बीएसएफ से भी अधिक मजबूत
4. FTF साइडबैंड सत्यापित करें: पिंजरे आवृत्ति अंतराल पर साइडबैंड देखें (1× अंतराल पर नहीं)
5. आयाम परिवर्तनशीलता: बीएसएफ आयाम माप के बीच भिन्न हो सकता है (गेंद दोषों की विशेषता)
6. उन्मूलन: बीएसएफ पर हस्ताक्षर करने से पहले बीपीएफआई और बीपीएफओ को खारिज करें

जब कई गेंदें ख़राब हो गईं

• कई दोषपूर्ण गेंदें जटिल अतिव्यापी पैटर्न बनाती हैं
• बीएसएफ शिखर विस्तृत हो सकते हैं या आस-पास की कई आवृत्तियाँ दिखा सकते हैं
• उन्नत असर गिरावट को इंगित करता है
• तत्काल प्रतिस्थापन की सिफारिश की गई

कारण और निवारण

रोलिंग तत्व दोषों के सामान्य कारण

• सामग्री समावेशन: गेंद/रोलर में आंतरिक रिक्तियां या विदेशी सामग्री
• स्थापना क्षति: हैंडलिंग के दौरान प्रभावों से ब्रिनेलिंग
• दूषण: गेंद की सतह में कठोर कणों का धंसना या उन्हें नुकसान पहुंचाना
• विद्युत क्षति: बियरिंग से होकर गुजरने वाले विद्युत प्रवाह से गड्ढे बनते हैं
• झूठी ब्राइनलिंग: स्थिर अवस्था में कंपन से झुंझलाहट
• संक्षारण: नमी या रासायनिक हमले से सतह पर गड्ढे बन जाते हैं

रोकथाम रणनीतियाँ

• प्रतिष्ठित निर्माताओं से उच्च गुणवत्ता वाले बीयरिंग का उपयोग करें
• स्थापना के दौरान सावधानीपूर्वक संचालन
• प्रभावी संदूषण नियंत्रण (सील, स्वच्छ वातावरण)
• उचित स्नेहन से जंग को रोका जा सकता है
• VFD ड्राइव वाले मोटरों के लिए विद्युत इन्सुलेशन
• भंडारण और शिपिंग के दौरान कंपन अलगाव

हालाँकि बीएसएफ का सामना बीपीएफओ या बीपीएफआई की तुलना में कम होता है, फिर भी इसकी विशेषताओं को समझने से संपूर्ण बेयरिंग निदान संभव हो जाता है। विशिष्ट एफटीएफ साइडबैंड पैटर्न और एक बार पता चलने पर तेज़ी से प्रगति की संभावना, बीएसएफ को व्यापक बेयरिंग स्थिति निगरानी कार्यक्रमों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाती है।.

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