बीपीएफआई को समझना - बॉल पास फ्रीक्वेंसी इनर रेस

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परिभाषा: बीपीएफआई क्या है?

बीपीएफआई (बॉल पास आवृत्ति, इनर रेस) चार मूलभूत मानदंडों में से एक है असर दोष आवृत्तियों यह उस दर को दर्शाता है जिस पर रोलिंग तत्व, रोलिंग तत्व बियरिंग की आंतरिक रेस पर किसी दोष के ऊपर से गुजरते हैं। जब घूर्णनशील आंतरिक रेस पर कोई छिलका, दरार या गड्ढा होता है, तो स्थिर रोलिंग तत्व घूमते हुए दोष पर बार-बार टकराते हैं, जिससे आवधिक प्रभाव उत्पन्न होते हैं कंपन बीपीएफआई आवृत्ति पर.

बीपीएफआई की विशेषता यह है कि इसकी आवृत्ति इससे अधिक होती है बीपीएफओ (बाहरी रेस आवृत्ति) और लगभग हमेशा विशिष्ट ±1× प्रदर्शित करता है साइडबैंड आयाम मॉडुलन के कारण, जब दोष बेयरिंग के भार क्षेत्र में अंदर और बाहर घूमता है। ये साइडबैंड एक प्रमुख निदान चिह्नक हैं जो आंतरिक रेस दोषों को अन्य बेयरिंग समस्याओं से अलग करते हैं।.

गणितीय गणना

FORMULA

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

• बीपीएफआई = (एन × एन / 2) × [1 - (बीडी/पीडी) × कॉस β]

चर

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

बीपीएफआई > बीपीएफओ क्यों?

समान बियरिंग के लिए BPFI सदैव BPFO से अधिक होता है क्योंकि:

• आंतरिक रेस शाफ्ट के साथ घूमती है जबकि रोलिंग तत्व पिंजरे की गति (~0.4×) पर परिक्रमा करते हैं
• आंतरिक रेस और रोलिंग तत्वों के बीच सापेक्ष वेग अधिक होता है
• सूत्र दर्शाता है कि BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd] जबकि BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
• BPFI में ऋण चिह्न इसे बड़ा बनाता है (1 में से एक अंश घटाने पर)
• विशिष्ट अनुपात: BPFI/BPFO ≈ 1.6-1.8

विशिष्ट मान

• सामान्य बीयरिंगों के लिए: BPFI आमतौर पर 5-7× शाफ्ट गति
• उदाहरण: 1800 RPM (30 Hz) पर 10-बॉल बेयरिंग → BPFI ≈ 173 Hz (5.8× शाफ्ट स्पीड)

भौतिक तंत्र और लोड ज़ोन मॉड्यूलेशन

घूर्णन दोष

आंतरिक जातिगत दोष एक अनोखी स्थिति पैदा करते हैं:

1. दोष घूर्णनशील आंतरिक दौड़ पर है
2. जैसे-जैसे आंतरिक रेस घूमती है, दोष असर परिधि के चारों ओर घूमता है
3. प्रत्येक रोलिंग तत्व गुजरते समय दोष उत्पन्न करता है (बी.पी.एफ.आई. आवृत्ति)
4. लेकिन प्रभाव की गंभीरता लोड क्षेत्र के सापेक्ष दोष स्थान के आधार पर भिन्न होती है

लोड ज़ोन प्रभाव

बेयरिंग का लोड क्षेत्र आयाम मॉडुलन बनाता है:

• लोड ज़ोन में दोष: उच्च संपर्क बल, रोलिंग तत्व के टकराने पर मजबूत प्रभाव
• लोड ज़ोन के विपरीत दोष: कम या शून्य संपर्क बल, कमजोर या कोई प्रभाव नहीं
• मॉडुलन आवृत्ति: दोष प्रति शाफ्ट क्रांति (1× आवृत्ति) एक बार लोड क्षेत्र से गुजरता है
• परिणाम: 1× शाफ्ट गति पर मॉडुलित BPFI आयाम

साइडबैंड जनरेशन

आयाम मॉडुलन गणितीय साइडबैंड बनाता है:

• वाहक आवृत्ति: बीपीएफआई
• मॉडुलन आवृत्ति: 1× शाफ्ट गति
• साइडबैंड: बीपीएफआई ± 1×, बीपीएफआई ± 2×, बीपीएफआई ± 3×
• नमूना: BPFI के चारों ओर 1× अंतराल पर सममित साइडबैंड
• नैदानिक मूल्य: यह साइडबैंड पैटर्न आंतरिक नस्ल दोषों के लिए लगभग पैथोग्नोमोनिक है

कंपन हस्ताक्षर विशेषताएँ

विशिष्ट स्पेक्ट्रम उपस्थिति

• सेंट्रल पीक: BPFI आवृत्ति पर
• साइडबैंड परिवार: BPFI ± n×(1×) पर एकाधिक चोटियाँ, जहाँ n = 1, 2, 3, …
• हार्मोनिक परिवार: 2×BPFI, 3×BPFI पर अतिरिक्त साइडबैंड परिवार अपने स्वयं के ±1× साइडबैंड के साथ
• दृश्य पैटर्न: यह एक “पिकेट बाड़” या कंघी पैटर्न जैसा दिखता है

लिफाफा स्पेक्ट्रम विशेषताएं

• बीपीएफआई शिखर लिफाफा स्पेक्ट्रम पर हावी है
• साइडबैंड अत्यंत स्पष्ट और निदानात्मक
• मानक FFT के चरम पर पहुंचने से महीनों पहले ही इसका पता लग जाता है
• दोष बढ़ने पर आयाम तेजी से बढ़ता है

पता लगाना और निदान

पहचान के चरण

1. बीपीएफआई की गणना करें: असर मॉडल संख्या या ज्यामिति से
2. खोज स्पेक्ट्रम: गणना की गई आवृत्ति पर शिखर की तलाश करें (±5% सहिष्णुता)
3. साइडबैंड सत्यापित करें: ±1× साइडबैंड की उपस्थिति की पुष्टि करें (मुख्य नैदानिक विशेषता)
4. हार्मोनिक्स की जाँच करें: 2×BPFI, 3×BPFI को उनके स्वयं के साइडबैंड के साथ देखें
5. आयाम का आकलन करें: आधारभूत या गंभीरता दिशानिर्देशों से तुलना करें
6. निदान की पुष्टि करें: BPFI + साइडबैंड = आंतरिक रेस दोष की पुष्टि हुई

क्रमानुसार रोग का निदान

विशेषता	बीपीएफआई (आंतरिक दौड़)	बीपीएफओ (बाहरी जाति)
आवृत्ति	उच्चतर (5-7× शाफ्ट गति)	कम (3-5× शाफ्ट गति)
साइडबैंड	लगभग हमेशा मौजूद (±1×)	उपस्थित हो भी सकता है और नहीं भी
साइडबैंड पैटर्न	बहुत नियमित, स्पष्ट अंतराल	यदि मौजूद हो तो कम नियमित
घटना	कम आम (~25% विफलताएं)	सबसे आम (विफलताओं का ~40%)

प्रगति और गंभीरता

दोष विकास चरण

1. दीक्षा: सूक्ष्म दरार या गड्ढे बने हैं, जिनका अभी तक पता नहीं चल पाया है
2. प्रारंभिक: लिफाफा स्पेक्ट्रम में छोटा BPFI शिखर दिखाई देता है (0.1-0.5 ग्राम)
3. जल्दी: 1-2 हार्मोनिक्स और साइडबैंड (0.5-2 ग्राम) के साथ स्पष्ट BPFI शिखर
4. मध्यम: एकाधिक हार्मोनिक्स, प्रमुख साइडबैंड, निरीक्षण पर दिखाई देने वाला स्पाल (2-10 ग्राम)
5. विकसित: बहुत उच्च आयाम, असंख्य हार्मोनिक्स, ऊंचा शोर स्तर (>10 ग्राम)
6. गंभीर: ब्रॉडबैंड शोर हावी, बियरिंग लगभग विफल, भयावह विफलता आसन्न

शेष जीवन अनुमान

• प्रारंभिक से प्रारंभिक: आमतौर पर 6-18 महीने शेष रहते हैं
• प्रारंभिक से मध्यम: 3-6 महीने शेष
• मध्यम से उन्नत: 1-3 महीने शेष
• उन्नत से गंभीर: शेष दिन और सप्ताह
• चर: वास्तविक समय-सीमा भार, गति, परिचालन स्थितियों और बियरिंग आकार पर निर्भर करती है

आंतरिक जाति दोषों के कारण

• थकान: बार-बार लोडिंग से उच्च-चक्र थकान
• अनुचित स्थापना: माउंटिंग के दौरान क्षति (हथौड़े से आंतरिक रेस पर प्रहार)
• शाफ्ट क्षति: खुरदरी या क्षतिग्रस्त शाफ्ट सतह के कारण झंझट
• तंग हस्तक्षेप फिट: प्रेस-फिटिंग के दौरान अत्यधिक बल
• मिसलिग्न्मेंट: असमान लोडिंग से थकान में तेजी
• दूषण: इंडेंटेशन क्षति का कारण बनने वाले कण
• स्नेहन विफलता: अपर्याप्त स्नेहन के कारण सतह पर संकट उत्पन्न होता है

सुधारात्मक कार्रवाई

तत्काल प्रतिक्रिया (पता चलने पर)

• निगरानी आवृत्ति बढ़ाएँ (मासिक → साप्ताहिक → दैनिक जैसे-जैसे गंभीरता बढ़ती है)
• अगली सुविधाजनक आउटेज के दौरान बेयरिंग प्रतिस्थापन का शेड्यूल बनाएं
• शेष उपयोगी जीवन की भविष्यवाणी करने के लिए प्रवृत्ति आयाम
• ऐसी महत्वपूर्ण गति पर परिचालन से बचें जो विफलता को बढ़ा सकती है

प्रतिस्थापन योजना

• प्रतिस्थापन बियरिंग का ऑर्डर करें (सही मॉडल की पुष्टि करें)
• शाफ्ट निरीक्षण की योजना (आंतरिक रेस दोष शाफ्ट को नुकसान पहुंचा सकते हैं)
• पुनरावृत्ति को रोकने के लिए मूल कारण की जांच करें
• समय से पहले विफलता होने पर बेहतर बेयरिंग विनिर्देश पर विचार करें

कंपन विश्लेषण के माध्यम से BPFI का पता लगाना बेयरिंग की स्थिति की निगरानी का एक महत्वपूर्ण आधार है। 1× साइडबैंड वाला विशिष्ट उच्च-आवृत्ति शिखर आंतरिक रेस दोषों का स्पष्ट संकेत प्रदान करता है, जिससे समय पर रखरखाव संभव होता है जिससे बेयरिंग की भयावह विफलताओं और शाफ्ट व हाउसिंग को होने वाली द्वितीयक क्षति को रोका जा सकता है।.

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