बीपीएफओ को समझना - बॉल पास फ्रीक्वेंसी आउटर रेस

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परिभाषा: बीपीएफओ क्या है?

बीपीएफओ (बॉल पास आवृत्ति, आउटर रेस) चार मूलभूत में से एक है असर दोष आवृत्तियों यह उस दर को दर्शाता है जिस पर रोलिंग तत्व (बॉल या रोलर) रोलिंग तत्व बियरिंग की बाहरी रेस पर स्थित किसी दोष के ऊपर से गुजरते हैं। जब बाहरी रेस पर कोई छिलका, दरार, गड्ढा या अन्य दोष होता है, तो प्रत्येक रोलिंग तत्व गुजरते समय दोष से टकराता है, जिससे एक दोहरावदार प्रभाव उत्पन्न होता है जो कंपन बीपीएफओ आवृत्ति पर.

बीपीएफओ निदानात्मक रूप से सबसे महत्वपूर्ण बेयरिंग आवृत्ति है क्योंकि बाहरी रेस दोष बेयरिंग विफलता का सबसे आम प्रकार है, जो सभी रोलिंग एलिमेंट बेयरिंग विफलताओं का लगभग 40% है। कंपन स्पेक्ट्रा में बीपीएफओ शिखरों का पता लगाने से बेयरिंग विफलता होने से पहले ही बाहरी रेस समस्याओं की शीघ्र पहचान हो जाती है।.

गणितीय गणना

FORMULA

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

• बीपीएफओ = (एन × एन / 2) × [1 + (बीडी/पीडी) × कॉस β]

चर

• एन = बेयरिंग में रोलिंग तत्वों (बॉल्स या रोलर्स) 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 (आमतौर पर रेडियल बॉल बेयरिंग के लिए 0°, कोणीय संपर्क के लिए 15-40°)

सरलीकृत सन्निकटन

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

• बीपीएफओ ≈ (एन × एन / 2) × [1 + बीडी/पीडी]
• Bd/Pd ≈ 0.2 वाले विशिष्ट बीयरिंगों के लिए, यह BPFO ≈ 0.6 × N × n देता है
• अंगूठे का नियम: BPFO ≈ 60% (गेंदों की संख्या × शाफ्ट आवृत्ति)

विशिष्ट मान

• 8-12 रोलिंग तत्वों वाले बीयरिंगों के लिए: BPFO आमतौर पर 3-5× शाफ्ट गति
• उदाहरण: 1800 RPM (30 Hz) पर 10-बॉल बेयरिंग → BPFO ≈ 107 Hz (3.6× शाफ्ट स्पीड)

भौतिक तंत्र

बाहरी नस्ल के दोष BPFO क्यों उत्पन्न करते हैं?

अधिकांश बियरिंग्स में बाहरी रेस स्थिर होती है, तथा आवास में स्थिर होती है:

1. बाहरी रेस पर एक निश्चित स्थान पर एक दोष (स्पॉल, गड्ढा) मौजूद है
2. जैसे ही पिंजरा घूमता है, यह बीयरिंग के चारों ओर रोलिंग तत्वों को ले जाता है
3. प्रत्येक रोलिंग तत्व बारी-बारी से दोष स्थान के ऊपर से गुजरता है
4. जब कोई गेंद दोष से टकराती है, तो एक छोटा सा प्रभाव या "क्लिक" होता है
5. N रोलिंग तत्वों के साथ, प्रति पिंजरे के चक्कर में दोष N बार आता है
6. चूँकि पिंजरा लगभग 0.4× शाफ्ट गति से घूमता है, और प्रत्येक गेंद पिंजरे के प्रत्येक चक्कर में एक बार टकराती है, कुल प्रभाव दर = N × पिंजरे की आवृत्ति ≈ BPFO

प्रभाव विशेषताएँ

• प्रत्येक प्रभाव संक्षिप्त (माइक्रोसेकंड अवधि) होता है
• प्रभाव बीपीएफओ आवृत्ति पर आवधिक होते हैं
• प्रभाव ऊर्जा असर संरचना में उच्च आवृत्ति अनुनादों को उत्तेजित करती है
• दोहरावदार प्रकृति स्पष्ट वर्णक्रमीय चोटियों का निर्माण करती है

स्पेक्ट्रा में कंपन हस्ताक्षर

मानक FFT स्पेक्ट्रम में

• प्राथमिक शिखर: बीपीएफओ आवृत्ति पर
• हार्मोनिक्स: 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO पर (दोष की गंभीरता का संकेत)
• साइडबैंड: यदि बाहरी रेस थोड़ा घूम सकती है या लोड ज़ोन भिन्नता के कारण ±1× साइडबैंड हो सकते हैं
• आयाम: दोष फैलने पर बढ़ता है

लिफाफा स्पेक्ट्रम में

• बीपीएफओ शिखर मानक एफएफटी की तुलना में अधिक स्पष्ट और उच्च आयाम वाला है
• हार्मोनिक्स को प्रमुखता से प्रदर्शित किया गया
• शीघ्र पता लगाना संभव (दोष महीनों पहले पता चल सकते हैं)
• कम आवृत्ति कंपन से कम हस्तक्षेप

विशिष्ट आयाम प्रगति

• प्रारंभिक: 0.1-0.5 ग्राम (लिफाफा), मुश्किल से पता लगाने योग्य
• जल्दी: 0.5-2 ग्राम, 1-2 हार्मोनिक्स के साथ स्पष्ट BPFO शिखर
• मध्यम: 2-10 ग्राम, एकाधिक हार्मोनिक्स, साइडबैंड दिखाई दे रहे हैं
• विकसित: >10 ग्राम, अनेक हार्मोनिक्स, ऊंचा शोर स्तर

बाहरी नस्ल के दोष सबसे आम क्यों हैं?

बाहरी दौड़ की असफलताएं कई कारणों से प्रबल होती हैं:

लोड सांद्रता

• सामान्य क्षैतिज शाफ्ट अभिविन्यास में, भार क्षेत्र नीचे होता है
• नीचे की ओर बाहरी रेस अधिकांश भार वहन करती है
• एक ही बाहरी रेस सेक्शन पर लगातार भार डालने से थकान बढ़ जाती है
• आंतरिक रेस घूमती है, तथा संपूर्ण परिधि के चारों ओर भार वितरित करती है

स्थापना तनाव

• आवास में दबाई गई बाहरी रेस से स्थापना क्षति हो सकती है
• हस्तक्षेप फिट अवशिष्ट तनाव पैदा करते हैं
• अनुचित स्थापना (गलत संरेखण, कॉकिंग) बाहरी रेस को नुकसान पहुंचाती है

संदूषण प्रभाव

• कण बाहरी रेस पर असर में प्रवेश करते हैं
• संदूषण बाहरी रेस क्षेत्र में केंद्रित है
• कण नरम बाहरी रेस सामग्री में एम्बेड होते हैं

नैदानिक महत्व

उच्च निदान आत्मविश्वास

बीपीएफओ सबसे विश्वसनीय नैदानिक संकेतकों में से एक है:

• आवृत्ति सटीक रूप से गणना योग्य है और प्रत्येक बियरिंग प्रकार के लिए अद्वितीय है
• अन्य मशीनरी आवृत्तियों के साथ भ्रमित होने की संभावना नहीं है
• दोष के बिगड़ने पर स्पष्ट प्रगति पैटर्न
• आयाम और दोष आकार के बीच सुविचारित संबंध

गंभीरता आकलन

• हार्मोनिक्स की संख्या: अधिक हार्मोनिक्स = अधिक उन्नत दोष
• शिखर आयाम: उच्च आयाम = बड़ा दोष क्षेत्र
• साइडबैंड उपस्थिति: विस्तृत साइडबैंड मॉड्यूलेशन का संकेत देते हैं, जो प्रायः लोड ज़ोन परिवर्तन से होता है
• शोर मचाने वाला फ़र्श: ऊंचा शोर स्तर व्यापक सतही गिरावट का संकेत देता है

अन्य असर आवृत्तियों से संबंध

बीपीएफओ बनाम बीपीएफआई

• समान बियरिंग के लिए BPFI (आंतरिक रेस) की आवृत्ति हमेशा BPFO से अधिक होती है
• विशिष्ट अनुपात: BPFI/BPFO ≈ 1.6-1.8
• यदि दोनों मौजूद हैं, तो यह एकाधिक दोषों (उन्नत विफलता) को इंगित करता है
• बीपीएफओ प्रारंभ में अधिक आम है; बीपीएफआई द्वितीयक क्षति के रूप में विकसित हो सकता है

1× गति पर साइडबैंड

• जबकि बाहरी रेस स्थिर है, थोड़ी हलचल संभव है
• ढीले बेयरिंग फिट के कारण बाहरी रेस को थोड़ा खिसकने या घूमने की अनुमति मिलती है
• रोटर की कक्षाओं के दौरान लोड क्षेत्र में परिवर्तन से आयाम मॉडुलन उत्पन्न होता है
• बीपीएफओ शिखर के आसपास ±1× साइडबैंड में परिणाम

व्यावहारिक निगरानी रणनीति

नियमित निगरानी

• प्रत्येक असर स्थान पर मासिक या त्रैमासिक लिफाफा विश्लेषण
• स्वचालित BPFO शिखर का पता लगाना और रुझान
• अलार्म 2-3× बेसलाइन आयाम पर सेट किया गया
• विफलता समय की भविष्यवाणी करने के लिए रुझान ऐतिहासिक डेटा

पुष्टिकरण परीक्षण

जब बीपीएफओ ने पता लगाया:

• सत्यापित करें कि आवृत्ति गणना किए गए मान से मेल खाती है (±5% के भीतर)
• हार्मोनिक्स की जाँच करें (2×BPFO, 3×BPFO)
• विशिष्ट साइडबैंड पैटर्न की तलाश करें
• उसी मशीन पर अन्य बीयरिंगों से तुलना करें (दोषपूर्ण बीयरिंग के लिए अद्वितीय होना चाहिए)
• निगरानी आवृत्ति को साप्ताहिक या दैनिक तक बढ़ाएँ

बीपीएफओ का पता लगाना और निगरानी करना पूर्वानुमानित रखरखाव में कंपन विश्लेषण के सबसे सफल अनुप्रयोगों में से एक है, जो बेयरिंग विफलताओं को रोकता है और स्थिति-आधारित प्रतिस्थापन रणनीतियों को सक्षम बनाता है जो उपकरण विश्वसनीयता और रखरखाव लागत दोनों को अनुकूलित करता है।.

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