A csapágyhibák gyakoriságának megértése
Definíció: Mik a csapágyhiba-gyakoriságok?
Csapágyhiba-gyakoriságok (más néven csapágyhiba-frekvenciák vagy karakterisztikus frekvenciák) specifikusak rezgés azok a frekvenciák, amelyek akkor keletkeznek, amikor a csapágy gördülőelemei (golyók vagy görgők) olyan hibák felett haladnak el, mint a repedések, lepattanások vagy gödrök a csapágyfutókon vagy magukon a gördülőelemeken. Ezek a frekvenciák matematikailag kiszámíthatók a csapágy geometriája és a tengely forgási sebessége alapján, így felbecsülhetetlen diagnosztikai mutatók a korai felismeréshez. csapágyhibák.
Ezen frekvenciák megértése és azonosítása a következőkön keresztül: rezgéselemzés lehetővé teszi a karbantartó személyzet számára, hogy hónapokkal azelőtt észleljék a csapágyproblémákat, mielőtt azok a hőmérséklet-emelkedés, a zaj vagy a katasztrofális meghibásodás révén nyilvánvalóvá válnának, lehetővé téve a tervezett karbantartást és megelőzve a költséges, nem tervezett állásidőket.
A négy alapvető hibafrekvencia
Minden gördülőcsapágynak négy jellemző hibagyakorisága van, amelyek mindegyike egy másik típusú hibának felel meg:
1. BPFO – Labdapassz-gyakoriság, külső versenypálya
A sebesség, amellyel a gördülőelemek áthaladnak egy fix ponton a külső futópályán:
- Fizikai jelentés: Ha a külső futópályán hiba van, minden gördülőelem elhaladás közben nekiütközik, ismétlődő ütést okozva.
- Tipikus érték: 3-5× tengelysebesség a legtöbb csapágy esetében
- Képlet: BPFO = (N × n / 2) × (1 + (Bd/Pd) × cos β)
- Leggyakoribb: A külső futógyűrű hibái a leggyakoribb csapágymeghibásodási módok.
- Terhelési zóna hatása: A helyhez kötött külső gyűrű azt jelenti, hogy a hiba a terheléshez képest állandó helyzetben van
2. BPFI – Labdapassz-gyakoriság, belső verseny
A sebesség, amellyel a gördülőelemek áthaladnak egy fix ponton a belső futópályán:
- Fizikai jelentés: A belső gyűrű a tengellyel együtt forog, így minden gördülőelem hibát üt a belső gyűrűn, amikor elhalad mellette.
- Tipikus érték: 5-7× tengelysebesség a legtöbb csapágy esetében
- Képlet: BPFI = (N × n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
- Magasabb, mint a BPFO: Mindig magasabb frekvencia, mint a BPFO ugyanazon csapágynál
- Oldalsávok: Szinte mindig 1×-et mutat oldalsávok a terhelési zóna modulációja miatt
3. BSF – Labdapörgési gyakoriság
A saját tengelye körül forgó gördülőelem forgási frekvenciája:
- Fizikai jelentés: Ha egy gördülőelem hibás, az mindkét futópályát ezen a frekvencián érinti.
- Tipikus érték: 1,5-3× tengelysebesség
- Képlet: BSF = (Pd / Bd) × (n / 2) × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
- Legkevésbé gyakori: A gördülőelemek hibái ritkábbak, mint a futófelület hibái
- Komplex minta: A hiba mindkét fajjal érintkezik, komplex rezgési jelet hozva létre
4. FTF – Alapvető vonatfrekvencia
A csapágykosár (rögzítőelem) forgási frekvenciája:
- Fizikai jelentés: A csapágy körül gördülőelemeket hordozó ketrec forgási sebessége
- Tipikus érték: 0,35–0,45× tengelysebesség (szubszinkron)
- Képlet: FTF = (n/2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
- Ketrechibák: Kopott vagy sérült ketrecek gerjesztik ezt a frekvenciát
- Instabilitási mutató: Csapágy okozta rotor instabilitások esetén is előfordulhat
Képletváltozók magyarázata
A hibagyakorisági képletek a következő csapágygeometriai paramétereket használják:
- N = Gördülő elemek (golyók vagy görgők) száma
- n = Tengely forgási frekvenciája (Hz) vagy sebessége (RPM)
- Bd = Gömb vagy görgő átmérője
- Részidős = Osztásátmérő (a gördülőelemek középpontjain áthaladó kör átmérője)
- β = Érintkezési szög (a terhelés iránya és a csapágytengely közötti szög, jellemzően 0-40°)
A legtöbb rezgéselemző szoftver tartalmaz csapágyadatbázisokat, amelyekben ezek a paraméterek több ezer csapágymodellre előre kiszámítva vannak.
Hogyan jelennek meg a hibafrekvenciák a rezgési spektrumokban
Alapvető megjelenés
Amikor egy csapágy meghibásodik:
- Elsődleges csúcs: A hibafrekvencia egy különálló csúcsként jelenik meg a frekvenciaspektrum
- Felharmonikusok: A hiba súlyosbodásával a hibafrekvencián többszörös felharmonikusok (2×, 3×, 4×) jelennek meg
- Oldalsávok: A belső futópálya és a gördülőelem hibái esetén az 1×-es oldalsávok gyakoriak a hibafrekvencia körül
- Amplitúdó növekedése: A hibafrekvencia amplitúdója a hiba előrehaladtával növekszik
Oldalsáv minták
Az oldalsávok kulcsfontosságú diagnosztikai információkat nyújtanak:
- Belső faji hibák: BPFI ±1×, ±2× oldalsávokkal (a terhelési zónán belül/kívül forgó hiba)
- Külső faji hibák: A BPFO-nak lehet 1× oldalsávja, ha a külső gyűrű kissé elforgatható
- Gördülőelem hibái: BSF oldalsávokkal FTF távolságban (ketrec frekvencia moduláció)
- Oldalsáv-távolság: Meghatározza, hogy melyik alkatrész hibás
Korai vs. késői szakasz
- Korai szakasz: A zajküszöböt alig meghaladó kis csúcsok esetén szükség lehet burkológörbe-elemzés észlelni
- Mérsékelt stádium: Tiszta csúcsok felharmonikusokkal és oldalsávokkal standard FFT-ben
- Előrehaladott stádium: Nagyon nagy amplitúdó, számos felharmonikus, szélessávú zajnövekedés
- Késői szakasz: A spektrum kaotikussá válik, megemelkedett zajszinttel és számos csúccsal
Észlelési technikák
Standard FFT analízis
- Számítsa ki a címet. FFT rezgésjel
- Keresse a csúcsokat a számított csapágyfrekvenciákon
- Hatékony közepes és súlyos rendellenességek esetén
- Előfordulhat, hogy a zajban elfedett korai stádiumú hibákat nem veszik észre
Borítékelemzés (leghatékonyabb)
Burkológörbe-elemzés (demoduláció) az aranystandard a csapágyhibák észlelésében:
- Kiszűri az alacsony frekvenciájú, nagy energiájú rezgéseket (például a kiegyensúlyozatlanság miatt)
- A csapágyhibákból eredő nagyfrekvenciás hatásokra összpontosít
- A hibákat 6-12 hónappal korábban képes észlelni, mint a hagyományos FFT
- A burkológörbe spektruma világosan mutatja a hibák gyakoriságát és mintázatát
Időtartományi technikák
- Sokkpulzus-módszer (SPM): Észleli a hibákból származó ütési energiát
- Csúcstényező: A csúcs és az RMS aránya az ütközéssel növekszik
- Kurtosis: Az impulzivitás statisztikai mértéke, érzékeny a korai csapágykárosodásra
Gyakorlati alkalmazás
Diagnosztikai eljárás
- Csapágy azonosítása: Határozza meg a csapágy modelljét és helyét
- Frekvenciák kiszámítása: Használja a csapágygeometriát a BPFO, BPFI, BSF és FTF kiszámításához (vagy keressen az adatbázisban)
- Rezgésadatok gyűjtése: Mérje meg a csapágyházon a gyorsulásmérő
- Spektrum elemzése: Keresse a számított frekvenciákat FFT vagy burkológörbe spektrumban
- Diagnózis megerősítése: Ellenőrizze a hiba típusával összhangban lévő felharmonikusokat és oldalsávokat
- Súlyosság felmérése: Az amplitúdó és a harmonikus tartalom a hiba progressziójának szakaszát jelzi.
- Terv intézkedés: A csapágycsere ütemezése a súlyosság és a berendezés kritikussága alapján
Példa diagnózis
SKF 6308 csapágyas motor 1800 ford/perc fordulatszámmal (30 Hz):
- Számított gyakoriságok: BPFO = 107 Hz, BPFI = 173 Hz, BSF = 71 Hz, FTF = 12 Hz
- Megfigyelés burkológörbe-spektrumban: Csúcs 173 Hz-nél, harmonikusok 346 Hz-nél, 519 Hz-nél
- Oldalsávok: ±30 Hz oldalsávok a 173 Hz-es csúcs körül
- Diagnózis: Belső gyűrűhiba megerősítve (BPFI 1× oldalsávval)
- Akció: A csapágycsere ütemezése 2-4 héten belül az amplitúdó alapján
A prediktív karbantartás fontossága
- Korai figyelmeztetés: A hibák észlelése 6-24 hónappal a meghibásodás előtt
- Specifikus diagnózis: A sérült csapágyalkatrész azonosítása
- Trendfigyelés: A hibák gyakoriságának amplitúdóinak nyomon követése a fennmaradó élettartam előrejelzéséhez
- Tervezett karbantartás: Csereprogramok ütemezése kényelmes állásidőben
- Másodlagos károsodás megelőzése: Cserélje ki a csapágyat, mielőtt a katasztrofális meghibásodás károsítaná a tengelyt, a házat vagy más alkatrészeket
- Költségmegtakarítás: Kerülje el a sürgős javításokat, a termelési veszteségeket és a járulékos károkat
A csapágyhibák gyakoriságának vizsgálata a rezgésanalízis leghatékonyabb diagnosztikai eszközei közé tartozik. Matematikai előrejelezhetőségük a modern burkológörbe-analízis technikákkal kombinálva lehetővé teszi a csapágyhibák megbízható korai felismerését, ami a forgóberendezések hatékony prediktív karbantartási programjainak alapkövét képezi.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 