A BPFI megértése – Labdapassz Gyakoriság Belső Verseny
Definíció: Mi a BPFI?
BPFI (Labdapassz gyakorisága, belső verseny) a négy alapvető csapágyhiba-frekvenciák Ez azt a sebességet jelzi, amellyel a gördülőelemek elhaladnak a gördülőcsapágy belső futógyűrűjének hibája felett. Amikor lepattanás, repedés vagy gödör keletkezik a forgó belső futógyűrűn, az álló gördülőelemek ismételten nekiütköznek a hibának, miközben az elhalad mellettük, periodikus ütéseket hozva létre, amelyek rezgés a BPFI frekvencián.
A BPFI-t a magasabb gyakoriság jellemzi, mint BPFO (külső faji frekvencia) és szinte mindig megkülönböztető ±1× értéket mutat oldalsávok az amplitúdómoduláció miatt, ahogy a hiba a csapágy terhelési zónájába be- és kifelé forog. Ezek az oldalsávok kulcsfontosságú diagnosztikai markerek, amelyek megkülönböztetik a belső gyűrű hibáit más csapágyproblémáktól.
Matematikai számítás
Képlet
A BPFI kiszámítása a csapágygeometria és a tengelysebesség alapján történik:
- BPFI = (N × n / 2) × [1 – (Bd/Pd) × cos β]
Változók
- N = A csapágyban lévő gördülőelemek száma
- n = Tengely forgási frekvenciája (Hz) vagy sebessége (RPM/60)
- Bd = Gömb vagy görgő átmérője
- Részidős = Osztásátmérő (a gördülőelemek középpontjain áthaladó kör átmérője)
- β = Érintkezési szög
Miért BPFI > BPFO
Ugyanazon csapágy BPFI értéke mindig magasabb, mint BPFO értéke, mert:
- A belső gyűrű a tengellyel együtt forog, miközben a gördülő elemek a kosár sebességével (~0,4×) keringenek
- A belső futógyűrű és a gördülőelemek közötti relatív sebesség nagyobb
- A képlet a BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd], míg a BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd] értéket mutatja.
- A BPFI-ben a mínuszjel nagyobbá teszi (tört szám kivonása 1-ből)
- Tipikus arány: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8
Tipikus értékek
- Gyakori csapágyak esetén: BPFI jellemzően 5-7× tengelysebesség
- Példa: 10 golyóscsapágy 1800 ford/perc fordulatszámon (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8× tengelyfordulatszám)
Fizikai mechanizmus és terhelési zóna moduláció
A forgó hiba
A belső rassz hibái egyedi helyzetet teremtenek:
- A hiba a forgó belső gyűrűn van
- Ahogy a belső gyűrű forog, a hiba a csapágy kerülete mentén mozog
- Minden gördülőelem áthaladás közben hibát észlel (BPFI frekvencia)
- De az ütközés erőssége a terhelési zónához viszonyított hibahelytől függően változik.
Terhelési zóna hatása
A csapágy terhelési zónája amplitúdómodulációt hoz létre:
- Hiba a terhelési zónában: Nagy érintkezési erő, erős ütés, amikor a gördülőelem nekiütközik
- Hiba az ellentétes terhelési zónában: Alacsony vagy nulla érintkezési erő, gyenge vagy semmilyen ütés
- Modulációs frekvencia: A hiba tengelyfordulatonként egyszer halad át a terhelési zónán (1× frekvencia).
- Eredmény: BPFI amplitúdómoduláció 1× tengelysebességnél
Oldalsáv-generálás
Az amplitúdómoduláció matematikai oldalsávokat hoz létre:
- Vivőfrekvencia: BPFI
- Modulációs frekvencia: 1× tengelysebesség
- Oldalsávok: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
- Minta: Szimmetrikus oldalsávok, 1×-es intervallumokban elosztva a BPFI körül
- Diagnosztikai érték: Ez az oldalsáv-mintázat szinte patognóm a belső rassz hibáira
Rezgésjellemzők
Tipikus spektrummegjelenés
- Központi csúcs: BPFI frekvencián
- Oldalsávos család: Többszörös csúcsok BPFI ± n×(1×) értéknél, ahol n = 1, 2, 3, …
- Harmonikus családok: További oldalsávcsaládok 2×BPFI és 3×BPFI méretekben, saját ±1× oldalsávokkal
- Vizuális minta: Úgy néz ki, mint egy “léckerítés” vagy fésűminta
Burkológörbe spektrum jellemzői
- A BPFI csúcs dominálja a burkológörbe spektrumát
- Az oldalsávok rendkívül tiszták és diagnosztikai jellegűek
- Korai felismerés hónapokkal a standard FFT csúcsértékeinek megjelenése előtt
- Az amplitúdó exponenciálisan növekszik a hiba növekedésével
Észlelés és diagnózis
Felismerési lépések
- Számítsa ki a BPFI-t: A csapágy modellszámából vagy geometriájából
- Keresési spektrum: Keresse a csúcsot a számított frekvencián (±5% tűréshatár)
- Oldalsávok ellenőrzése: ±1× oldalsávok jelenlétének megerősítése (kulcsfontosságú diagnosztikai funkció)
- Felharmonikusok ellenőrzése: Keresd a 2×BPFI és 3×BPFI típusokat saját oldalsávokkal
- Amplitúdó felmérése: Hasonlítsa össze az alapértékkel vagy a súlyossági irányelvekkel
- Diagnózis megerősítése: BPFI + oldalsávok = belső versenypálya-hiba megerősítve
Differenciáldiagnózis
| Jellemző | BPFI (Belső faj) | BPFO (külső verseny) |
|---|---|---|
| Frekvencia | Magasabb (5-7× tengelysebesség) | Alacsonyabb (3-5× tengelysebesség) |
| Oldalsávok | Szinte mindig jelen van (±1×) | Lehet jelen vagy nem |
| Oldalsávos minta | Nagyon szabályos, tiszta térközök | Kevésbé szabályos, ha jelen van |
| Esemény | Ritkábban előforduló (~25% meghibásodás) | Leggyakoribb (~40% hiba) |
Progresszió és súlyosság
Hibafejlődési szakaszok
- Beavatás: Mikroszkopikus repedés- vagy gödörképződés, amely még nem észlelhető
- Kezdeti: Kis BPFI csúcs jelenik meg a burkológörbe spektrumában (0,1-0,5 g)
- Korai: Tiszta BPFI csúcs 1-2 felharmonikussal és oldalsávokkal (0,5-2 g)
- Mérsékelt: Többszörös felharmonikusok, feltűnő oldalsávok, vizsgálatkor látható lepattanás (2-10 g)
- Fejlett: Nagyon nagy amplitúdó, számos felharmonikus, megemelt zajszint (>10 g)
- Szigorú: A szélessávú zaj dominál, a csapágy majdnem meghibásodik, katasztrofális meghibásodás fenyeget
Hátralévő élettartam becslése
- Kezdetitől a koraiig: Általában 6-18 hónap van hátra
- Korai vagy közepesen erős: 3-6 hónap van hátra
- Közepes vagy haladó: 1-3 hónap van hátra
- Előrehaladott vagy súlyos: Napok, hetek hátralévő
- Változók: A tényleges időbeli változás a terheléstől, a sebességtől, az üzemi körülményektől és a csapágymérettől függ.
A belső faji hibák okai
- Fáradtság: Ismétlődő terhelésből eredő nagyciklusú fáradás
- Nem megfelelő telepítés: Sérülés a szerelés során (kalapáccsal ütött belső futógyűrű)
- Tengely sérülése: Durva vagy sérült tengelyfelület, ami súrlódást okoz
- Szoros illeszkedés: Túlzott erő préselés közben
- Eltolódás: Nem egyenletes terhelés, amely felgyorsítja a fáradást
- Szennyeződés: Bemélyedési kárt okozó részecskék
- Kenési hiba: Nem megfelelő kenés, ami felületi sérülésekhez vezet
Javító intézkedések
Azonnali válasz (észleléskor)
- Növelje a monitorozás gyakoriságát (havonta → hetente → naponta, ahogy a súlyosság fokozódik)
- Ütemezze be a csapágycserét a következő megfelelő leállás idején
- Trendamplitúdó a fennmaradó hasznos élettartam előrejelzésére
- Kerülje a kritikus sebességen való működést, amely felgyorsíthatja a meghibásodást
Cseretervezés
- Cserecsapágy rendelése (erősítse meg a helyes modellt)
- Tengelyvizsgálati terv (a belső futógyűrű hibái károsíthatják a tengelyt)
- Vizsgálja meg a kiváltó okot a kiújulás megelőzése érdekében
- Korai meghibásodás esetén érdemes lehet javítani a csapágy specifikációját
A rezgésanalízissel végzett BPFI-észlelés a csapágyállapot-felügyelet sarokköve. Az 1× oldalsávokkal rendelkező karakterisztikus nagyfrekvenciás csúcs egyértelműen jelzi a belső futógyűrű hibáit, lehetővé téve az időben történő karbantartási intézkedéseket, amelyek megakadályozzák a katasztrofális csapágymeghibásodásokat és a tengelyek és házak másodlagos károsodását.