BSF-ի հասկացումը — գնդի պտտման հաճախություն
BSF (Գնդի պտտման հաճախությունը, որը նաև կոչվում է գլորվող տարրի պտտման հաճախություն) չորս հիմնական առանցքակալի թերությունների հաճախություններ և նկարագրում է, թե որքան արագ է մեկ գլորվող տարրը — գնդակը կամ փաթույլը — պտտվում իր առանցքի շուրջ, երբ առանցքակալը աշխատում է: Երբ այդ տարրը կրում է մակերևութային դեֆեկտ, օրինակ՝ թեփոտում, ճաք կամ կոշտ ներառություն, թերությունը հերթափոխ հարվածում է ներքին և արտաքին գլորման ուղիներին՝ առաջացնելով պարբերական հարվածներ, որոնք դրսևորվում են տատանում սիգնալում: Երկրորդական հաճախություններից BSF-ն այն է, որը ինժեներները ամենաքիչն են հանդիպում, քանի որ գլորվող տարրերը չափազանց հազվադեպ են ձախողվում, քան այն գլորման ուղիները, որոնց վրա դրանք գլորվում են. սակայն, երբ այն հայտնվում է, դրա սիգնատուրան ամենաբարդերից է տատանումների վերլուծություն.
1. Սահմանում. Ի՞նչ է գնդի պտտման հաճախությունը
Ցանկացած գլորման առանցքակալի ներսում յուրաքանչյուր գնդակ կամ փաթույլ միաժամանակ կատարում է երկու շարժում: Այն պտտվում է առանցքակալի կենտրոնի շուրջ՝ տեղափոխվելով շրջանակի կողմից Հիմնական կրիչի հաճախականություն (FTF) հաճախությամբ, և միաժամանակ պտտվում իր սեփական առանցքի շուրջ: Այդ պտտման արագությունը գնդի պտտման հաճախությունն է: Քանի որ տարրի մակերեսին ամրացված դեֆեկտը պտտման հետ միասին տեղաշարժվում է, այն պարբերաբար հպվում է այն գլորման ուղուն, որին այն ճնշված է, առաջացնելով կրկնվող ուժային ֆունկցիա, որը վերլուծիչը կարող է մեկուսացնել:
Գլորվող տարրերի դեֆեկտները կազմում են առանցքակալների ձախողումների մոտավորապես 10–15%-ը, ինչի պատճառով BSF-ն չորս հաճախություններից ամենաքիչ դիտվողն է: Այնուամենայնիվ, այն ամբողջացնում է դիագնոստիկ պատկերը. մասնագիտական առանցքակալի գնահատականը ստուգում է ներքին գլորման ուղու (BPFI), արտաքին գլորման ուղու (BPFO), շրջանակի (FTF) և գլորվող տարրի (BSF) սիգնատուրաները, որպեսզի ոչ մի ձախողման ռեժիմ չբաց թողնվի: Այս խնդիրների ավելի լայն ընտանիքը ծածկված է գլորվող տարրերի դեֆեկտներ.
2. Մաթեմատիկական հաշվարկ
Բանաձև և փոփոխականներ
BSF-ը ստացվում է առանցքակալի երկրաչափությունից և լիսեռի պտտաթվից.
BSF = (Pd / 2·Bd) × n × [1 − (Bd/Pd)² · cos² β]
- Pd = քայլային տրամագիծ (այն շրջանագծի տրամագիծը, որն անցնում է գլորվող տարրերի կենտրոններով):
- Bd = գնդակի կամ գլորակի տրամագիծը:
- n = լիսեռի պտտման հաճախությունը Հց-ով (կամ RPM ÷ 60)։
- β = շփման անկյունը:
Ուշադրություն դարձրեք քառակուսի անդամներին. BSF-ը կախված է քառակուսի տրամագծերի հարաբերակցության քառակուսուց և շփման անկյան կոսինուսի քառակուսուց, ինչի պատճառով այն ավելի զգայուն է առանցքակալի երկրաչափության նկատմամբ, քան գլորման ուղիների հաճախությունները:
Պարզեցված տեսք և տիպիկ արժեքներ
Ռադիալ առանցքակալի համար զրոյական շփման անկյունով (β = 0°) կոսինուսի անդամը չեզոքացվում է.
- BSF ≈ (Pd / 2·Bd) × n × [1 − (Bd/Pd)²]
- Տիպիկ առանցքակալի համար, որտեղ Bd/Pd ≈ 0.2, սա տալիս է BSF ≈ 2.4 × n:
- Որպես կանոն, BSF-ը սովորաբար տեղակայվում է 1.5× և 3× լիսեռի պտտաթվի միջակայքում.
- Այն գտնվում է և՛ BPFI-ի, և՛ BPFO-ից ցածր, բայց շրջանակի հաճախությունից (FTF) բարձր:
- Գործնական օրինակ. 1800 RPM (30 Hz) պտտաթվով առանցքակալը 2.4× գործակցով տալիս է BSF ≈ 71 Hz:
Քանի որ չորս հաճախությունների ձեռքով հաշվարկը հրավիրում է թվաբանական սխալներ, մեծամասնությունը վերլուծողները արժեքները վերցնում են ուղղակիորեն գործիքից, օրինակ Առանցքակալի դեֆեկտների հաճախությունների հաշվիչ (BPFO, BPFI, BSF, FTF), որը վերցնում է առանցքակալի երկրաչափությունը և պտտաթիվը և միանգամից վերադարձնում է բոլոր բնութագրական հաճախությունները:
3. Ֆիզիկական մեխանիզմ
Երկու միաժամանակյա շարժումներ
Որպեսզի պատկերացնեք, թե ինչու է BSF-ն այդպես վարվում, հետևեք մեկ գլորվող տարրին.
- Այն պտտվում է առանցքակալի շուրջ շրջանակի հաճախությամբ, մոտավորապես 0.4× լիսեռի պտտաթիվ:
- Միաժամանակ այն պտտվում է իր սեփական առանցքի շուրջ BSF հաճախությամբ:
- Պտտման արագությունը կառավարվում է քայլային տրամագծի և գնդակի տրամագծի հարաբերակցությամբ:
- Յուրաքանչյուր ամբողջական պտույտը ցանկացած մակերևութային թերություն հպում է բերում երկու գլորման ուղիներին:
Կրկնակի հարված յուրաքանչյուր պտույտի ընթացքում
Գլորվող տարրի վրա գտնվող դեֆեկտը ստեղծում է առանձնահատուկ կրկնակի հարվածի պատկեր.
- Առաջին հարված. դեֆեկտը հարվածում է ներքին գլորման ուղուն:
- Կես պտույտ անց. նույն թերությունը, հիմա պտտված 180°-ով, հարվածում է արտաքին գլորման ուղուն:
- Արդյունք՝ երկու հարված տարրի յուրաքանչյուր պտույտի համար, ուստի էներգիան կենտրոնանում է 2×BSF.
- Գործնականում. պիկերը հաճախ հայտնվում են և՛ BSF-ի, և՛ 2×BSF-ի վրա, և երկրորդ հարմոնիկան հաճախ ավելի ուժեղ է երկուսից:
Շրջանակի կողմից մոդուլյացիա
Բարդության ևս մի շերտ է առաջանում տարրի՝ առանցքակալի բեռնվածության գոտու միջով ուղեծրային շարժումից՝
- Ձեռքբերած դեֆեկտ ունեցող գնդիկը կավիճի պտույտի յուրաքանչյուր պտույտի ընթացքում մեկ անգամ անցնում է բեռնվածության գոտով։
- Հետևաբար, ազդեցության ուժգնությունը բարձր է բեռնվածության գոտում և թույլ՝ այլուր՝ ազդանշանը ենթարկվում է ամպլիտուդային մոդուլյացիայի։
- Սա ստեղծում է կողմնային շերտեր բաշխված են FTF (կավիճի) միջակայք, ոչ թե 1× լիսեռի պտտաթվով։
- Նախշը BSF ± n×FTF է, որտեղ n = 1, 2, 3 …
Այդ FTF կողմնակի շերտերի միջակայքը միակ ամենաօգտակար հուշումն է՝ գլորման տարրի դեֆեկտը տարբերելու համար ներքին ուղու թերությունից, որի կողմնակի շերտերը տեղակայված են 1× միջակայքով։
4. Տատանումների սիգնատուրան և դաշտային հայտնաբերումը
Սպեկտրի բնութագրեր
- Հիմնական գագաթնակետ՝ BSF-ի կամ, ավելի հաճախ, 2×BSF-ի դեպքում։
- FTF կողմնակի շերտեր. կավիճի հաճախության միջակայքերով բաշխված՝ գնդիկի դեֆեկտի հատկանիշը։
- Հարմոնիկներ: 2×BSF-ն և 3×BSF-ն սովորաբար առկա են։
- Փոփոխական ամպլիտուդ՝ չափումների միջև արժեքները կարող են զգալիորեն տատանվել, երբ դեֆեկտավոր գնդիկը շարժվում է բեռնվածության գոտով՝ վարքագիծ, որը հազվադեպ է հանդիպում ուղիների դեֆեկտների դեպքում։
Ինչու է կարևոր պարուրիչի վերլուծությունը
BSF էներգիան հաճախ թաքնված է աշխատանքային պտտաթվի բաղադրիչների տակ՝ հում FFT. Պարուրիչի վերլուծություն — բարձր հաճախության ազդեցության պայթյունների դեմոդուլյացիան — բարձրացնում է BSF գագաթը և դրա FTF կողմնակի շերտերը աղմուկից՝ արդյունքում ստացված պարուրիչի սպեկտր, հաճախ բացահայտելով թերությունը շատ ավելի վաղ, քան այն երևում է ստանդարտ սպեկտր։ Դաշտում, երկու ալիքով կրելի սարք, ինչպիսին է Balanset-1A , թույլ է տալիս տեխնիկին գրանցել բարձր հաճախության տատանումները առանցքակալի իրանի վրա՝ աշխատանքային պտտաթվի դեպքում և ստուգել այդ ազդեցության նախշերը տեղում՝ առանց մեքենայի լիակատար քանդման։ Քանի որ գլորման տարրերի թերությունները հաստատվում են ընդհանուր ազդեցության էներգիայով այնքան, որքան մեկ գագաթով, պարամետրեր, ինչպիսիք են գագաթնային գործակից և կյուրտոզիս , օգտակար են սպեկտրալ ապացույցները հաստատելու համար։
5. Ինչու՞ են գլորման տարրերի դեֆեկտները ավելի հազվադեպ
Մի շարք մեխանիկական իրականություններ բացատրում են գնդիկների և գլորակների թերությունների հարաբերական հազվադեպությունը՝
- Բեռի բաշխում. գլորման տարրը անընդհատ պտտվում է՝ բաշխելով շփման լարումը իր ամբողջ մակերեսի վրա, մինչդեռ ուղին՝ հատկապես արտաքինը, կրում է կենտրոնացված բեռնվածքը ֆիքսված գոտում։ Ավելի համասեռ լարման դաշտը հետաձգում է տարրերի հոգնածությունը։
- Արտադրության որակը՝ գնդիկները և գլորակները սովորաբար ենթարկվում են ամենախիստ որակի վերահսկողության՝ ավելի կոշտ նյութով և ավելի նուրբ մակերևութային մշակմամբ, քան ուղիները, ուստի նյութական թերությունները ավելի հազվադեպ են։
- Լարման նախշերը՝ ուղիների եզրերը և անցումները ավելի խոցելի են լարման կոնցենտրացիայի և ավելի բարձր գագաթնային Հերցյան շփման լարման նկատմամբ, ինչը ուղիները դարձնում է սովորաբար առաջին ձախողման կետը։
6. Դիագնոստիկ մարտահրավերներ և հաստատում
Ինչն է BSF-ն դարձնում բարդ
- FTF կողմնակի շերտերի կառուցվածքը BSF նախշը բնականոն դարձնում է ավելի բարդ, քան մաքուր ուղու դեֆեկտի սանդղակը։
- BSF-ն կարող է մոտ ընկնել այլ մեքենայական հաճախությունների և սխալ մեկնաբանվել։
- Իր բնական փոփոխական ամպլիտուդը բարդացնում է տրենդային ժամանակի ընթացքում։
- Եթե մի քանի տարրեր վնասված են, դրանց սիգնատուրաները համընկնում և լայնանում են՝ խառնաշփոթելով պատկերը։
- Համեմատելի դեֆեկտների չափերի դեպքում BSF գագաթները երբեմն ավելի ցածր ամպլիտուդ ունեն, քան ուղու դեֆեկտների գագաթները՝ պահանջելով ավելի ուշադիր ուսումնասիրություն։
Հուսալի հաստատման հաջորդականություն
- Հաշվարկել BSF-ն առանցքակալի տեխնիկական բնութագրերից։
- Որոնել պարուրիչի սպեկտրում հաշվարկված հաճախության վրա։
- Ստուգել 2×BSF-ն, որը հաճախ ավելի ուժեղ է, քան հիմնականը։
- Հաստատել FTF կողմնակի շերտերը — միջակայքը կավիճի հաճախությամբ, ոչ 1×, որոշիչ թեստն է։
- Կառավարել ամպլիտուդի փոփոխականությունը պտույտների միջև, գնդիկի դեֆեկտների հուշում։
- Ազատվել BPFI-ի և BPFO-ից գլորման տարրի եզրակացության վրա կանգ առնելուց առաջ։
Երբ գագաթները լայնանում կամ բաժանվում են մի քանի հարևան հաճախությունների, հավանաբար մի քանի տարրեր վնասված են՝ առաջադեմ քայքայման նշան, որտեղ անհապաղ առանցքակալի փոխարինումը անվտանգ ճանապարհն է։
7. Պատճառներ և կանխարգելում
Գլորման տարրերի դեֆեկտների բնորոշ աղբյուրներն են՝
- Մատերիալի ներառուկներ. ներքին դատարկություններ կամ օտար մարմիններ, որոնք թափանցել են գնդակի կամ գլորակի մեջ՝ լցման ընթացքում։
- Մոնտաժային վնասվածքներ. բրինելլացում՝ առաջացած տեղափոխման կամ մոնտաժի ժամանակ բախումներից։
- Կեղտոտում՝ կոշտ մասնիկներ, որոնք ներթափանցել կամ փորել են տարրի մակերեսը։
- Էլեկտրական վնասվածքներ՝ շեղված հոսանքի աղեղային զարգացում առանցքակալի միջով՝ մակերեսը կետային մաշվածքի ենթարկելով, ինչը հաճախ հանդիպում է VFD-ով աշխատող էլեկտրաշարժիչներում։
- Կեղծ բրինելլացում՝ ֆրետինգային մաշվածք՝ առաջացած տատանումներից, երբ մեքենան գտնվում է անգործության մեջ։
- Քայքայում՝ խոնավություն կամ քիմիական ազդեցություն՝ ստեղծելով մակերեսային խոռոչներ, որոնք շերտազատում.
Կանխարգելումը ուղղակիորեն բխում է պատճառներից. նշեք որակյալ առանցքակալներ հեղինակավոր արտադրողներից, խնամքով տեղափոխեք և մոնտաժեք դրանք, վերահսկեք աղտոտումը՝ օգտագործելով արդյունավետ խտանյութեր և մաքուր մոնտաժ, բավարար քսում՝ կոռոզիան կանխելու համար, տեղադրեք մեկուսացված կամ կերամիկական հիբրիդային առանցքակալներ ինվերտորով սնուցվող էլեկտրաշարժիչներում և մեկուսացրեք պահեստավորված կամ տեղափոխվող միավորները արտաքին տատանումներից։ BSF ստուգումները ներառելով սովորական վիճակի մոնիտորինգ ծրագրում՝ համոզվածությամբ հայտնաբերվում է հազվագյուտ, բայց արագ զարգացող գլորման տարրի խափանումը՝ նույն վստահությամբ, ինչ ավելի ծանոթ առանցքակալի թերություններ գլորման ուղիների վրա։
