Apa itu BPFO? Penjelasan Ball Pass Frequency Outer Race • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur penyeimbang dinamis, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya. Apa itu BPFO? Penjelasan Ball Pass Frequency Outer Race • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur penyeimbang dinamis, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya.

Apa itu BPFO? Penjelasan tentang Ball Pass Frequency Outer Race

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami BPFO – Ball Pass Frequency Outer Race

Definisi: Apa itu BPFO?

BPFO (Ball Pass Frequency, Outer Race) adalah salah satu dari empat fundamental frekuensi kesalahan bantalan yang menunjukkan laju elemen gelinding (bola atau rol) melewati cacat yang terletak pada lintasan luar bantalan elemen gelinding. Ketika terdapat spall, retakan, lubang, atau cacat lainnya pada lintasan luar, setiap elemen gelinding akan membentur cacat tersebut saat melewatinya, menciptakan benturan berulang yang menghasilkan getaran pada frekuensi BPFO.

BPFO merupakan frekuensi bearing yang paling penting secara diagnostik karena cacat pada lintasan luar merupakan jenis kegagalan bearing yang paling umum, mencakup sekitar 40% dari semua kegagalan bearing elemen gelinding. Mendeteksi puncak BPFO dalam spektrum getaran memungkinkan identifikasi dini masalah lintasan luar sebelum terjadi kegagalan bearing.

Perhitungan Matematika

Rumus

BPFO dihitung menggunakan geometri bantalan dan kecepatan poros:

  • BPFO = (N × n / 2) × [1 + (Bd/Pd) × cos β]

Variabel

  • N = Jumlah elemen gelinding (bola atau rol) pada bantalan
  • n = Frekuensi putaran poros (Hz) atau kecepatan (RPM/60)
  • Bd = Diameter bola atau rol
  • Pd = Diameter pitch (diameter lingkaran melalui pusat elemen bergulir)
  • β = Sudut kontak (biasanya 0° untuk bantalan bola radial, 15-40° untuk kontak sudut)

Perkiraan Sederhana

Untuk bantalan sudut kontak nol (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Untuk bantalan khas dengan Bd/Pd ≈ 0,2, ini memberikan BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Aturan praktis: BPFO ≈ 60% dari (jumlah bola × frekuensi poros)

Nilai-nilai Khas

  • Untuk bantalan dengan 8-12 elemen bergulir: BPFO biasanya 3-5× kecepatan poros
  • Contoh: bantalan 10 bola pada 1800 RPM (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (kecepatan poros 3,6×)

Mekanisme Fisik

Mengapa Cacat Balapan Luar Menghasilkan BPFO

Balapan luar stasioner pada sebagian besar bantalan, dipasang di dalam rumah:

  1. Cacat (spall, pit) ada di lokasi tetap pada lintasan luar
  2. Saat sangkar berputar, ia membawa elemen bergulir di sekitar bantalan
  3. Setiap elemen bergulir secara bergantian melewati lokasi cacat
  4. Ketika bola mengenai cacat, terjadi benturan kecil atau “klik”
  5. Dengan N elemen bergulir, cacat terjadi N kali per putaran sangkar
  6. Karena sangkar berputar pada kecepatan poros sekitar 0,4×, dan setiap bola menghantam satu kali per putaran sangkar, maka total laju tumbukan = N × frekuensi sangkar ≈ BPFO

Karakteristik Dampak

  • Setiap dampaknya singkat (durasi mikrodetik)
  • Dampaknya bersifat periodik pada frekuensi BPFO
  • Energi impak membangkitkan resonansi frekuensi tinggi dalam struktur bantalan
  • Sifat repetitif menciptakan puncak spektral yang jelas

Tanda Getaran dalam Spektrum

Dalam Spektrum FFT Standar

  • Puncak Primer: Pada frekuensi BPFO
  • Harmonik: Pada 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (menunjukkan tingkat keparahan cacat)
  • Pita samping: Mungkin memiliki sideband ±1× jika balapan luar dapat berputar sedikit atau karena variasi zona beban
  • Amplitudo: Meningkat seiring dengan penyebaran cacat

Dalam Spektrum Amplop

  • Puncak BPFO jauh lebih jelas dan amplitudonya lebih tinggi dibandingkan dengan FFT standar
  • Harmonik ditampilkan secara jelas
  • Deteksi dini memungkinkan (cacat dapat dideteksi beberapa bulan sebelumnya)
  • Gangguan yang lebih sedikit dari getaran frekuensi rendah

Perkembangan Amplitudo Khas

  • Baru mulai: 0,1-0,5 g (amplop), hampir tidak terdeteksi
  • Lebih awal: 0,5-2 g, puncak BPFO jernih dengan 1-2 harmonik
  • Sedang: 2-10 g, beberapa harmonik, pita samping muncul
  • Canggih: >10 g, banyak harmonik, tingkat kebisingan tinggi

Mengapa Cacat Ras Luar Paling Umum

Kegagalan ras luar terjadi karena beberapa alasan:

Konsentrasi Beban

  • Pada orientasi poros horizontal yang umum, zona beban berada di bagian bawah
  • Balapan luar di bagian bawah menanggung sebagian besar beban
  • Pembebanan konstan pada bagian balap luar yang sama mempercepat kelelahan
  • Balapan bagian dalam berputar, mendistribusikan beban ke seluruh lingkar

Tekanan Instalasi

  • Balapan luar yang ditekan ke dalam rumah dapat mengalami kerusakan pemasangan
  • Kecocokan interferensi menciptakan tegangan sisa
  • Pemasangan yang tidak tepat (salah penyelarasan, kemiringan) merusak lintasan luar

Efek Kontaminasi

  • Partikel memasuki bantalan pada lintasan luar
  • Kontaminasi terkonsentrasi di wilayah balapan luar
  • Partikel tertanam dalam bahan balap luar yang lebih lembut

Signifikansi Diagnostik

Keyakinan Diagnostik Tinggi

BPFO adalah salah satu indikator diagnostik yang paling dapat diandalkan:

  • Frekuensi dapat dihitung secara tepat dan unik untuk setiap jenis bantalan
  • Tidak mungkin tertukar dengan frekuensi mesin lainnya
  • Pola perkembangan yang jelas seiring dengan memburuknya cacat
  • Hubungan yang dipahami dengan baik antara amplitudo dan ukuran cacat

Penilaian Tingkat Keparahan

  • Jumlah Harmonik: Lebih banyak harmonik = cacat yang lebih parah
  • Amplitudo Puncak: Amplitudo yang lebih tinggi = area cacat yang lebih besar
  • Kehadiran Sideband: Sideband yang luas menunjukkan modulasi, seringkali disebabkan oleh variasi zona beban
  • Tingkat Kebisingan: Tingkat kebisingan yang meningkat menunjukkan kerusakan permukaan yang meluas

Hubungan dengan Frekuensi Bearing Lainnya

BPFO vs. BPFI

  • BPFI (inner race) selalu memiliki frekuensi lebih tinggi daripada BPFO untuk bearing yang sama
  • Rasio tipikal: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8
  • Jika keduanya ada, menunjukkan adanya beberapa cacat (kegagalan lanjutan)
  • BPFO lebih umum terjadi pada awalnya; BPFI dapat berkembang sebagai kerusakan sekunder

Sideband pada Kecepatan 1×

  • Saat balapan luar diam, mungkin ada sedikit pergerakan
  • Kecocokan bantalan yang longgar memungkinkan lintasan luar merayap atau berputar sedikit
  • Variasi zona beban saat orbit rotor menciptakan modulasi amplitudo
  • Menghasilkan sideband ±1× di sekitar puncak BPFO

Strategi Pemantauan Praktis

Pemantauan Rutin

  • Analisis amplop bulanan atau triwulanan di setiap lokasi bantalan
  • Deteksi puncak BPFO otomatis dan tren
  • Alarm diatur pada amplitudo dasar 2-3×
  • Data historis tren untuk memprediksi waktu kegagalan

Tes Konfirmasi

Ketika BPFO mendeteksi:

  • Verifikasi frekuensi sesuai dengan nilai yang dihitung (dalam ±5%)
  • Periksa harmonik (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Cari pola sideband yang khas
  • Bandingkan dengan bantalan lain pada mesin yang sama (harus unik untuk bantalan yang rusak)
  • Tingkatkan frekuensi pemantauan menjadi mingguan atau harian

Deteksi dan pemantauan BPFO merupakan salah satu aplikasi analisis getaran yang paling berhasil dalam pemeliharaan prediktif, mencegah kegagalan bantalan dan memungkinkan strategi penggantian berbasis kondisi yang mengoptimalkan keandalan peralatan dan biaya pemeliharaan.

← Kembali ke Indeks Utama

Kategori:
WhatsApp