ベアリングの欠陥の診断

1. ベアリング欠陥の性質

転がり軸受は、ほとんどの回転機械において基本的な部品ですが、故障しやすい箇所でもあります。一般的な軸受は、外輪、内輪、一組のボールまたはローラー、そしてそれらの間隔を維持するためのケージで構成されています。「欠陥」とは、これらの表面のいずれかに生じる、亀裂、剥離、穴などの微視的または巨視的な欠陥を指します。

転動体が欠陥部を通過すると、小さな高周波の衝撃、つまり「クリック」音が発生します。1回の衝撃はエネルギーが低いですが、これらの衝撃は繰り返し発生します。 振動解析 ベアリングが過熱したり、聞こえるノイズが発生したりする前に、これらの反復的な周期的な衝撃を検出するのに非常に効果的です。

2. 4つの基本的な故障頻度

ベアリングの欠陥を診断する鍵は、特定のベアリング形状と回転速度において、衝撃が非常に特定かつ予測可能な周波数で発生することを知ることです。これらは「基本故障周波数」と呼ばれます。

• BPFO（ボール通過周波数、アウターレース）： 転動体が外輪上の一点を通過する速度。これは最も一般的なベアリングの欠陥頻度です。
• BPFI（ボール通過周波数、インナーレース）： 転動体が内輪上の一点を通過する速度。内輪は回転しているため、この周波数はBPFOよりも高くなります。
• BSF（ボールスピン周波数）： 転動体がそれ自身の軸を中心に回転する周波数。
• FTF（基本列車周波数）: ベアリングケージの回転周波数。これは非常に低い周波数で、通常は0.5倍未満です。 走る速度.

これらの周波数は、ベアリングの寸法（ピッチ径やボール径など）とシャフトの回転速度に基づいて計算できます。振動解析ソフトウェアには通常、ベアリングの大規模なデータベースが含まれており、これらの周波数を自動的に計算できます。

3. ベアリングの欠陥がスペクトルにどのように現れるか

ベアリングに欠陥がある場合、その故障頻度は FFTスペクトル 特徴的なパターン：

• 高周波ピーク: 障害周波数自体 (例: BPFO) は、スペクトルの高周波範囲のピークとして表示されます。
• 倍音: 多くの場合、障害周波数の複数の高調波（倍数）が存在します。
• サイドバンド: これは重要な診断マーカーです。ベアリングの故障周波数ピークには、多くの場合、運転速度の1倍間隔のサイドバンドが見られます。例えば、1倍間隔のサイドバンドを持つBPFOピークは、外輪の欠陥の典型的な兆候です。内輪の欠陥（BPFI）は、欠陥が機械の負荷ゾーンに出入りするため、ほぼ常に1倍間隔のサイドバンドが見られます。

初期段階では、これらのピークはスペクトルのノイズフロアに埋もれている可能性があります。そのため、検出には特殊な技術が用いられることがよくあります。

4. エンベロープ分析 早期発見のために

エンベロープ分析 （復調とも呼ばれる）は、ベアリングの欠陥を早期に検出するための最も強力な技術です。これは、低周波・高エネルギーの振動（アンバランスなどによる）を除去し、ベアリングの欠陥によって発生する高周波・低エネルギーの衝撃のみに焦点を当てる信号処理方法です。

エンベロープ スペクトルは非常に「クリーン」で、ベアリングの障害周波数とその高調波が明確に表示され、ベアリングが故障する数か月、あるいは数年前に検出できるようになります。

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