ベアリングの欠陥の診断
ベアリングの欠陥 これらは、転がり軸受の作動面に生じる微視的または巨視的な欠陥（ひび割れ、欠け、またはピット）です。転がり軸受はほとんどの回転機械の基盤となる部品であり、故障の原因となることも多いため、これらの欠陥を早期に検出することは、 振動解析欠陥があると、転動体がその上を転がるたびに反復的で周期的な衝撃が生じ、その周期性こそが、この欠陥を スペクトラム ベアリングが過熱したり、異音がするずっと前から。
1. ベアリング欠陥の性質
一般的な転がり軸受は、外輪、内輪、ボールまたはローラーのセット、そしてこれらの要素を均等に間隔を保って保持する保持器という4つの部品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不具合のことです。転がり要素が欠陥の上を通過すると、その接触によって小さく鋭い高周波の衝撃――いわゆる「カチッ」という音――が発生します。 単一の「カチッ」という音に含まれるエネルギーはごくわずかですが、この衝撃は通過するたびに繰り返され、強い周期性を持つ信号を形成します。振動解析はこの種の反復的な衝撃を検出するのに極めて有効であり、そのため、ベアリングの劣化は焼き付きが発生する直前ではなく、数ヶ月前から検知することが可能になります。
2. 4つの基本的な故障頻度
軸受診断の基礎となるのは、特定の軸受形状と軸回転数において、衝撃が極めて明確かつ予測可能な頻度で発生するという点である。これらは 軸受欠陥周波数 である：
- ビーピーエフオー （ボールパス頻度、アウターレース）： 転動体が固定された外輪上の単一の点を通過する速度。これは、最も頻繁に確認される軸受の欠陥頻度である。
- BPFI （ボールパス頻度、インナールース）： 内輪上の特定の点を通過する要素の速度。内輪はシャフトとともに回転するため、BPFIはBPFOよりも高くなる。
- BSF （ボールの回転数）： 転動体が自身の軸を中心に回転する頻度。BSF欠陥は、転動体が1回転するたびに両方の軌道面に接触するため、この回転数の2倍のエネルギーを示すことが多い。
- FTF （基本列車運行頻度）： ケージ、すなわち「トレイン」の回転周波数です。これは非常に低い周波数であり、通常は 運転速度.
これらの値は、軸受の形状（ピッチ径、転動体径、接触角、および転動体数）と軸の回転速度によって決まります。振動解析ソフトウェアには通常、大規模な軸受データベースが搭載されており、これらの値を自動的に計算します。また、これらを直接計算することも可能です。 ベアリング欠陥頻度計算機 ベアリングの品番または寸法が分かっている場合。
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
現像中の欠陥は、 FFTスペクトル:
- 高周波ピーク： 故障周波数そのもの（例えばBPFO）は、低次回転ピークから離れた周波数帯域の上方に、ピークとして現れる。
- 倍音: 衝撃が鋭く突発的な性質を持つため、通常、断層周波数の正確な倍数となる複数の高調波が発生し、それらが長く連なっている場合は、欠陥が十分に発達していることを示している。
- サイドバンド: これが重要な診断指標となります。通常、欠陥周波数のピークの両側には、回転速度の1倍の幅で離間したサイドバンドが現れます。1倍のサイドバンドを伴うBPFOピークは、外輪の典型的な特徴ですが、内輪の欠陥（BPFI）もほぼ常に1倍のサイドバンドを伴います。これは、回転する欠陥が1回転ごとにベアリングの荷重領域に出入りし、衝撃強度を変調させるためです。
初期段階では、これらのピークは小さく、スペクトルのノイズフロアに埋もれやすいため、通常は専用の検出手法が用いられる。
4. 早期発見のためのエンベロープ分析
エンベロープ分析（復調とも呼ばれる）は、ベアリングの初期段階の欠陥を検出するための最も効果的な手法である。これは、次のような発生源からの低周波・高エネルギーの振動をバンドパスフィルターで除去する信号処理技術であり、 アンバランス そして ずれ、その後、その欠陥によって生じる高周波・低エネルギーの衝撃のみに焦点を当てます。繰り返される衝撃が構造物の固有振動数を共振させ、エンベロープ処理によってその共振の繰り返し率が抽出されます。
その結果 エンベロープスペクトル この表示は驚くほど「見やすい」もので、低いバックグラウンドノイズを背景に、ベアリングの故障周波数とその高調波が明確に示されています。これにより、ベアリングが実際に故障する数ヶ月前、場合によっては数年前に異常を検知することが可能となり、緊急の故障によるダウンタイムを回避し、計画的な交換を行うための十分な余裕が生まれます。
5. 現場での診断の確認
確固たる方向判定を行うには、測定されたピークを計算された断層周波数と照合し、予想されるサイドバンドパターンを確認する必要があります。理想的には、エンベロープスペクトルによる裏付けと、連続した測定データにおける明確な上昇傾向が伴うことが望ましいです。例えば、次のような携帯型2チャンネル計測器 バランセット-1A これにより、エンジニアは稼働中の機械の各ベアリングについてスペクトルデータを取得できるため、ベアリングの不具合が疑われる場合、予測される周波数と照らし合わせて現場で確認することが可能になります。また、類似する要因（構造的な要因など）を排除しておくことも重要です。 緩み また、転動体による不具合も広帯域エネルギーを上昇させる可能性がありますが、BPFO、BPFI、BSF、またはFTFの各ファミリーに該当するのは、真の軸受欠陥のみです。
