転動体の欠陥とは？ボールとローラーの損傷• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。 転動体の欠陥とは？ボールとローラーの損傷• ポータブルバランサー、振動分析装置「Balanset」は、破砕機、ファン、マルチャー、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービン、その他多くのローターの動的バランス調整に使用されます。

転動体の欠陥とは？ボールとローラーの損傷

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転動体の欠陥を理解する

定義: 転動体の欠陥とは何ですか?

転動体の欠陥 転がり軸受のボールまたはローラーに生じる損傷、欠陥、または不完全性です。これらの欠陥には、表面の剥離、亀裂、内部の汚染物質、介在物、形状の欠陥などが含まれます。欠陥のある転がり体が軸受内を回転すると、内輪と外輪の両方に衝撃が加わり、 振動 で ボールスピン周波数（BSF） 特徴的なサイドバンドは ケージ周波数（FTF） 間隔。.

転動体の欠陥はレースの欠陥よりも一般的ではありませんが、ベアリング故障の約 10 ～ 15% を占めています。しかし、発生すると、特徴的な振動シグネチャが生成され、急速に進行してベアリングが完全に故障する可能性があります。.

転動体の欠陥の種類

1. 表面剥離

最も一般的な転動体の欠陥:

  • 原因： 転がり接触疲労により材料が剥がれる
  • 外観： ボール/ローラー表面のクレーターまたはピット
  • サイズ： 通常は最初は0.5～3mmだが、大きくなることもある
  • インパクト： 欠陥が両方の人種に影響を及ぼす
  • 頻度： BSFおよび2×BSFで振動を生成

2. ひび割れ

  • 原因： 過負荷、衝撃による損傷、または疲労
  • 種類： 表面のひび割れまたは表面下のひび割れ
  • 進行状況: ひび割れは破片が剥がれるまで広がります（剥離する）。
  • 検出： 剥離が発生するまで検出が困難
  • 危険： ボールが破片になると突然の壊滅的な故障につながる可能性がある

3. 物質の含有

  • 原因： 製造上の欠陥 - 軸受鋼内の異物または空隙
  • 効果： ストレス集中を引き起こし、早期疲労を引き起こす
  • 検出： 通常、介在物の周囲に剥離が発生するまで検出されない
  • 防止： クリーンな鋼を使用した高品質のベアリング材料

4. 埋め込まれた汚染

  • 原因： ボールの表面に押し付けられた硬い粒子（汚れ、金属片）
  • 効果： レースに影響を与える隆起したバンプを作成する
  • 進行状況: へこみは応力集中の原因となり、剥離につながる可能性がある
  • 検出： BSFで衝撃振動を発生

5. 腐食と湿気による損傷

  • 外観： 錆、穴、表面の粗さ
  • 進行状況: 腐食した部分は疲労の開始部位となる
  • 防止： 適切なシール、腐食防止潤滑剤

6. ブリネル化とへこみ

  • 原因： 衝撃荷重（落下、衝撃、取り扱いによる損傷）
  • 外観： ボール表面に永久的なへこみ
  • 効果： へこみは衝撃と応力集中を引き起こす
  • 防止： 慎重な取り扱い、適切な設置手順

振動シグネチャー

周波数コンテンツ

転動体の欠陥は特徴的なパターンを生み出します。

  • 主な周波数: BSF （ボールの回転頻度）、通常は走行速度の2～3倍
  • 第二高調波: 2×BSF は基本よりも強いことが多い (欠陥は 1 回転につき両方のレースに発生する)
  • サイドバンド間隔: FTF （ケージ周波数）サイドバンド、1×サイドバンドではない
  • パターン： BSF ± FTF、BSF ± 2×FTF、FTF間隔で「ピケットフェンス」を作成

特徴的な機能

特徴 外輪欠陥 内輪の欠陥 転動体の欠陥
プライマリ周波数 BPFO（3～5倍） BPFI（5～7倍） BSF（2～3×）
サイドバンド間隔 なしまたは最小限 ±1×（シャフト速度） ±FTF（ケージスピード）
振幅安定性 比較的安定している 安定した 可変（ボールの位置によって異なります）
発生 最も一般的なもの（~40%） 共通 (~35%) 最も一般的でない（約10-15%）

振幅変動

転動体の欠陥の特徴：

  • 欠陥要素の負荷が変化すると、測定ごとに振幅が変化する
  • 負荷ゾーンでボールが欠陥になった場合：高振幅
  • ボールが反対側の荷重ゾーンに欠陥がある場合：振幅が低い
  • この変動は傾向を複雑にする可能性があるが、ボールの欠陥の診断に役立つ。

進行と結果

欠陥開発

  1. 開始: 小さな表面の亀裂または介在物
  2. マイクロスポール： 小さな材料片が壊れる
  3. 破片の成長: 欠陥エッジへの衝撃は損傷を伝播する
  4. 複数のスポール: 破片による二次的な損傷がさらなる欠陥を引き起こす
  5. ボールの断片化: 重症の場合、ボール全体が割れて破片になることがある
  6. 完全な失敗: ベアリングの耐荷重能力が失われる

二次被害

  • レースダメージ: 欠陥ボールは内外輪の表面を損傷する
  • デブリ循環: 剥離した材料は三体摩耗を引き起こす
  • ケージの損傷: ボール表面の凹凸はケージポケットを損傷する可能性がある
  • 急速な劣化： 1つのボールが損傷すると、他のボールもすぐに損傷する

一般的な原因

製造および材料の欠陥

  • ボール材料の内部介在物または空隙
  • 不適切な熱処理
  • 表面仕上げの欠陥
  • 幾何学的な欠陥（真円でないボール）

設置時の損傷

  • 取り扱い時の衝撃（落下、衝突）
  • 静止時の静的過負荷または振動によるブリネル化
  • 設置時の粒子の混入による汚染

動作条件

  • 潤滑不足による表面損傷
  • 過負荷は疲労を加速させる
  • ベアリングを流れる電流がピットを引き起こす
  • ボールの表面を侵す腐食環境
  • 硬い粒子の汚染によりへこみが生じる

検出と診断

振動解析

  • 計算する BSF そして FTF 取り付けられたベアリング用
  • 検索 エンベロープスペクトル BSFピーク
  • FTFサイドバンドパターンを確認する（主要な診断機能）
  • 2×BSFをチェックする。これは通常、振幅が大きい。
  • 複数回の測定では振幅の変動が見られる場合がある

物理検査

  • ベアリングを分解し、各ボール/ローラーを個別に検査します
  • 破片、ひび割れ、埋め込まれた材料、腐食を探す
  • 表面の粗さを感じる（滑らかなボールと粗いボール）
  • 幾何学的精度（真円度以外）をチェックする
  • 書類用の写真の欠陥

是正措置

即時対応

  • 重大度に応じて監視頻度を増やす
  • ベアリング交換を計画する
  • 再発を防ぐために根本原因を調査する
  • レースへの二次的ダメージを確認する

根本原因分析

  • ベアリングの選択を確認してください（定格は適切ですか？）
  • 潤滑の適切さを確認する
  • 汚染源を確認する
  • 設置方法を評価する
  • 早期故障の場合はベアリング仕様のアップグレードを検討してください

転動体の欠陥はレース欠陥ほど一般的ではありませんが、正確な診断には、FTFサイドバンドを含む特有のBSF周波数特性を理解する必要があります。エンベロープ解析による早期検出により、欠陥が深刻なベアリング損傷や潜在的な壊滅的故障に発展する前に、計画的なメンテナンスを実施できます。.

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