BPFO-ს გაგება - ბურთის გადაცემის სიხშირის გარე რბოლა
განმარტება: რა არის BPFO?
BPFO (ბურთის გადაცემის სიხშირე, გარე რბოლა) ოთხი ფუნდამენტურიდან ერთ-ერთია საკისრების ხარვეზების სიხშირეები ეს მიუთითებს სიჩქარეზე, რომლითაც მოძრავი ელემენტები (ბურთები ან ლილვაკები) გადიან მოძრავი ელემენტის საკისრის გარეთა რგოლზე მდებარე დეფექტზე. როდესაც გარეთა რგოლზე არის ნაპრალები, ბზარები, ორმოები ან სხვა დეფექტი, თითოეული მოძრავი ელემენტი გავლისას ურტყამს დეფექტს, რაც ქმნის განმეორებად დარტყმას, რომელიც წარმოქმნის ვიბრაცია BPFO სიხშირეზე.
BPFO საკისრების დიაგნოსტიკურად ყველაზე მნიშვნელოვანი სიხშირეა, რადგან გარე რგოლის დეფექტები საკისრების უკმარისობის ყველაზე გავრცელებული ტიპია, რაც მოძრავი ელემენტის საკისრების ყველა უკმარისობის დაახლოებით 40%-ს შეადგენს. ვიბრაციის სპექტრებში BPFO პიკების აღმოჩენა გარე რგოლის პრობლემების ადრეული იდენტიფიცირების საშუალებას იძლევა საკისრების უკმარისობის გამოვლენამდე.
მათემატიკური გაანგარიშება
ფორმულა
BPFO გამოითვლება საკისრის გეომეტრიისა და ლილვის სიჩქარის გამოყენებით:
- BPFO = (N × n / 2) × [1 + (Bd/Pd) × cos β]
ცვლადები
- ჩრ = საკისარში მოძრავი ელემენტების (ბურთების ან ლილვაკების) რაოდენობა
- n = ლილვის ბრუნვის სიხშირე (Hz) ან სიჩქარე (RPM/60)
- ბდ = ბურთის ან როლიკერის დიამეტრი
- პდ = ღერძის დიამეტრი (წრის დიამეტრი მოძრავი ელემენტების ცენტრებში)
- β = შეხების კუთხე (როგორც წესი, 0° რადიალური ბურთულიანი საკისრებისთვის, 15-40° კუთხოვანი შეხებისთვის)
გამარტივებული მიახლოება
ნულოვანი კონტაქტის კუთხის საკისრებისთვის (β = 0°):
- BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
- ტიპიური საკისრებისთვის Bd/Pd ≈ 0.2-ით, ეს იძლევა BPFO ≈ 0.6 × N × n-ს.
- ცერის წესი: BPFO ≈ 60% (ბურთების რაოდენობა × ლილვის სიხშირე)
ტიპიური მნიშვნელობები
- 8-12 მოძრავი ელემენტის მქონე საკისრებისთვის: BPFO, როგორც წესი, 3-5× ლილვის სიჩქარეა
- მაგალითი: 10-სფერული საკისარი 1800 ბრ/წთ-ზე (30 ჰც) → BPFO ≈ 107 ჰც (ლილვის ბრუნვის სიჩქარე 3.6×)
ფიზიკური მექანიზმი
რატომ იწვევს გარე რასის დეფექტები BPFO-ს
გარე რბოლა სტაციონარულია უმეტეს საკისრებში, რომლებიც ფიქსირდება კორპუსში:
- დეფექტი (ნაპელი, ორმო) გარე რგოლის ფიქსირებულ ადგილას არსებობს.
- როდესაც გალია ბრუნავს, ის საკისრის გარშემო მოძრავ ელემენტებს ატარებს
- თითოეული მოძრავი ელემენტი თავის მხრივ გადის დეფექტის ადგილას
- როდესაც ბურთი დეფექტს ხვდება, ხდება მცირე დარტყმა ან “ტკაცუნი”.
- N მოძრავი ელემენტის შემთხვევაში, დეფექტი გალიის ბრუნვისას N-ჯერ აღმოიფხვრება.
- რადგან გალია ბრუნავს დაახლოებით 0.4× ლილვის სიჩქარით და თითოეული ბურთი ურტყამს გალიის ბრუნვისას ერთხელ, დარტყმის საერთო სიჩქარე = N × გალიის სიხშირე ≈ BPFO
ზემოქმედების მახასიათებლები
- თითოეული დარტყმა ხანმოკლეა (ხანგრძლივობა მიკროწამები)
- ზემოქმედება პერიოდულია BPFO სიხშირით
- დარტყმის ენერგია აღაგზნებს მაღალი სიხშირის რეზონანსებს საყრდენ სტრუქტურაში
- განმეორებადი ბუნება ქმნის მკაფიო სპექტრულ პიკებს
ვიბრაციის ხელმოწერა სპექტრში
სტანდარტულ FFT სპექტრში
- პირველადი პიკი: BPFO სიხშირეზე
- ჰარმონიკები: 2×BPFO-ზე, 3×BPFO-ზე, 4×BPFO-ზე (დეფექტის სიმძიმის მითითებით)
- გვერდითი ზოლები: შეიძლება ჰქონდეს ±1× გვერდითი ზოლები, თუ გარე რგოლი ოდნავ ბრუნავს ან დატვირთვის ზონის ვარიაციის გამო.
- ამპლიტუდა: დეფექტის გავრცელებისას იზრდება
კონვერტის სპექტრში
- BPFO პიკი გაცილებით უფრო მკაფიო და მაღალი ამპლიტუდით, ვიდრე სტანდარტული FFT-ში
- ჰარმონიკები თვალსაჩინოდ არის გამოსახული
- შესაძლებელია ადრეული გამოვლენა (დეფექტების აღმოჩენა შესაძლებელია რამდენიმე თვით ადრე)
- დაბალი სიხშირის ვიბრაციისგან ნაკლები ჩარევა
ტიპიური ამპლიტუდის პროგრესია
- საწყისი: 0.1-0.5 გ (კონვერტი), ძლივს შესამჩნევი
- ადრეული: 0.5-2 გ, BPFO-ს მკაფიო პიკი 1-2 ჰარმონიკით
- ზომიერი: 2-10 გ, მრავალი ჰარმონიკა, გვერდითი ზოლების გამოჩენა
- გაფართოებული: >10 გ, მრავალრიცხოვანი ჰარმონიკები, მომატებული ხმაურის დონე
რატომ არის გარე რასის დეფექტები ყველაზე გავრცელებული
გარე რასის წარუმატებლობები დომინირებს რამდენიმე მიზეზის გამო:
დატვირთვის კონცენტრაცია
- ლილვის ტიპური ჰორიზონტალური ორიენტაციის დროს, დატვირთვის ზონა ქვედა ნაწილშია.
- დატვირთვის უმეტეს ნაწილს ქვედა ნაწილში გარე რბოლა ატარებს
- ერთი და იგივე გარე სარბოლო მონაკვეთის მუდმივი დატვირთვა აჩქარებს დაღლილობას
- შიდა რგოლი ბრუნავს, დატვირთვას მთელ გარშემოწერილობაზე ანაწილებს
ინსტალაციის სტრესები
- კორპუსში ჩაჭედილმა გარე რგოლმა შეიძლება მონტაჟის დაზიანება გამოიწვიოს.
- ინტერფერენციული მორგებები ნარჩენ სტრესებს ქმნის
- არასწორი მონტაჟი (არასწორი განლაგება, გადახრა) აზიანებს გარე რგოლს
დაბინძურების ეფექტები
- ნაწილაკები საკისარში შედიან გარე რგოლიდან
- დაბინძურება კონცენტრირებულია გარე რასის რეგიონში
- ნაწილაკები ჩანერგილია უფრო რბილ გარე რგოლის მასალაში
დიაგნოსტიკური მნიშვნელობა
მაღალი დიაგნოსტიკური სანდოობა
BPFO ერთ-ერთი ყველაზე საიმედო დიაგნოსტიკური მაჩვენებელია:
- სიხშირე ზუსტად გამოთვლადია და უნიკალურია თითოეული ტიპის საკისრისთვის
- ნაკლებად სავარაუდოა, რომ სხვა მანქანების სიხშირეებთან აგვერიოს
- პროგრესირების მკაფიო ნიმუში დეფექტის გაუარესებისას
- კარგად გააზრებული კავშირი ამპლიტუდასა და დეფექტის ზომას შორის
სიმძიმის შეფასება
- ჰარმონიკების რაოდენობა: მეტი ჰარმონიკა = უფრო მოწინავე დეფექტი
- პიკური ამპლიტუდა: უფრო მაღალი ამპლიტუდა = უფრო დიდი დეფექტის არეალი
- გვერდითი ზოლის არსებობა: ფართო გვერდითი ზოლები მიუთითებს მოდულაციაზე, ხშირად დატვირთვის ზონის ვარიაციით.
- ხმაურის დონე: ხმაურის ამაღლებული იატაკი ზედაპირის ფართოდ გავრცელებულ დაზიანებაზე მიუთითებს.
სხვა საკისრების სიხშირეებთან კავშირი
BPFO vs. BPFI
- BPFI (შიდა რბოლა) ყოველთვის უფრო მაღალი სიხშირით ხასიათდება, ვიდრე BPFO ერთი და იგივე საკისრისთვის.
- ტიპიური თანაფარდობა: BPFI/BPFO ≈ 1.6-1.8
- თუ ორივე არსებობს, ეს მიუთითებს მრავლობით დეფექტზე (მოწინავე უკმარისობა)
- BPFO თავდაპირველად უფრო ხშირია; BPFI შეიძლება განვითარდეს მეორადი დაზიანების სახით.
გვერდითი ზოლები 1× სიჩქარით
- მიუხედავად იმისა, რომ გარე რასა სტაციონარულია, მცირე მოძრაობა შესაძლებელია
- საკისრის თავისუფალი მორგება გარე რგოლის ოდნავ ცოცვის ან ბრუნვის საშუალებას იძლევა
- დატვირთვის ზონის ცვალებადობა როტორის ორბიტების მიხედვით ქმნის ამპლიტუდის მოდულაციას
- შედეგები BPFO პიკის გარშემო ±1× გვერდითი ზოლების სახით
პრაქტიკული მონიტორინგის სტრატეგია
რუტინული მონიტორინგი
- ყოველთვიური ან კვარტალური კონვერტის ანალიზი თითოეულ საყრდენ ადგილას
- ავტომატური BPFO პიკის აღმოჩენა და ტენდენცია
- სიგნალიზაცია დაყენებულია 2-3× საბაზისო ამპლიტუდაზე
- ტრენდის ისტორიული მონაცემები წარუმატებლობის დროის პროგნოზირებისთვის
დადასტურების ტესტები
როდესაც BPFO გამოვლინდა:
- სიხშირის გამოთვლილი მნიშვნელობის შესაბამისობის შემოწმება (±5%-ის ფარგლებში)
- ჰარმონიკების შემოწმება (2×BPFO, 3×BPFO)
- მოძებნეთ გვერდითი ზოლის დამახასიათებელი ნიმუში
- შეადარეთ იმავე მანქანაზე არსებულ სხვა საკისრებს (უნდა იყოს უნიკალური დეფექტური საკისრისთვის)
- მონიტორინგის სიხშირის გაზრდა ყოველკვირეულად ან ყოველდღიურად
BPFO-ს აღმოჩენა და მონიტორინგი წარმოადგენს ვიბრაციის ანალიზის ერთ-ერთ ყველაზე წარმატებულ გამოყენებას პროგნოზირებად მოვლა-პატრონობაში, რაც ხელს უშლის საკისრების გაუმართაობას და უზრუნველყოფს მდგომარეობაზე დაფუძნებულ ჩანაცვლების სტრატეგიებს, რაც ოპტიმიზაციას უწევს როგორც აღჭურვილობის საიმედოობას, ასევე მოვლა-პატრონობის ხარჯებს.