베어링 결함 진단

1. 베어링 결함의 특성

구름 베어링은 대부분의 회전 기계의 기본 구성 요소이지만, 동시에 일반적인 고장 지점이기도 합니다. 일반적인 베어링은 외륜, 내륜, 볼 또는 롤러 세트, 그리고 이들의 간격을 유지하는 케이지로 구성됩니다. "결함"은 이러한 표면 중 하나에 발생하는 균열, 박리, 또는 패임과 같은 미세하거나 거시적인 결함을 말합니다.

롤링 요소가 결함 위를 지날 때 작고 고주파의 충격, 즉 "클릭" 소리가 발생합니다. 단일 충격은 에너지가 낮지만 이러한 충격은 반복적으로 발생합니다. 진동 분석 베어링이 과열되거나 소음이 나기 훨씬 전에 이러한 반복적이고 주기적인 충격을 감지하는 데 매우 효과적입니다.

2. 4가지 기본 고장 주파수

베어링 결함 진단의 핵심은 주어진 베어링 형상과 회전 속도에서 충격이 매우 구체적이고 예측 가능한 주파수에서 발생한다는 것을 아는 것입니다. 이를 기본 결함 주파수라고 합니다.

• BPFO(볼 패스 빈도, 아우터 레이스): 구름 요소가 외륜의 단일 지점을 통과하는 속도입니다. 이는 가장 흔한 베어링 결함 빈도입니다.
• BPFI(볼 패스 빈도, 이너 레이스): 구름 요소가 내륜의 단일 지점을 통과하는 속도입니다. 내륜이 회전하므로 이 주파수는 BPFO보다 높습니다.
• BSF(볼 스핀 주파수): 회전하는 물체가 자체 축을 중심으로 회전하는 빈도입니다.
• FTF(기본 열차 주파수): 베어링 케이지의 회전 주파수입니다. 이는 매우 낮은 주파수로, 일반적으로 0.5배 미만입니다. 달리기 속도.

이러한 주파수는 베어링의 치수(피치 직경, 볼 직경 등)와 샤프트의 회전 속도를 기반으로 계산할 수 있습니다. 진동 분석 소프트웨어는 일반적으로 방대한 베어링 데이터베이스를 포함하고 있으며 이러한 주파수를 자동으로 계산할 수 있습니다.

3. 베어링 결함이 스펙트럼에 나타나는 방식

베어링 결함이 존재하는 경우 해당 결함 주파수가 다음과 같이 나타납니다. FFT 스펙트럼 특징적인 패턴으로:

• 고주파 피크: 단층 주파수 자체(예: BPFO)는 스펙트럼의 고주파 범위에서 피크로 나타납니다.
• 배음: 고장 주파수의 고조파(배수)가 여러 개 존재하는 경우가 많습니다.
• 측대역: 이는 중요한 진단 지표입니다. 베어링 결함 주파수 피크는 종종 작동 속도의 1배 간격으로 측파대를 갖습니다. 예를 들어, 1배 측파대를 갖는 BPFO 피크는 외륜 결함의 전형적인 징후입니다. 내륜 결함(BPFI)은 결함이 기계의 부하 영역 안팎으로 회전하기 때문에 거의 항상 1배 측파대를 갖습니다.

초기 단계에서는 이러한 피크가 스펙트럼의 잡음 플로어에 묻혀 있을 수 있습니다. 이러한 이유로 감지를 위해 특수 기술이 자주 사용됩니다.

4. 봉투 분석 조기 발견을 위해

봉투 분석 (복조라고도 함)는 베어링 결함을 조기에 감지하는 가장 강력한 기술입니다. 이는 불평형 등으로 인한 저주파 고에너지 진동을 걸러내고 베어링 결함으로 인해 발생하는 고주파 저에너지 충격에만 집중하는 신호 처리 방식입니다.

봉투 스펙트럼은 매우 "깨끗"하여 베어링 오류 주파수와 고조파를 명확하게 보여주므로 베어링이 고장나기 몇 달 또는 몇 년 전에도 감지할 수 있습니다.

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