베어링 고장 주파수란 무엇입니까? 결함 감지 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 장비입니다. 베어링 고장 주파수란 무엇입니까? 결함 감지 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 장비입니다.

베어링 결함 주파수란 무엇인가? 결함 감지

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베어링 고장 주파수 이해

정의: 베어링 고장 주파수란 무엇인가?

베어링 결함 주파수 (베어링 결함 주파수 또는 특성 주파수라고도 함)는 특정합니다. 진동 베어링의 구름 요소(볼 또는 롤러)가 베어링 레이스 또는 구름 요소 자체의 균열, 스폴, 피트와 같은 결함 위를 지날 때 발생하는 주파수입니다. 이러한 주파수는 베어링의 형상과 샤프트의 회전 속도를 기반으로 수학적으로 예측 가능하므로, 결함을 조기에 감지하는 데 매우 중요한 진단 지표입니다. 베어링 결함.

이러한 주파수를 이해하고 식별합니다. 진동 분석 온도 상승, 소음 또는 치명적인 고장으로 인해 문제가 나타나기 몇 달 전에 유지보수 담당자가 베어링 문제를 감지할 수 있으므로 계획된 유지보수가 가능하고 비용이 많이 드는 예상치 못한 가동 중지를 방지할 수 있습니다.

4가지 기본 고장 주파수

모든 롤링 베어링에는 4가지 특징적인 결함 주파수가 있으며, 각각은 다른 유형의 결함에 해당합니다.

1. BPFO – 볼 패스 빈도, 아웃터 레이스

롤링 요소가 외륜의 고정 지점을 통과하는 속도:

  • 물리적 의미: 외부 레이스에 결함이 있는 경우 각 롤링 요소는 통과하면서 결함을 치므로 반복적인 충격이 발생합니다.
  • 일반적인 값: 대부분의 베어링의 경우 3-5배 샤프트 속도
  • 공식: BPFO = (N × n / 2) × (1 + (Bd/Pd) × cos β)
  • 가장 흔한: 외륜 결함은 가장 빈번한 베어링 고장 모드입니다.
  • 부하 구역 효과: 고정된 외륜은 결함이 하중에 비해 일정한 위치에 있음을 의미합니다.

2. BPFI – 볼 패스 빈도, 이너 레이스

롤링 요소가 내부 레이스의 고정 지점을 통과하는 속도:

  • 물리적 의미: 내부 레이스는 샤프트와 함께 회전하므로 각 롤링 요소가 통과할 때 내부 레이스의 결함이 발생합니다.
  • 일반적인 값: 대부분의 베어링의 경우 5-7배 샤프트 속도
  • 공식: BPFI = (N × n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
  • BPFO보다 높음: 동일한 베어링의 경우 항상 BPFO보다 높은 주파수
  • 측대역: 거의 항상 1×를 표시합니다. 측파대 부하 영역 변조로 인해

3. BSF – 볼 스핀 주파수

자체 축을 중심으로 회전하는 롤링 요소의 회전 주파수:

  • 물리적 의미: 롤링 요소에 결함이 있는 경우 이 주파수에서 두 레이스 모두에 영향을 미칩니다.
  • 일반적인 값: 1.5-3× 샤프트 속도
  • 공식: BSF = (Pd/Bd) × (n/2) × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
  • 가장 흔하지 않은: 롤링 요소 결함은 레이스 결함보다 덜 빈번합니다.
  • 복잡한 패턴: 결함은 두 레이스 모두에 접촉하여 복잡한 진동 시그니처를 생성합니다.

4. FTF – 기본 열차 주파수

베어링 케이지(리테이너)의 회전 주파수:

  • 물리적 의미: 베어링 주위로 롤링 요소를 운반하면서 케이지가 회전하는 속도
  • 일반적인 값: 0.35-0.45× 샤프트 속도(아동기)
  • 공식: FTF = (n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
  • 케이지 결함: 마모되거나 손상된 케이지는 이 주파수를 자극합니다.
  • 불안정성 지표: 베어링으로 인한 로터 불안정성 중에도 나타날 수 있습니다.

수식 변수 설명

단층 주파수 공식은 다음과 같은 베어링 기하학적 매개변수를 사용합니다.

  • N = 롤링 요소(볼 또는 롤러)의 수
  • n = 샤프트 회전 주파수(Hz) 또는 속도(RPM)
  • 비디 = 볼 또는 롤러 직경
  • 피디 = 피치 직경(구름 요소의 중심을 통과하는 원의 직경)
  • β = 접촉각(하중 방향과 베어링 축 사이의 각도, 일반적으로 0~40°)

대부분의 진동 분석 소프트웨어에는 수천 개의 베어링 모델에 대한 매개변수가 미리 계산된 베어링 데이터베이스가 포함되어 있습니다.

진동 스펙트럼에 나타나는 고장 주파수

기본 모양

베어링에 결함이 발생하는 경우:

  • 주요 피크: 단층 주파수는 뚜렷한 피크로 나타납니다. 주파수 스펙트럼
  • 배음: 결함이 악화됨에 따라 결함 주파수의 다중 고조파(2×, 3×, 4×)가 나타납니다.
  • 측대역: 내륜 및 롤링 요소 결함의 경우 결함 주파수 주변의 1× 측대역이 일반적입니다.
  • 진폭 성장: 결함이 진행됨에 따라 결함 주파수 진폭이 증가합니다.

측대역 패턴

사이드밴드는 중요한 진단 정보를 제공합니다.

  • 내부 인종 결함: ±1×, ±2× 측대역을 갖는 BPFI(부하 영역 안팎으로 회전하는 결함)
  • 외부 레이스 결함: BPFO는 외륜이 약간 회전할 수 있는 경우 1× 측대역을 가질 수 있습니다.
  • 롤링 요소 결함: FTF 간격의 사이드밴드를 갖는 BSF(케이지 주파수 변조)
  • 측파대 간격: 어느 구성 요소가 결함이 있는지 식별합니다.

초기 단계 vs. 후기 단계

  • 초기 단계: 잡음 플로어 바로 위에 있는 작은 피크에는 다음이 필요할 수 있습니다. 봉투 분석 감지하다
  • 중간 단계: 표준 FFT에서 고조파와 측파대를 포함한 명확한 피크
  • 고급 단계: 매우 높은 진폭, 수많은 고조파, 광대역 잡음 증가
  • 후반 단계: 스펙트럼은 잡음 플로어가 높아지고 피크가 많아 혼란스러워집니다.

탐지 기술

표준 FFT 분석

  • 계산 FFT 진동 신호의
  • 계산된 베어링 주파수에서 피크를 찾으세요
  • 중등도에서 고도의 결함에 효과적입니다.
  • 노이즈에 묻힌 초기 단계 결함을 놓칠 수 있음

봉투 분석(가장 효과적)

봉투 분석 (복조)는 베어링 결함 감지를 위한 황금 표준입니다.

  • 저주파, 고에너지 진동(불균형 등)을 걸러냅니다.
  • 베어링 결함으로 인한 고주파 충격에 초점을 맞춥니다.
  • 표준 FFT보다 6~12개월 일찍 오류를 감지할 수 있습니다.
  • 봉투 스펙트럼은 오류 주파수와 패턴을 명확하게 보여줍니다.

시간 영역 기술

실제 적용

진단 절차

  1. 베어링 식별: 베어링 모델 및 위치 확인
  2. 주파수 계산: 베어링 형상을 사용하여 BPFO, BPFI, BSF, FTF를 계산합니다(또는 데이터베이스에서 조회).
  3. 진동 데이터 수집: 베어링 하우징에서 측정 가속도계
  4. 스펙트럼 분석: FFT 또는 엔벨로프 스펙트럼에서 계산된 주파수를 찾으세요.
  5. 진단 확인: 결함 유형과 일치하는 고조파 및 측파대를 확인하십시오.
  6. 심각도 평가: 진폭과 고조파 함량은 결함 진행 단계를 나타냅니다.
  7. 계획 작업: 심각도 및 장비 중요도에 따라 베어링 교체 일정을 정합니다.

진단 예시

1800 RPM(30 Hz)으로 작동하는 SKF 6308 베어링이 장착된 모터:

  • 계산된 주파수: BPFO = 107Hz, BPFI = 173Hz, BSF = 71Hz, FTF = 12Hz
  • 봉투 스펙트럼에서 관찰됨: 346Hz, 519Hz에서 고조파가 있는 173Hz에서 피크
  • 측대역: 173Hz 피크 주변의 ±30Hz 측대역
  • 진단: 내부 레이스 결함 확인됨(1× 측대역을 포함하는 BPFI)
  • 행동: 진폭에 따라 2~4주 이내에 베어링 교체 일정을 정합니다.

예측 유지 관리의 중요성

  • 조기 경고: 고장 발생 6~24개월 전에 결함 감지
  • 구체적인 진단: 어느 베어링 구성 요소가 손상되었는지 식별하세요
  • 추세 모니터링: 남은 수명을 예측하기 위해 오류 주파수 진폭을 추적합니다.
  • 계획된 유지 관리: 편리한 가동 중지 시간 동안 교체 일정을 잡으세요
  • 2차 피해 방지: 샤프트, 하우징 또는 기타 구성 요소가 심각한 고장으로 인해 손상되기 전에 베어링을 교체하십시오.
  • 비용 절감: 긴급 수리, 생산 손실 및 부수적 피해를 방지하세요

베어링 고장 주파수는 진동 분석에서 가장 강력한 진단 도구 중 하나입니다. 베어링 고장 주파수의 수학적 예측 가능성과 최신 포락선 분석 기법이 결합되어 베어링 결함을 조기에 안정적으로 감지할 수 있으며, 이는 회전 장비의 효과적인 예측 유지보수 프로그램의 초석이 됩니다.

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