BSF란 무엇인가요? 베어링 진단 시 볼 스핀 주파수 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 제품입니다. BSF란 무엇인가요? 베어링 진단 시 볼 스핀 주파수 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인, 샤프트, 원심분리기, 터빈 및 기타 여러 로터의 동적 밸런싱을 위한 제품입니다.

BSF란 무엇인가요? 베어링 진단 시 볼 스핀 주파수

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BSF 이해 – 볼 스핀 주파수

정의: BSF란 무엇인가?

BSF (볼 스핀 주파수, 롤링 요소 스핀 주파수라고도 함)는 4가지 기본 중 하나입니다. 베어링 결함 주파수 이는 자체 축을 중심으로 회전하는 구름 요소(볼 또는 롤러)의 회전 속도를 나타냅니다. 구름 요소에 스폴, 균열 또는 개재물과 같은 표면 결함이 있는 경우, 결함은 구름 요소의 회전당 내륜과 외륜 모두에 두 번씩 충격을 가하여 BSF 주파수에서 주기적인 충격을 발생시킵니다.

BSF는 네 가지 베어링 진동수 중 가장 적게 관찰되는 진동수입니다. 구름 요소 결함은 레이스 결함에 비해 상대적으로 드물기 때문입니다. 베어링 고장의 약 10~15% 정도만 차지합니다. 그러나 BSF가 발생하면 독특하고 복잡한 진동이 발생합니다. 진동 주의 깊게 살펴보면 식별 가능한 서명 진동 분석.

수학적 계산

공식

BSF는 베어링 형상과 샤프트 속도를 사용하여 계산됩니다.

  • BSF = (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]

변수

  • 피디 = 피치 직경(롤링 요소 중심을 통과하는 원의 직경)
  • 비디 = 볼 또는 롤러 직경
  • n = 샤프트 회전 주파수(Hz) 또는 속도(RPM/60)
  • β = 접촉각

단순화된 형태

접촉각이 0인 베어링(β = 0°)의 경우:

  • BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
  • Bd/Pd ≈ 0.2인 일반적인 베어링의 경우 BSF ≈ 2.4 × n이 됩니다.
  • 경험 법칙: BSF는 일반적으로 샤프트 속도의 2-3배입니다.

일반적인 값

  • BSF는 일반적으로 샤프트 속도의 1.5배에서 3배까지입니다.
  • 둘 다보다 낮음 BPFI 및 BPFO
  • 보다 높은 FTF (케이지 주파수)
  • 예: 1800 RPM(30 Hz)의 베어링 → BSF ≈ 71 Hz(2.4× 샤프트 속도)

물리적 메커니즘

구름 요소 회전

BSF를 이해하려면 롤링 요소의 움직임을 시각화해야 합니다.

  1. 롤링 요소는 케이지 주파수(~0.4× 샤프트 속도)에서 베어링 주위를 공전합니다.
  2. 동시에 BSF에서 자체 축을 중심으로 회전합니다.
  3. 스핀율은 피치 직경과 볼 직경의 비율에 따라 달라집니다.
  4. 완전한 회전마다 결함이 두 종족 모두와 접촉하게 됩니다.

회전당 이중 충격

롤링 요소의 결함은 고유한 패턴을 생성합니다.

  • 첫 번째 영향: 결함이 인종 내부를 강타하다
  • 반혁명 이후: 동일한 결함(이제 180° 회전)이 외측 레이스에 영향을 미칩니다.
  • 결과: 볼 회전당 2번의 충격 = 2×BSF
  • 실제 관찰 빈도: BSF와 2×BSF 모두에서 피크가 자주 나타납니다.

케이지 주파수에 의한 변조

롤링 요소의 궤도 운동으로 인해 추가적인 복잡성이 발생합니다.

  • 결함이 있는 볼은 케이지 회전당 한 번 부하 영역을 통과합니다.
  • 하중에 따라 영향 정도가 조절됨(하중 구역은 높고 다른 곳은 낮음)
  • 사이드밴드를 생성합니다. FTF (케이지 주파수) 간격
  • 사이드밴드 패턴: BSF ± n×FTF, 여기서 n = 1, 2, 3…

진동 시그니처

스펙트럼 특성

  • 주요 피크: BSF 또는 2×BSF 주파수에서
  • FTF 사이드밴드: 케이지 주파수 간격으로 분산됨(BPFI의 1× 사이드밴드와 다름)
  • 다중 고조파: 2×BSF, 3×BSF가 종종 존재함
  • 복잡한 패턴: 인종 결함 패턴보다 더 복잡함
  • 가변 진폭: 하중 영역에서 결함이 있는 공의 위치가 변경됨에 따라 측정값 간에 상당한 차이가 있을 수 있습니다.

봉투 스펙트럼

봉투 분석 특히 BSF 감지에 중요합니다.

  • BSF 피크는 표준 FFT보다 봉투에서 더 선명하게 나타나는 경우가 많습니다.
  • FTF 사이드밴드 구조가 더 잘 보입니다
  • 표준 스펙트럼에서 피크가 나타나기 전에 조기 감지 가능

롤링 요소 결함이 덜 흔한 이유

롤링 요소 결함이 비교적 드물게 나타나는 데에는 여러 가지 요인이 있습니다.

하중 분포

  • 롤링 요소가 회전하여 전체 표면에 하중과 마모를 분산합니다.
  • 경주(특히 외측 경주)에는 집중된 하중 구역이 있습니다.
  • 보다 균일한 응력 분포는 롤링 요소의 피로를 지연시킵니다.

제조 품질

  • 볼과 롤러는 일반적으로 가장 높은 품질 관리를 받습니다.
  • 많은 베어링의 레이스보다 더 단단한 소재와 더 나은 표면 마감
  • 재료 결함이 발생할 가능성이 낮음

스트레스 패턴

  • 표면에 분포된 롤링 접촉 응력
  • 경주에서는 더 높은 최대 헤르츠 접촉 응력이 발생합니다.
  • 경주의 가장자리와 모서리는 스트레스 집중에 더 취약합니다.

진단 과제

복잡성

  • FTF 측대역으로 인한 BSF 시그니처는 레이스 결함보다 더 복잡합니다.
  • 다른 기계 주파수와 혼동될 수 있습니다.
  • 가변 진폭으로 인해 추세 분석이 더 어려워짐
  • 여러 개의 결함이 있는 공이 겹쳐진 서명을 생성합니다.

탐지 난이도

  • BSF 피크는 유사한 결함 크기에 대해 레이스 결함 피크보다 진폭이 낮은 경우가 있습니다.
  • 주파수는 다른 기계 구성 요소와 범위 내에 있을 수 있습니다.
  • BSF 패턴과 인종 결함을 구별하려면 경험이 필요합니다.

실제 진단

확인 단계

  1. BSF를 계산하세요: 베어링 사양에서
  2. BSF Peak를 찾으세요: 계산된 주파수에서 봉투 스펙트럼 검색
  3. 2×BSF를 확인하세요: 기본 BSF보다 종종 더 강력함
  4. FTF 사이드밴드 확인: 케이지 주파수 간격(1× 간격 아님)에서 사이드밴드를 찾으세요.
  5. 진폭 변동성: BSF 진폭은 측정마다 다를 수 있습니다(볼 결함의 특징)
  6. 제거: BSF를 결론짓기 전에 BPFI와 BPFO를 배제하세요

여러 개의 공이 튀어나왔을 때

  • 여러 개의 결함이 있는 공이 복잡한 겹침 패턴을 생성합니다.
  • BSF 피크는 넓어지거나 여러 개의 인근 주파수를 보여줄 수 있습니다.
  • 베어링의 심각한 열화를 나타냅니다.
  • 즉시 교체 권장

원인 및 예방

롤링 요소 결함의 일반적인 원인

  • 재료 포함 사항: 볼/롤러 내부 공극 또는 이물질
  • 설치 손상: 취급 중 충격으로 인한 브리넬링
  • 오염: 공 표면에 박혀 있거나 손상을 주는 단단한 입자
  • 전기적 손상: 베어링을 통과하는 전류 아크로 인해 피트가 생성됩니다.
  • 거짓 브리넬링: 정지 중 진동으로 인한 불안
  • 부식: 습기 또는 화학 물질 공격으로 표면 구덩이가 발생합니다.

예방 전략

  • 평판이 좋은 제조업체의 고품질 베어링을 사용하세요
  • 설치 중 주의해서 다루세요
  • 효과적인 오염 제어(밀봉, 깨끗한 환경)
  • 적절한 윤활로 부식 방지
  • VFD 드라이브가 있는 모터의 전기 절연
  • 보관 및 운송 중 진동 차단

BSF는 BPFO나 BPFI보다 발생 빈도가 낮지만, 그 특성을 이해하면 베어링을 완벽하게 진단할 수 있습니다. 독특한 FTF 측대파 패턴과 감지 후 빠른 진행 가능성으로 인해 BSF는 포괄적인 베어링 상태 모니터링 프로그램의 중요한 부분을 차지합니다.

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