FTF - 기본 열차 주파수 이해
FTF (기본 열차 주파수 - 케이지 주파수 또는 리테이너 주파수라고도 함)는 네 가지 기본 열차 주파수 중 하나입니다. 베어링 결함 주파수. 베어링 케이지(롤링 요소를 제자리에 고정하고 간격을 균일하게 유지하는 분리기 또는 리테이너)의 회전 속도를 나타냅니다. 케이지가 베어링 주위를 공전하면서 롤링 엘리먼트와 함께 회전하여 전체 롤링 엘리먼트 세트가 궤도를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간 동안 한 바퀴를 완료합니다. FTF는 네 가지 베어링 주파수 중 가장 낮은 주파수(일반적으로 샤프트 속도의 0.35배~0.48배)로, 항상 다음과 같습니다. 하위 동기식. 케이지 결함 자체는 드물지만, FTF는 변조 주파수를 생성하는 변조 주파수로 진단적으로 중요합니다. 측파대 다른 베어링 주파수 주변, 특히 BSF.
1. 정의: FTF가 나타내는 것
모든 구름 요소 베어링에는 볼 또는 롤러를 포켓에 가두어 내부 레이스와 외부 레이스 사이의 고리 주위로 양치기하는 케이지가 있습니다. 내부 레이스가 샤프트와 함께 회전하면서 구름 요소를 끌어당기면 케이지가 총 궤도 속도로 움직입니다. 이 궤도 속도는 정지한 외부 레이스(0)와 회전하는 내부 레이스(샤프트 속도)의 평균이기 때문에 케이지가 샤프트 속도의 약 40%로만 순환합니다. 이 궤도 속도는 베어링에서 가장 느리고 완만한 리듬이지만 구름 요소 결함 진단의 기초가 되는 기본 열차 주파수입니다.
2. 수학적 계산
공식
FTF는 베어링 지오메트리와 샤프트 속도에서 파생됩니다. 엄밀히 말하면 회전하는 내부 레이스에서 보이는 케이지 속도이며, 외부 레이스가 고정되어 있고 내부 레이스가 회전하는 경우입니다:
FTF = (n/2) × [1 - (Bd/Pd) × cos β]
변수
- n = 샤프트 회전 주파수(Hz)(즉, RPM ÷ 60).
- 비디 = 볼 또는 롤러 직경.
- 피디 = 피치 지름(롤링 요소의 중심을 통과하는 원의 지름)입니다.
- β = 접촉각.
단순화된 형태
접촉각이 0인 베어링(β = 0°, cos β = 1)의 경우:
- FTF ≈ (n / 2) × [1 - Bd / Pd]
- Bd/Pd ≈ 0.2인 일반적인 베어링의 경우 FTF ≈ 0.4 × n이 산출됩니다.
- 경험 법칙: FTF는 샤프트 속도의 약 0.4배 - 샤프트 주파수의 40%입니다.
일반적인 범위
- FTF는 일반적으로 지오메트리에 따라 0.35배에서 0.48배 사이의 샤프트 속도에 속합니다.
- 예: 1800RPM(30Hz)에서 FTF ≈ 12Hz(0.4×축 속도).
- 항상 비동기식(실행 속도 1배 미만)입니다.
- 이는 네 가지 베어링 결함 빈도 중 가장 낮은 빈도입니다.
이러한 계산은 모든 베어링 결함 연구의 일부입니다. 베어링 결함 발생 빈도 계산기 는 지오메트리에서 직접 BPFO, BPFI 및 BSF와 함께 FTF를 계산하므로 기계의 모든 베어링에 대해 수작업으로 공식을 계산하는 것보다 훨씬 빠르고 오류 발생 가능성이 적습니다.
3. 물리적 중요성
케이지 모션
케이지의 회전은 케이지가 운반하는 롤링 요소에 의해 결정됩니다:
- 롤링 요소는 내부와 외부 레이스 사이에서 미끄러지지 않고 굴러갑니다.
- 케이지가 롤링 요소 중심의 평균 속도로 움직입니다.
- 이 속도는 정지된 외부 레이스(0)와 회전하는 내부 레이스(샤프트 속도) 사이의 대략 중간 지점입니다.
- 따라서 케이지가 약 40%의 샤프트 속도로 순환합니다.
깨끗한 0.5배 비율에서 약간 벗어난 점과 실제 케이지에서 약간의 미끄러짐이 발생할 수 있다는 점이 바로 FTF가 주행 속도에 비해 비합리적이며 결코 깔끔한 고조파에 착지하지 못하는 이유입니다.
케이지의 기능
- 간격: 롤링 요소 사이의 간격을 균일하게 유지합니다.
- 안내: 는 각 롤링 요소를 적절한 궤도 경로에 유지합니다.
- 매끄럽게 하기: 는 베어링을 통해 윤활유를 분배하는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 분리: 인접한 롤링 요소가 서로 마찰하는 것을 방지합니다.
4. 진동 스펙트럼에 FTF가 나타나는 경우 4.
직접 케이지 결함
케이지 자체가 손상되면 기본 FTF 피크가 나타납니다:
- 깨진 케이지: 케이지 구조에 금이 가거나 균열이 생겼습니다.
- 마모된 포켓: 케이지와 롤링 요소 사이의 과도한 간격.
- 케이지 문지르기: 종족이나 물개와 접촉하는 케이지.
- 빈도: 고조파를 동반한 직접적인 FTF 피크입니다.
- 희박: 케이지 전용 결함은 드물며, 베어링 고장 중 약 5% 미만을 차지합니다.
사이드밴드 변조(보다 일반적인 역할)
FTF는 자체 피크가 아닌 BSF 주변의 측대역 간격으로 나타나는 경우가 훨씬 더 많습니다:
- 롤링 요소 결함이 있는 경우 BSF가 활성화됩니다.
- 결함이 있는 공의 충격 강도는 공이 하중 영역 안팎을 공전하면서 상승 및 하강합니다.
- 이러한 변화는 케이지 궤도 주파수인 FTF에서 발생합니다.
- 결과는 BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, BSF ± 3×FTF 등의 측대역입니다.
- 이 패턴은 롤링 요소 결함에 대한 신뢰할 수 있는 진단 지문이며, 다음과 같이 선명하게 나타납니다. 엔벨로프 분석.
베어링 불안정성
- 베어링으로 인한 불안정성으로 인한 비동기 진동이 FTF 근처에서 나타날 수 있습니다.
- 부적절한 사전 로드 또는 과도한 베어링 클리어런스.
- 이는 손상된 케이지의 개별적이고 반복적인 충격이 아닌 연속적이고 광대역이라는 특성으로 인해 실제 케이지 결함과는 구별됩니다.
5. 케이지 결함 진단
케이지 문제의 증상
- FTF 주파수에서 피크가 발생하면 진동 스펙트럼.
- 2×FTF, 3×FTF 및 그 이상의 고조파.
- 진폭이 일정하지 않고 불규칙하거나 가변적인 경우가 많습니다.
- 많은 경우 딸깍거리는 소리나 덜거덕거리는 소리가 들립니다.
- 주기적인 영향은 때때로 시간 파형.
케이지 결함의 원인
- 부적절한 윤활: 부적절한 윤활로 인해 케이지가 마모되는 경우.
- 고속 작동: 케이지에 과도한 원심력이 가해지는 경우.
- 오염: 케이지 재질이나 포켓을 손상시키는 입자.
- 과열: 케이지 소재의 열 왜곡 또는 연화.
- 피로: 높은 주기 피로 얇은 케이지 섹션에서.
- 설치 시 발생한 손상: 장착 중 케이지가 구부러지거나 부딪힌 경우.
6. 실제적 중요성 및 다른 베어링 주파수와의 관계
진단 마커로서의 FTF
FTF의 가장 큰 실용적 가치는 사이드밴드에 부과하는 간격에 있습니다:
- 1× 사이드밴드: 는 내부 레이스 결함(결함이 하중 영역을 통과할 때 샤프트 회전에 의한 변조)을 가리킵니다.
- FTF 사이드밴드: 는 롤링 요소 결함(케이지의 궤도 운동에 의한 변조)을 가리킵니다.
- 패턴 인식: 사이드밴드 간격만으로도 결함 유형을 한눈에 파악할 수 있는 경우가 많습니다.
- 고급 진단: FTF를 이해하면 분석가가 혼란스러운 베어링 스펙트럼을 올바르게 해석할 수 있습니다.
자동 진단에서
- 최신 분석기는 베어링 모델에서 네 가지 베어링 주파수를 모두 자동으로 계산합니다.
- 소프트웨어 플래그는 BPFO, BPFI, BSF 및 FTF에서 최고조에 달합니다.
- 자동 측대역 감지는 FTF와 1×를 검색 간격으로 사용합니다.
- 심각도는 피크 진폭과 고조파 콘텐츠에 따라 등급이 매겨집니다.
주파수 계층
네 가지 베어링 주파수는 오름차순으로 표시됩니다:
- 가장 낮은: FTF(≈ 0.4× 샤프트 속도).
- 낮음-중간: BSF (≈ 2-3× 샤프트 속도).
- 중간: 비포 (≈ 3-5× 샤프트 속도).
- 제일 높은: 비피피 (≈ 5-7× 샤프트 속도).
수학적 관계
- 네 가지 주파수 모두 동일한 베어링 지오메트리에서 비롯됩니다.
- 하나의 주파수와 베어링 유형을 알면 다른 주파수를 역계산할 수 있습니다.
- 이들 사이의 비율은 주어진 베어링 모델에 대해 고정되어 있어 교차 검증 기능이 내장되어 있습니다.
- 특히 Z 구름 요소가 있는 베어링의 경우 BPFO + BPFI = Z × 샤프트 속도, BPFO = Z × FTF를 사용하면 진단에 편리하게 사용할 수 있습니다.
현장에서 이러한 주파수는 장비가 기계의 실제 작동 속도에서 깨끗하게 분해할 수 있는 경우에만 유용합니다. 다음과 같은 휴대용 2채널 분석기는 발란셋-1A 는 기계 자체 베어링에서 직접 스펙트럼과 시간 파형을 캡처하므로 느린 FTF 리듬과 생성되는 BSF ± FTF 측 대역 제품군을 현장에서 찾아낼 수 있으며, 근본적인 문제가 과도한 것으로 판명된 경우 불균형 실제 케이지 결함이 아닌 베어링을 로드하여 그때그때 수정합니다. 시작하기 전에 모든 베어링 톤을 스펙트럼에 매핑하려면 베어링 지오메트리를 베어링 결함 발생 빈도 계산기 를 클릭하고 예측된 FTF, BSF, BPFO 및 BPFI 라인을 오버레이합니다.
FTF는 베어링 결함 주파수 중 가장 낮고 관찰 빈도가 가장 낮을 수 있지만, 중요하지 않은 것은 아닙니다. 구름 요소 결함에 대한 변조 주파수로서의 역할과 때때로 진짜 케이지 문제를 알리는 신호로 작용하기 때문에 완전하고 정확한 베어링 상태 평가를 위해서는 FTF를 파악하는 것이 필수적입니다.
