Understanding FTF — Fundamental Train Frequency
FTF (Pagrindinis traukinio dažnis — dar vadinamas narvo dažniu arba laikiklių dažniu) yra vienas iš keturių pagrindinių guolių gedimų dažniai. Jis atspindi guolio narvo (separatoriaus arba laikiklių, kurie laiko riedėjimo kūnus savo vietose ir vienodais atstumais) sukimosi greitį. Narvas sukasi aplink guolį, nešdamas su savimi riedėjimo kūnus, ir atlieka vieną apsisukimą per tiek laiko, kiek reikia visam riedėjimo kūnų rinkiniui vieną kartą apjudėti išilgai takų. FTF yra mažiausias iš keturių guolių dažnių — paprastai 0,35× iki 0,48× veleno greičio, todėl visada subsinchroninis. Nors paties narvo defektai pasitaiko retai, FTF yra svarbus diagnostiškai kaip moduliacijos dažnis, kuriantis šoninės juostos aplink kitus guolių dažnius, ypač BSF.
1. Apibrėžtis: ką reiškia FTF
Kiekvienas riedėjimo guolis turi narvą, kuris laiko rutulius ar volelius kišenėse ir veda juos aplink žiedą tarp vidinio ir išorinio takų. Kai vidinis takas sukasi kartu su velenu, jis tempia riedėjimo kūnus aplink, o narvas juda jų bendru orbitaliniu greičiu. Kadangi tas orbitalinis greitis yra maždaug vidutinis tarp nejudančio išorinio tako (nulis) ir besisukančio vidinio tako (veleno greitis), narvas sukasi tik apie 40 % veleno greičio. Šis orbitalinis dažnis yra Pagrindinis traukinio dažnis — lėčiausias, švelniausias guolio ritmas, tačiau pagrindinis diagnozuojant riedėjimo elementų gedimus.
2. Matematinis skaičiavimas
Formulė
FTF apskaičiuojamas iš guolio geometrijos ir veleno greičio. Tiksliau sakant, tai narvo greitis, matomas iš besisukančio vidinio tako; esant nejudančiam išoriniam takui ir besisukančiam vidiniam takui, jis yra:
FTF = (n / 2) × [1 − (Bd / Pd) × cos β]
Kintamieji
- n = veleno sukimosi dažnis hercais (t. y. apsisukimų per minutę skaičius padalintas iš 60).
- Bd = rutulio arba ritinėlio skersmuo.
- Dienos metu = žingsnio skersmuo (apskritimo, einančio per riedėjimo kūnų centrus, skersmuo).
- β = kontaktinis kampas.
Supaprastinta forma
Guoliams, kurių kontakto kampas lygus nuliui (β = 0°, cos β = 1):
- FTF ≈ (n / 2) × [1 − Bd / Pd]
- Tipiniam guoliui, kurio Bd/Pd ≈ 0,2, tai suteikia FTF ≈ 0,4 × n.
- Apytikslė taisyklė: FTF yra apie 0,4× veleno sukimosi dažnį — 40% veleno dažnio.
Tipinis diapazonas
- FTF paprastai yra tarp 0,35× ir 0,48× veleno sukimosi dažnio, priklausomai nuo geometrijos.
- Pavyzdys: esant 1800 RPM (30 Hz), FTF ≈ 12 Hz (0.4× veleno sukimosi greičio).
- Jis visada yra sub-sinchroninis (žemiau 1× darbo sukimosi greičio).
- Tai žemiausias iš keturių guolio gedimų dažnių.
Šie skaičiavimai yra bet kurio guolio defektų tyrimo dalis; a guolių gedimų dažnio skaičiuoklė skaičiuoja FTF kartu su BPFO, BPFI ir BSF tiesiogiai pagal geometriją, o tai yra daug greičiau ir mažiau klaidinga nei rankiniu būdu taikyti formulę kiekvienam guoliui mašinoje.
3. Fizinė reikšmė
Narvo judėjimas
Narvelio sukimąsi lemia jame esantys riedėjimo kūnai:
- Riedėjimo kūnai riedėja neslystant tarp vidinės ir išorinės juostų.
- Narvelis juda riedėjimo kūnų centrų vidutinio greičio.
- Tas greitis yra maždaug vidurkis tarp nejudančios išorinės juostos (0) ir besisukančios vidinės juostos (veleno sukimosi greitis).
- Todėl narvelis sukasi maždaug 40% veleno sukimosi greičio.
Nedidelis nukrypimas nuo gryno 0,5× santykio — ir tai, kad tikri narveliai gali patirti nedidelį slydimą — yra lygiai tai, kodėl FTF yra neracionalus darbo greičio atžvilgiu ir niekada nepatenka į tvarkingą harmoniką.
Narvo funkcija
- Tarpai: palaiko vienodą atstumą tarp riedėjimo kūnų.
- Gairės: išlaiko kiekvieną riedėjimo kūną jo tinkamoje orbitinėje trajektorijoje.
- Tepimas: gali padėti paskirstyti tepalą per guolį.
- Atskyrimas: apsaugo gretimus riedėjimo kūnus nuo tarpusavio trinties.
4. Kada FTF Pasirodo Vibracijos Spektruose
Tiesioginiai narvo defektai
Pagrindinis FTF pikas pasirodo, kai pats narvelis yra pažeistas:
- Sulaužytas narvelis: suplotas arba įtrūkęs narvelio struktūra.
- Worn pockets: per didelis tarpas tarp narvelio ir riedėjimo kūnų.
- Narvelio trynimasis: narvelis liečiasi su bėgeliais arba sandarikliais.
- Dažnis: tiesioginis FTF pikas, dažnai su harmonikais.
- Retumas: defektai, susiję vien su narveliu, yra reti — jie sudaro mažiau nei apie 5 % guolių gedimų.
Kaip šalutinių dažnių moduliacija (dažnesnis vaidmuo)
Daug dažniau FTF pasireiškia kaip šalutinių dažnių intervalas aplink BSF, o ne kaip atskiras pikas:
- Kai yra riedančiojo elemento defektas, BSF yra aktyvus.
- Defektinio rutuliuko smūgio intensyvumas kyla ir krinta, kai jis skrieja į apkrovos zoną ir iš jos.
- Tas kitimas vyksta narvelio orbitinio judėjimo dažniu — FTF.
- Rezultatas — šalutiniai dažniai ties BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, BSF ± 3×FTF ir t. t.
- Šis dėsningumas yra patikimas diagnostinis riedančiųjų elementų defektų požymis ir suaštrinamas gaubtinės analizė.
Guolių nestabilumas
- Sub-sinchroninė vibracija, atsirandanti dėl guolio sukelto nestabilumo, gali pasireikšti netoli FTF.
- Tai gali rodyti nepakankamą išankstinė apkrova or excessive guolio laisvumas.
- Nuo tikrojo narvelio defekto jis skiriasi savo pobūdžiu — tolygesnis ir plačiajuostis, o ne diskrečiai, pasikartojančiai trenkiantis sugadintas narvelis.
5. Narvelio defekto diagnostika
Narvo problemų simptomai
- Pikas FTF dažnyje vibracijos spektras.
- Harmonikai ties 2×FTF, 3×FTF ir toliau.
- Amplitudė, kuri dažnai yra nereguliaria arba kintama, o ne pastovi.
- Daugeliu atvejų girdimas spragtelėjimas arba barškėjimas.
- Periodiniai smūgiai, kartais matomi laiko bangos forma.
Narvo defektų priežastys
- Netinkamas tepimas: nepakankama tepimo, sukelia narvelio susidėvėjimą.
- Aukšto greičio darbas: per didelė centrifuginė jėga, veikianti narvą.
- Užterštumas: dalelės, pažeidžiančios narvo medžiagą arba jo kišenes.
- Perkaitimas: terminis narvo medžiagos deformavimasis arba minkštėjimas.
- Nuovargis: aukšto ciklo nuovargis plonutėse narvelio dalyse.
- Montavimo metu padaryta žala: montavimo metu sulenktas arba apgadintas narvas.
6. Praktinė svarba ir ryšys su kitomis guolio dažnių charakteristikomis
FTF kaip diagnostinis žymeklis
Pagrindinė FTF praktinė vertė slypi šoninių juostų intervale, kurį jis nustato:
- 1× sidebands: rodo vidinio žiedo defektus (moduliacija vyksta veleno sukimosi dažniu, kai defektas pereina apkrovos zoną).
- FTF šoninės juostos: rodo riedėjimo elementų defektus (moduliacija vyksta narvo orbitinio judėjimo dažniu).
- Šablonų atpažinimas: vien šoninių juostų intervalas dažnai iš karto leidžia identifikuoti defekto tipą.
- Išplėstinė diagnostika: FTF supratimas leidžia analistui teisingai interpretuoti kitaip painiausiu atrodantį guolio spektrą.
Automatinėje diagnostikoje
- Šiuolaikiniai analizatoriai automatiškai apskaičiuoja visus keturis guolio dažnius pagal guolio modelį.
- Programinė įranga žymi viršūnes ties BPFO, BPFI, BSF ir FTF.
- Automatinis šoninių juostų aptikimas naudoja FTF ir 1× kaip paieškos intervalus.
- Sunkumo laipsnis nustatomas pagal viršūnės amplitudę ir harmoninį turinį.
Dažnių hierarchija
Keturi guolio dažniai didėjančia dydžio tvarka:
- Žemiausia: FTF (≈ 0.4× veleno sukimosi greičio).
- Low–medium: BSF (≈ 2–3× veleno sukimosi greičio).
- Vidutinis: BPFO (≈ 3–5× veleno sukimosi greičio).
- Aukščiausias: BPFI (≈ 5–7× veleno sukimosi greičio).
Matematiniai ryšiai
- Visi keturi dažniai kyla iš tos pačios guolio geometrijos.
- Žinant vieną dažnį ir guolio tipą, galima apskaičiuoti likusius.
- Tam tikram guolio modeliui jų tarpusavio santykiai yra pastovūs, todėl galima atlikti vidinę kryžminę patikrą.
- Pažymėtina, kad guoliui su Z riedėjimo elementų, BPFO + BPFI = Z × veleno greitis ir BPFO = Z × FTF — patogios tapatybės diagnozei patikrinti.
Lauko sąlygomis šie dažniai naudingi tik tuomet, kai jūsų prietaisas gali juos aiškiai išskirti esant tikrajam mašinos darbo greičiui. Nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A spektrą ir laiko bangos formą fiksuoja tiesiogiai pačios mašinos guoliuose, todėl lėtas FTF ritmas ir jo generuojama BSF ± FTF šoninių dažnių šeima gali būti aptikti vietoje — o kai pagrindinė problema pasirodo esanti per didelė disbalansas apkrova guoliui, o ne tikras narvelio defektas — iš karto ir ištaisyta. Kad prieš pradedant galėtumėte susieti kiekvieną guolio toną su spektru, įveskite guolio geometriją į guolių gedimų dažnio skaičiuoklė ir uždėkite prognozuojamas FTF, BSF, BPFO ir BPFI linijas.
Taigi FTF gali būti žemiausia ir rečiausiai stebima iš guolių gedimų dažnių, tačiau ji tikrai nėra nereikšminga. Jos vaidmuo kaip ritinių elementų defektų moduliacijos dažnis ir retkarčiais signalizuojamos tikros narvelio problemos reiškia, kad FTF išmanymas yra būtinas norint atlikti išsamų ir tikslų guolio būklės vertinimą.
