BPFI supratimas – rutuliukų perėjimo per vidinį žiedą dažnis
BPFI (Rutuliukų perėjimo per vidinį žiedą dažnis) yra vienas iš keturių pagrindinių guolių gedimų dažniai ir reiškia dažnį, kuriuo riedėjimo elementai pereina per besisukančio guolio vidinio žiedo defektą. Kai vidiniame takelyje atsiranda atplaiša, įtrūkis ar įduba, kiekvienas riedėjimo elementas, žiedui jį nešant pro defektą, atsitrenkia į pažeidimą ir sukelia periodinius smūgius, kurie atsispindi vibracija signalas BPFI dažniu. BPFI skiriasi nuo kitų būdingų dažnių tuo, kad jis yra beveik pastovus - ±1× šoninės juostos - pirštų atspaudas, dėl kurio vidinės rasės defektai yra vieni iš patikimiausiai diagnozuojamų defektų. vibracijos analizė.
1. Apibrėžimas: Kas yra BPFI?
BPFI parodo, kiek riedėjimo elementų perėjimų per vieną vidinio žiedo tašką įvyksta per laiko vienetą. Kadangi vidinis žiedas sukasi kartu su velenu, o elementai lėčiau skrieja narvelio greičiu, santykinis judėjimas tarp žiedo ir elementų yra didelis, todėl didelis ir dažnis. Defektas yra ant besisukančio žiedo, todėl kiekvienas pro šalį praeinantis rutuliukas ar ritinėlis jį pakartotinai daužo. Kartu su išorinio žiedo dažniu (BPFO), narvo dažnis (FTF) ir riedėjimo elemento sukimosi dažnis (BSF), BPFI sudaro standartinį dažnių rinkinį, kurį analitikas apskaičiuoja siekdamas nustatyti guolio pažeidimo vietą. Patys gedimai priklauso platesnei temai guolių defektai.
2. Matematinis skaičiavimas
Formulė ir kintamieji
BPFI priklauso nuo guolio geometrijos ir veleno greičio:
BPFI = (N × n / 2) × [1 + (Bd/Pd) · cos β]
- N = riedėjimo elementų skaičius guolyje.
- n = veleno sukimosi dažnis Hz (arba RPM ÷ 60).
- Bd = rutulio arba ritinėlio skersmuo.
- Dienos metu = žingsnio skersmuo (apskritimas per riedėjimo elementų centrus).
- β = kontaktinis kampas.
Kodėl BPFI visada didesnis už BPFO
To paties guolio atveju BPFI visada viršija BPFO, o formulė tiksliai parodo, kodėl:
- Vidinis žiedas sukasi kartu su velenu, o riedėjimo elementai sukasi lėčiau, narvelio greičiu (maždaug 0.4× veleno greičio), todėl santykinis greitis ties vidiniu žiedu yra didesnis.
- BPFI naudoja narį [1 + Bd/Pd], o BPFO naudoja [1 − Bd/Pd].
- Pridėjus trupmeną prie vieneto, BPFI daugiklis išlieka didesnis nei BPFO.
- Įprastas BPFI/BPFO santykis yra apie 1.6–1.8.
Tipinės vertės
- Įprastiems guoliams BPFI yra maždaug 5–7× veleno greitis.
- Išbandytas pavyzdys: 10 rutulinių guolių guolio, veikiančio 1800 aps/min (30 Hz), BPFI ≈ 173 Hz, t. y. maždaug 5,8 karto didesnis už veleno sukimosi dažnį.
Užuot tai vertinę rankiniu būdu kiekvienai mašinai, dauguma analitikų šią vertę - kartu su BPFO, BSF ir FTF - nuskaito tiesiai iš Guolių defektų dažnio skaičiuoklė, vieną kartą įvesdami guolio geometriją ir važiavimo greitį.
3. Fizinis mechanizmas ir apkrovos zonos moduliacija
Besisukantis defektas
Dėl vidinės riedėjimo rievės defekto susidaro situacija, kurios išorinė riedėjimo rievė niekada nemato, nes pats defektas juda:
- Defektas yra ant besisukančio vidinio žiedo.
- Žiedui sukantis, defektas juda aplink guolio perimetrą.
- Kiekvienas riedėjimo elementas, pravažiuodamas pro šalį, į jį atsitrenkia – tai ir yra BPFI dažnis.
- Tačiau kiekvieno smūgio jėga priklauso nuo to, kurioje vietoje defektas tuo metu yra apkrovos zonos atžvilgiu.
Apkrovos zonos poveikis
Kiekviename apkrautame guolyje yra sritis – apkrovos zona, kurioje riedėjimo elementai stipriausiai spaudžia žiedų takelius. Vidinio žiedo defektui kartą per veleno apsisukimą pereinant per šią zoną ir iš jos išeinant, smūgio stiprumas didėja ir mažėja:
- Defektas apkrovos zonoje: didelė kontakto jėga, stiprus smūgis, kai kiekvienas elementas į jį atsitrenkia.
- Defektas priešais apkrovos zoną: maža kontakto jėga arba jos nėra, silpnas smūgis arba jo iš viso nėra.
- Moduliacijos dažnis: defektas šį ciklą atlieka vieną kartą per kiekvieną veleno apsisukimą, t. y. 1× bėgimo greitis.
- Rezultatas: BPFI smūgiai amplitudiškai moduliuojami 1× veleno sukimosi dažniu.
Šoninių juostų susidarymas
Ši amplitudės moduliacija sukuria diagnostinį šoninių juostų šukų raštą:
- Nešlio dažnis: BPFI.
- Moduliacijos dažnis: 1× veleno greitis.
- Šoninės juostos: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×, simetriškai išdėstyti apie nešiklį.
- Diagnostinė vertė: ši taisyklinga 1× šoninių juostų šeima yra beveik patognominis vidinio žiedo defekto požymis – būtent ji ir skiria BPFI nuo BSF defekto šoninių juostų, išsidėsčiusių FTF intervalu.
4. Vibracijos signatūros charakteristikos
Tipinė spektro išvaizda
- Centrinė viršūnė BPFI dažniu.
- Šoninių juostų šeima pikų ties BPFI ± n×(1×).
- Harmoninių šeimos esant 2×BPFI ir 3×BPFI, kurių kiekviena turi savo ±1× šonines dažnių juostas.
- Vizualinis modelis: lygiai išdėstytų viršūnių tvora arba šukos.
Kodėl lemiamą reikšmę turi vokų spektras
Smūgiai į vidinį žiedą sužadina aukšto dažnio guolio rezonansus, užuot visą energiją tiesiogiai perkėlę į BPFI, todėl neapdorotas FFT ankstyvosiose stadijose gali atrodyti nepastebimai. Gaubtinės analizė demoduliuoja šiuos rezonansinius signalus, o gautame signale apvalkalo spektras BPFI viršūnė dominuoja, o 1× šoninės juostos išryškėja itin aiškiai - dažnai mėnesiais anksčiau nei standartinis spektras rodo bet ką. Defektui didėjant, apvalkalo amplitudė smarkiai didėja.
5. Aptikimas, diagnostika ir lauko praktika
Patikima atpažinimo seka
- Apskaičiuoti BPFI iš guolio modelio numerio arba geometrijos.
- Paieška spektre apskaičiuotojo dažnio smailės, leidžiant maždaug ±5% paklaidą.
- Patikrinkite ±1× šonines dažnių juostas - pagrindinis patvirtinamasis požymis.
- Patikrinkite harmonines (2×BPFI, 3×BPFI) savo šoninėms juostoms.
- Įvertinti amplitudę lyginant su baziniu lygiu arba sunkumo gairėmis.
- Patvirtinkite: BPFI su 1× šoninėmis juostomis reiškia vidinio žiedo defektą.
Lauke ta pati darbo eiga atliekama nešiojamuoju dviejų kanalų prietaisu. Analitikas gali pritvirtinti akselerometrą prie guolio korpuso, užfiksuoti aukšto dažnio vibraciją darbiniu greičiu ir vietoje patikrinti vokų spektrą – būtent tokio tipo „matuok ten, kur veikia“ užduotims sukurtas toks prietaisas kaip Balanset-1A skirtas ne tik rotoriaus balansavimui, bet ir kaip lauko vibracijų analizatorius.
BPFI ir BPFO iš pirmo žvilgsnio
| Funkcija | BPFI (vidinis žiedas) | BPFO (išorinis žiedas) |
|---|---|---|
| Dažnis | Didesnis (5-7× veleno greitis) | Mažesnis (3-5× veleno greitis) |
| Šoninės juostos | Beveik visada yra (±1×) | Gali būti arba nebūti |
| Šoninių juostų modelis | Labai reguliarūs, aiškūs tarpai | Mažiau reguliariai, kai yra |
| Įvykis | Rečiau pasitaiko (~25% gedimų) | Dažniausiai pasitaikantys gedimai (~40%) |
6. Progresavimas, sunkumas ir likęs gyvenimas
Defektų vystymosi etapai
- Iniciacija: Mikroskopiniai įtrūkimai ar duobės dar neaptinkami
- Pradinis: apvalkalo spektre atsiranda nedidelė BPFI smailė (≈ 0,1-0,5 g).
- Ankstyvas: aiški BPFI viršūnė su viena ar dviem harmonikomis ir šalutinėmis juostomis (≈ 0,5-2 g).
- Vidutinis: daugybė harmonikų, ryškios šoninės juostos, apžiūrint matomas įskilimas (≈ 2-10 g).
- Išplėstinė: labai didelė amplitudė, daug harmonikų, didėjantis triukšmo lygis (> 10 g).
- Sunkus: dominuoja plačiajuostis triukšmas, diskretieji smaigaliai išnyksta, ir katastrofiškas gedimas neišvengiamas.
Likusio tarnavimo laiko gairės
- Nuo pradinio iki ankstyvojo: paprastai lieka 6-18 mėnesių.
- Nuo ankstyvo iki vidutinio sunkumo: 3-6 mėnesiai.
- Nuo vidutinio sunkumo iki pažengusiųjų: 1-3 mėnesiai.
- Nuo pažengusio iki sunkaus: nuo kelių dienų iki kelių savaičių.
- Įspėjimas: tikrasis laiko grafikas priklauso nuo apkrovos, greičio, tepimo ir guolio dydžio – skaičiai yra gairės, o ne garantijos, ir įtraukiami į bet kokį oficialų likęs naudingo tarnavimo laikas įvertinimą.
7. Priežastys ir taisomieji veiksmai
Dažniausios vidinio žiedo defektų priežastys
- Nuovargis: didelio ciklo požeminis nuovargis dėl pasikartojančios apkrovos - klasikinis eksploatavimo pabaigos mechanizmas.
- Netinkamas montavimas: montavimo pažeidimai, pavyzdžiui, kai guolis užmaunamas smūgiuojant per vidinį žiedą.
- Veleno pažeidimai: šiurkštus arba įbrėžtas veleno lizdas, sukeliantis įtrūkimus.
- Pernelyg didelis interferencinis prigludimas: per stiprus prispaudimas, didinantis lanko įtempimą.
- Nesuderinimas: netolygi apkrova, kuri pagreitina nuovargį.
- Užterštumas: kietos dalelės, įspaudžiančios takelį.
- Tepimo gedimas: nepakankama plėvelė, dėl kurios paviršius gali būti pažeistas ir pleiskanojimas.
Reagavimo ir pakeitimo planavimas
Aptikę pažeidimą, didinkite stebėjimo intervalą (kas mėnesį → kas savaitę → kasdien, didėjant pažeidimo pavojingumui), suplanuokite keitimą per kitą patogią prastovą ir stebėkite amplitudės kitimą, kad galėtumėte prognozuoti likusį tarnavimo laiką. Venkite užtrukti kritiniai greičiai kurios gali pagreitinti gedimą. Planuodami keitimą, užsisakykite tinkamą guolio modelį, apžiūrėkite veleną (pažengęs vidinio žiedo defektas gali pažeisti sėdynę) ir atlikite pagrindinės priežasties analizę, kad pakaitinis guolis nesugestų taip pat. Įtraukus tai į nuoseklią būklės stebėjimas programa, BPFI aptikimas tampa guolių patikimumo kertiniu akmeniu, nes jo neklystantis aukšto dažnio pikas su 1× šoninėmis juostomis laiku ir nedviprasmiškai įspėja, kad būtų išvengta antrinių velenų ir korpusų pažeidimų.
