BPFI supratimas – kamuoliuko perdavimo dažnis vidinėje lenktynėse
Apibrėžimas: Kas yra BPFI?
BPFI (Kamuolių perdavimo dažnis, vidinė lenktynės) yra vienas iš keturių pagrindinių guolių gedimų dažniai Tai rodo greitį, kuriuo riedėjimo elementai praeina virš riedėjimo elemento guolio vidinio žiedo defekto. Kai besisukančio vidinio žiedo paviršiuje atsiranda išskilimas, įtrūkimas ar duobė, stacionarūs riedėjimo elementai, sukdamiesi pro juos, pakartotinai atsitrenkia į defektą, sukeldami periodinius smūgius, kurie generuoja vibracija BPFI dažniu.
BPFI būdingas didesnis dažnis nei BPFO (išorinės rasės dažnis) ir beveik visada pasižymi išskirtiniu ±1× šoninės juostos dėl amplitudės moduliacijos, kai defektas sukasi guolio apkrovos zonoje ir už jos ribų. Šios šoninės juostos yra pagrindinis diagnostinis žymuo, kuris skiria vidinio žiedo defektus nuo kitų guolio problemų.
Matematinis skaičiavimas
Formulė
BPFI apskaičiuojamas naudojant guolio geometriją ir veleno greitį:
- BPFI = (N × n / 2) × [1 – (Bd/Pd) × cos β]
Kintamieji
- N = Riedėjimo elementų skaičius guolyje
- n = Veleno sukimosi dažnis (Hz) arba greitis (RPM/60)
- Bd = Rutulio arba volelio skersmuo
- Dienos metu = Riedėjimo elementų centrų apskritimo skersmuo
- β = Kontaktinis kampas
Kodėl BPFI > BPFO
To paties guolio BPFI visada yra didesnis nei BPFO, nes:
- Vidinis žiedas sukasi kartu su velenu, o riedėjimo elementai sukasi narvelio greičiu (~0,4×)
- Santykinis greitis tarp vidinės riedėjimo važiuoklės ir riedėjimo elementų yra didesnis
- Formulė rodo, kad BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd], o BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
- Minuso ženklas BPFI reikšmėje padidina ją (iš 1 atimama trupmena).
- Tipinis santykis: BPFI/BPFO ≈ 1,6–1,8
Tipinės vertės
- Įprastiems guoliams: BPFI paprastai 5–7 × veleno greitis
- Pavyzdys: 10 rutulinių guolių, kurių greitis yra 1800 aps./min. (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8 × veleno greitis)
Fizinis mechanizmas ir apkrovos zonos moduliacija
Sukamasis defektas
Vidinės rasės defektai sukuria unikalią situaciją:
- Defektas yra besisukančioje vidinėje žiedo dalyje
- Kai vidinis žiedas sukasi, defektas juda guolio perimetru
- Kiekvienas riedėjimo elementas pravažiuodamas susiduria su defektu (BPFI dažnis)
- Tačiau smūgio stiprumas priklauso nuo defekto vietos apkrovos zonos atžvilgiu
Apkrovos zonos efektas
Guolio apkrovos zona sukuria amplitudės moduliaciją:
- Apkrovos zonos defektas: Didelė kontaktinė jėga, stiprus smūgis, kai riedantis elementas į jį atsitrenkia
- Defektas priešingoje apkrovos zonoje: Maža arba nulinė kontaktinė jėga, silpnas arba jokio smūgio
- Moduliacijos dažnis: Defektas per apkrovos zoną praeina vieną kartą per veleno apsisukimą (1 × dažnis)
- Rezultatas: BPFI amplitudės moduliacija esant 1× veleno greičiui
Šoninės juostos generavimas
Amplitudės moduliacija sukuria matematines šonines juostas:
- Nešiklio dažnis: BPFI
- Moduliacijos dažnis: 1× veleno greitis
- Šoninės juostos: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
- Raštas: Simetrinės šoninės juostos, išdėstytos 1× intervalais aplink BPFI
- Diagnostinė vertė: Šis šoninės juostos modelis yra beveik patognomoninis vidinės rasės defektams
Vibracijos charakteristikos
Tipinė spektro išvaizda
- Centrinė viršūnė: BPFI dažniu
- Šoninių juostų šeima: Kelios smailės ties BPFI ± n×(1×), kur n = 1, 2, 3, …
- Harmoningos šeimos: Papildomos šoninių juostų šeimos ties 2×BPFI, 3×BPFI su savo ±1× šoninėmis juostomis
- Vizualinis modelis: Atrodo kaip “tvora su tvora” arba šukų raštas
Voko spektro ypatybės
- BPFI pikas dominuoja apvalkalo spektre
- Šoninės juostos itin aiškios ir diagnostinės
- Ankstyvas aptikimas keliais mėnesiais anksčiau, nei standartinė FFT rodo pikus
- Amplitudė didėja eksponentiškai didėjant defektui
Aptikimas ir diagnozė
Atpažinimo žingsniai
- Apskaičiuokite BPFI: Iš guolio modelio numerio arba geometrijos
- Paieškos spektras: Ieškokite piko ties apskaičiuotu dažniu (±5% tolerancija)
- Patikrinkite šonines juostas: Patvirtinkite, kad yra ±1× šoninės juostos (pagrindinė diagnostikos funkcija)
- Patikrinkite harmonikas: Ieškokite 2×BPFI, 3×BPFI su savo šoninėmis juostomis
- Įvertinkite amplitudę: Palyginkite su pradinėmis arba sunkumo gairėmis
- Patvirtinkite diagnozę: BPFI + šoninės juostos = patvirtintas vidinės lenktynių grandinės defektas
Diferencinė diagnozė
| Funkcija | BPFI (Vidinė rasė) | BPFO (išorinė rasė) |
|---|---|---|
| Dažnis | Didesnis (5–7 × veleno greitis) | Mažesnis (3–5 × veleno greitis) |
| Šoninės juostos | Beveik visada yra (±1×) | Gali būti arba nebūti |
| Šoninės juostos raštas | Labai reguliarūs, aiškūs tarpai | Mažiau reguliarus, jei yra |
| Įvykis | Rečiau pasitaiko (~25% gedimų) | Dažniausiai pasitaikantys gedimai (~40%) |
Progresavimas ir sunkumas
Defektų vystymosi etapai
- Iniciacija: Mikroskopiniai įtrūkimai ar duobės dar neaptinkami
- Pradinis: Vokinėje spektro dalyje matomas mažas BPFI pikas (0,1–0,5 g)
- Ankstyvas: Aiškus BPFI pikas su 1–2 harmonikomis ir šoninėmis juostomis (0,5–2 g)
- Vidutinis: Kelios harmonikos, ryškios šoninės juostos, apžiūrint matomas nuolaužų kiekis (2–10 g)
- Išplėstinė: Labai didelė amplitudė, daugybė harmonikų, padidintas triukšmo lygis (>10 g)
- Sunkus: Dominuoja plačiajuosčio ryšio triukšmas, guolis beveik sugenda, neišvengiamas katastrofiškas gedimas
Likusio gyvenimo įvertinimas
- Pradinis iki ankstyvas: Paprastai lieka 6–18 mėnesių
- Ankstyvas arba vidutinio sunkumo: Liko 3–6 mėnesiai
- Vidutinio ar pažengusio lygio: Liko 1–3 mėnesiai
- Pažengęs iki sunkus: Likusios dienos ar savaitės
- Kintamieji: Faktinis laikas priklauso nuo apkrovos, greičio, eksploatavimo sąlygų ir guolio dydžio
Vidinės rasės defektų priežastys
- Nuovargis: Didelio ciklo nuovargis dėl pasikartojančio krūvio
- Netinkamas montavimas: Pažeidimas montavimo metu (smūgis į vidinę žiedinę angą plaktuku)
- Veleno pažeidimas: Šiurkštus arba pažeistas veleno paviršius, dėl kurio atsiranda dilimas
- Tvirtas interferencinis pritaikymas: Per didelė jėga presavimo metu
- Nesuderinimas: Netolygus pakrovimas, spartinantis nuovargį
- Užterštumas: Dalelės, sukeliančios įspaudimo pažeidimus
- Tepimo sutrikimas: Nepakankamas tepimas, dėl kurio atsiranda paviršiaus pažeidimai
Korekciniai veiksmai
Momentinis reagavimas (aptikus)
- Didinti stebėjimo dažnumą (kas mėnesį → kas savaitę → kasdien, didėjant sunkumui)
- Suplanuokite guolio keitimą kito patogaus gedimo metu
- Tendencijos amplitudė, skirta numatyti likusį naudingo tarnavimo laiką
- Venkite dirbti kritiniais greičiais, kurie gali paspartinti gedimą
Pakeitimo planavimas
- Užsisakykite pakaitinį guolį (patvirtinkite teisingą modelį)
- Veleno apžiūros planas (vidinio žiedo defektai gali pažeisti veleną)
- Ištirkite pagrindinę priežastį, kad išvengtumėte pasikartojimo
- Apsvarstykite galimybę patobulinti guolio specifikaciją, jei jis per anksti sugenda
BPFI aptikimas naudojant vibracijos analizę yra guolių būklės stebėjimo pagrindas. Būdingas aukšto dažnio pikas su 1× šoninėmis juostomis vienareikšmiškai rodo vidinių guolių žiedų defektus, leidžia laiku imtis priežiūros veiksmų, kurie užkerta kelią katastrofiškiems guolių gedimams ir su jais susijusiems antriniams velenų ir korpusų pažeidimams.