Supratimas apie BSF - kamuolio sukimo dažnį
BSF (kamuoliuko sukimosi dažnis, dar vadinamas riedėjimo elemento sukimosi dažniu) yra vienas iš keturių pagrindinių guolių gedimų dažniai ir apibūdina, kaip greitai vienas riedėjimo elementas - rutuliukas arba ritinėlis - sukasi apie savo ašį guoliui judant. Kai šis elementas turi paviršiaus defektą, pavyzdžiui, įskilimą, įtrūkimą ar kietą įskilimą, defektas paeiliui atsitrenkia į vidinį ir išorinį riedėjimo takus, sukeldamas periodinius smūgius, kurie pasireiškia vibracija signalas. Iš keturių būdingų dažnių BSF inžinieriai pastebi rečiausiai, nes riedėjimo elementai sugenda kur kas rečiau nei lenktynės, kuriomis jie važiuoja, tačiau kai jis pasirodo, jo signatūra yra viena iš sudėtingiausių. vibracijos analizė.
1. Apibrėžimas: Kas yra kamuoliuko sukimosi dažnis?
Bet kuriame riedėjimo elementų guolyje kiekvienas rutuliukas arba ritinėlis atlieka du judesius vienu metu. Jis orbitos guolio centre, kurį perneša narvelis, esantis ties Pagrindinis narvelio dažnis (FTF), ir tuo pačiu metu sukasi ant savo ašies. Šis sukimosi dažnis yra kamuoliuko sukimosi dažnis. Kadangi elemento paviršiuje pritvirtintas defektas traukiamas sukantis, jis periodiškai liečiasi su bet kuriuo bėgio takeliu, prie kurio yra prispaustas, todėl susidaro pasikartojanti jėgos funkcija, kurią analizatorius gali išskirti.
Riedėjimo elementų defektai sudaro tik apie 10-15% guolių gedimų, todėl BSF yra rečiausiai pastebimas iš keturių dažnių. Nepaisant to, jis papildo diagnostinį paveikslą: kompetentingas guolio vertintojas patikrina, ar nėra vidinių rievių (BPFI), išorinio žiedo (BPFO), narvo (FTF) ir riedėjimo elementų (BSF) parašai, kad nebūtų praleistas nė vienas gedimo būdas. Platesnė šių problemų grupė aptariama skyriuje riedėjimo elementų defektai.
2. Matematinis skaičiavimas
Formulė ir kintamieji
BSF nustatomas pagal guolio geometriją ir veleno greitį:
BSF = (Pd / 2·Bd) × n × [1 − (Bd/Pd)² · cos² β]
- Dienos metu = žingsnio skersmuo (apskritimo, einančio per riedėjimo elementų centrus, skersmuo).
- Bd = rutulio arba ritinėlio skersmuo.
- n = veleno sukimosi dažnis Hz (arba RPM ÷ 60).
- β = kontaktinis kampas.
Atkreipkite dėmesį į kvadratinius narius: BSF priklauso nuo kvadratas skersmens santykio ir kontaktinio kampo kosinuso kvadrato, todėl jis yra jautresnis guolio geometrijai nei riedėjimo dažniai.
Supaprastinta forma ir tipinės vertės
Radialinio guolio su nuliniu kontaktiniu kampu (β = 0°) atveju kosinuso narys išnyksta:
- BSF ≈ (Pd / 2·Bd) × n × [1 − (Bd/Pd)²]
- Tipiniam guoliui, kurio Bd/Pd ≈ 0,2, gaunama BSF ≈ 2,4 × n.
- Paprastai BSF paprastai būna tarp 1,5× ir 3× veleno greitis.
- Jis yra žemiau BPFI ir BPFO, bet aukščiau narvo dažnio (FTF).
- Išbandytas pavyzdys: 1800 aps/min (30 Hz) sūkių dažnio guolį, taikant 2,4× koeficientą, gaunama BSF ≈ 71 Hz.
Kadangi skaičiuojant visus keturis dažnius ranka pasitaiko aritmetinių klaidų, dauguma analitikų vertybes ima tiesiai iš tokios priemonės kaip Guolių defektų dažnio skaičiuoklė (BPFO, BPFI, BSF, FTF), kuris, paėmęs guolio geometriją ir greitį, iš karto grąžina visus būdingus dažnius.
3. Fizinis mechanizmas
Du vienu metu atliekami judesiai
Norėdami įsivaizduoti, kodėl BSF elgiasi taip, kaip ji elgiasi, sekite vieną riedėjimo elementą:
- Jis skrieja aplink guolį narvelio dažniu, maždaug 0,4 karto didesniu už veleno greitį.
- Tuo pat metu jis sukasi aplink savo ašį BSF.
- Sukimosi greitį lemia kamuoliuko skersmens ir kamuoliuko skersmens santykis.
- Kiekvieno pilno sukimo metu bet koks paviršiaus defektas liečiasi su abiem bėgiais.
Dvigubas smūgis per apsisukimą
Dėl riedėjimo elemento defekto susidaro išskirtinis dvigubo smūgio raštas:
- Pirmasis poveikis: defektas atsitrenkia į vidinę riedėjimo takelį.
- Po pusės revoliucijos: tas pats defektas, dabar pasuktas 180° kampu, atsitrenkia į išorinį riedėjimo ratuką.
- Rezultatas: du smūgiai per vieną elemento apsisukimą, todėl energija koncentruojasi ties 2×BSF.
- Praktiškai: viršūnės dažnai būna ir ties BSF, ir ties 2×BSF, o antroji harmoninė dažnai būna stipresnė.
Moduliacija pagal narvą
Dar vienas sudėtingas sluoksnis atsiranda dėl elemento judėjimo orbita per guolio apkrovos zoną:
- Defektinis rutuliukas per apkrautą sritį praeina vieną kartą per vieną narvelio apsisukimą.
- Todėl smūgio stiprumas apkrovos zonoje yra didelis, o kitur silpnas - signalas yra amplitudiškai moduliuotas.
- Tai sukuria šoninės juostos atstumais FTF (narvelio) intervalas, o ne esant 1× veleno sukimosi greičiui.
- Modelis yra BSF ± n×FTF, kai n = 1, 2, 3 ...
Šis FTF šoninių juostų atstumas yra vienintelis naudingiausias požymis, leidžiantis atskirti riedėjimo elemento defektą nuo vidinio rato defekto, kurio šoninės juostos išsidėsčiusios 1× atstumu.
4. Vibracijos parašas ir lauko aptikimas
Spektro charakteristikos
- Pagrindinis pikas: BSF arba dažniau 2×BSF.
- FTF šoninės juostos: išsidėstę narvelio dažnio intervalais - tai būdinga rutuliniam defektui.
- Harmonikos: Dažniausiai būna 2×BSF ir 3×BSF.
- Kintama amplitudė: rodmenys gali pastebimai svyruoti tarp matavimų, nes defektinis rutuliukas dreifuoja per apkrovos zoną - tai retai pastebima esant lenktynių defektams.
Kodėl svarbi vokų analizė
BSF energija dažnai yra paslėpta po važiavimo greičio komponentais. FFT. Gaubtinės analizė - demoduliuojant aukšto dažnio smūgio pliūpsnius - BSF viršūnė ir jos FTF šoninės juostos iškeliamos iš triukšmo, kuris gaunamas apvalkalo spektras, dažnai atskleidžiantis gedimą gerokai anksčiau, nei jis matomas standartiniu būdu. spektras. Lauke galima naudoti nešiojamąjį dviejų kanalų prietaisą, pvz. Balanset-1A technikas gali užfiksuoti aukšto dažnio vibraciją guolio korpuse esant darbiniam greičiui ir vietoje, neišardydamas mašinos, nustatyti šiuos smūgių modelius. Kadangi riedėjimo elementų gedimai patvirtinami tiek pagal bendrą smūgio energiją, tiek pagal vieną maksimumą, parametrai, pvz. viršūnės koeficientas ir ekscesas naudingai paremti spektrinius įrodymus.
5. Kodėl riedėjimo elementų defektai pasitaiko rečiau
Kamuoliukų ir ritinėlių gedimų santykinį retumą paaiškina kelios mechaninės priežastys:
- Apkrovos paskirstymas: riedėjimo elementas sukasi tolygiai, todėl kontaktinė apkrova pasiskirsto visame jo paviršiuje, o riedėjimo riedmuo, ypač išorinis, patiria koncentruotą apkrovą fiksuotoje zonoje. Tolygesnis įtempių laukas atitolina elementų nuovargį.
- Gamybos kokybė: Rutuliukai ir ritinėliai paprastai yra griežčiausiai kontroliuojami, nes jų medžiaga yra kietesnė ir paviršius apdirbtas smulkiau nei bėgių takų, todėl medžiagos defektų pasitaiko rečiau.
- Streso modeliai: bėgių takų kraštuose ir apvaduose yra didesnė įtempių koncentracija ir didesnis didžiausias Hertzio kontaktinis įtempis, todėl bėgiai paprastai yra pirmasis gedimo taškas.
6. Diagnostikos iššūkiai ir patvirtinimas
BSF yra sudėtinga
- Dėl FTF šoninės juostos struktūros BSF modelis iš esmės yra sudėtingesnis nei švarios lenktynių defektų šukės.
- BSF gali būti artimas kitų mašinų dažniams ir būti neteisingai nuskaitytas.
- Natūraliai kintanti amplitudė apsunkina tendencijos laikui bėgant.
- Jei pažeisti keli elementai, jų požymiai persidengia ir išsiplečia, todėl vaizdas tampa neaiškus.
- Panašaus dydžio defektų atveju BSF viršūnių amplitudė kartais būna mažesnė nei lenktynių defektų viršūnių amplitudė, todėl į jas reikia žiūrėti atidžiau.
Patikima patvirtinimo seka
- Apskaičiuokite BSF iš guolio specifikacijų.
- Paieška vokų spektre apskaičiuotu dažniu.
- Patikrinkite, ar yra 2×BSF, kuris dažnai būna stipresnis už pagrindinį.
- Patikrinkite FTF šonines juostas - atstumas tarp narvelio dažnių, ne 1×, yra lemiamas testas.
- Stebėti amplitudės kintamumą tarp bėgimų - kamuolio defektų požymis.
- Atmesti BPFI ir BPFO prieš priimant sprendimą dėl riedėjimo elementų išvados.
Kai viršūnės išsiplečia arba suskyla į kelis gretimus dažnius, tikėtina, kad pažeisti keli elementai - tai ženklas, kad yra pažengęs gedimas, kai saugu nedelsiant pakeisti guolį.
7. Priežastys ir prevencija
Tipiškos riedėjimo elementų defektų priežastys yra šios:
- Medžiagų intarpai: vidinės tuštumos arba į rutuliuką ar ritinėlį patekusios pašalinės medžiagos.
- Montavimo metu padaryta žala: nuo smūgių tvarkant ar montuojant.
- Užterštumas: kietosios dalelės, įsiterpusios į elemento paviršių arba jį pažeidusios.
- Elektros žala: klaidžiojanti srovė per guolį iššaukia elektros lanką, dėl kurio paviršius įgauna duobių - dažna problema, susijusi su VFD varomais varikliais.
- Klaidingas sūrymas: dėl vibracijos, kai mašina stovi tuščiąja eiga.
- Korozija: drėgmės ar cheminio poveikio, dėl kurio ant paviršiaus atsiranda įdubimų, pirmtakų pleiskanojimas.
Prevencija yra tiesiogiai susijusi su priežastimis: pasirinkite kokybiškus guolius iš patikimų gamintojų, atsargiai juos tvarkykite ir montuokite, kontroliuokite taršą naudodami veiksmingus sandariklius ir švarų surinkimą, tinkamai tepkite, kad būtų išvengta korozijos, inverteriu maitinamiems varikliams montuokite izoliuotus arba keraminius hibridinius guolius ir izoliuokite sandėliuojamus arba gabenamus įrenginius nuo išorinės vibracijos. BSF patikrinimų įtraukimas į įprastą veiklą būklės stebėjimas programa užtikrina, kad retas, bet greitai atsirandantis riedėjimo elementų gedimas būtų užfiksuotas taip pat užtikrintai, kaip ir geriau pažįstamas guolių defektai lenktynėse.
