Izpratne par BPFI – bumbas piespēļu biežumu iekšējās sacensībās
Definīcija: Kas ir BPFI?
BPFI (Bumbas piespēļu biežums, iekšējā sacensība) ir viens no četriem pamatprincipiem gultņu defektu frekvences kas norāda ātrumu, ar kādu ritošie elementi pārvietojas pāri defektam uz ritošā elementa gultņa iekšējās skrejrites. Ja uz rotējošās iekšējās skrejrites ir plaisa, plaisa vai bedre, nekustīgie ritošie elementi, tam rotējot garām, atkārtoti atsitas pret defektu, radot periodiskus triecienus, kas rada vibrācija BPFI frekvencē.
BPFI raksturo augstāka frekvence nekā BPFO (ārējās rases frekvence) un gandrīz vienmēr uzrāda atšķirīgu ±1× sānu joslas amplitūdas modulācijas dēļ, defektam rotējot gultņa slodzes zonā un ārpus tās. Šīs sānu joslas ir galvenais diagnostikas marķieris, kas atšķir iekšējās gredzena defektus no citām gultņa problēmām.
Matemātiskais aprēķins
Formula
BPFI aprēķina, izmantojot gultņa ģeometriju un vārpstas ātrumu:
- BPFI = (N × n / 2) × [1 – (Bd/Pd) × cos β]
Mainīgie lielumi
- N = Ritošo elementu skaits gultnī
- n = Vārpstas rotācijas frekvence (Hz) vai ātrums (apgr./min./60)
- Bd = Lodītes vai veltņa diametrs
- Dienas = Piķa diametrs (apļa diametrs caur ritošā elementa centriem)
- β = Kontakta leņķis
Kāpēc BPFI > BPFO
BPFI vienmēr ir augstāks par BPFO tam pašam gultnim, jo:
- Iekšējais skrejritenis griežas līdz ar vārpstu, kamēr ritošie elementi riņķo ar būra ātrumu (~0,4×)
- Relatīvais ātrums starp iekšējo skrejriteni un ritošajiem elementiem ir lielāks
- Formula rāda BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd], savukārt BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
- Mīnusa zīme BPFI to palielina (atņemot daļskaitli no 1).
- Tipiska attiecība: BPFI/BPFO ≈ 1,6–1,8
Tipiskas vērtības
- Parastajiem gultņiem: BPFI parasti 5–7 × vārpstas ātrums
- Piemērs: 10 lodīšu gultnis pie 1800 apgr./min (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8 × vārpstas ātrums)
Fiziskais mehānisms un slodzes zonas modulācija
Rotējošais defekts
Iekšējās rases defekti rada unikālu situāciju:
- Defekts ir rotējošajā iekšējā gredzenā
- Iekšējai gredzenam griežoties, defekts pārvietojas pa gultņa perimetru.
- Katrs ritošais elements, tam pārejot cauri, rada defektu (BPFI frekvence)
- Taču trieciena intensitāte mainās atkarībā no defekta atrašanās vietas attiecībā pret slodzes zonu.
Slodzes zonas efekts
Gultņa slodzes zona rada amplitūdas modulāciju:
- Defekts slodzes zonā: Augsts kontakta spēks, spēcīgs trieciens, kad ritošais elements tam pieskaras
- Defekts pretējā slodzes zonā: Zems vai nulle kontakta spēka, vāja vai nekāda trieciena
- Modulācijas frekvence: Defekts iziet cauri slodzes zonai vienu reizi uz vārpstas apgriezienu (1 × frekvence)
- Rezultāts: BPFI amplitūdas modulācija pie 1× vārpstas ātruma
Sānjoslas ģenerēšana
Amplitūdas modulācija rada matemātiskas sānu joslas:
- Nesējfrekvence: BPFI
- Modulācijas frekvence: 1× vārpstas ātrums
- Sānu joslas: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
- Raksts: Simetriskas sānu joslas, kas izvietotas ar 1× intervālu ap BPFI
- Diagnostiskā vērtība: Šis sānu joslas modelis ir gandrīz patognomonisks iekšējās rases defektiem.
Vibrācijas raksturlielumi
Tipisks spektra izskats
- Centrālā virsotne: BPFI frekvencē
- Sānu joslu saime: Vairāki maksimumi pie BPFI ± n×(1×), kur n = 1, 2, 3, …
- Harmoniskas ģimenes: Papildu sānu joslu saimes pie 2×BPFI, 3×BPFI ar savām ±1× sānu joslām
- Vizuālais modelis: Izskatās pēc “žoga ar ķemmi” vai ķemmes raksta
Aploksnes spektra funkcijas
- BPFI maksimums dominē aploksnes spektrā
- Sānu joslas ir ārkārtīgi skaidras un diagnostiskas
- Agrīna noteikšana mēnešus pirms standarta FFT uzrāda maksimumu
- Amplitūda palielinās eksponenciāli, defektam pieaugot
Atklāšana un diagnostika
Atpazīšanas soļi
- Aprēķiniet BPFI: No gultņa modeļa numura vai ģeometrijas
- Meklēšanas spektrs: Meklējiet maksimumu aprēķinātajā frekvencē (±5% pielaide)
- Pārbaudiet sānu joslas: Apstipriniet, ka ir ±1× sānu joslas (galvenā diagnostikas funkcija)
- Harmoniku pārbaude: Meklējiet 2×BPFI, 3×BPFI ar savām sānu joslām
- Novērtējiet amplitūdu: Salīdzināt ar sākotnējām vai smaguma pakāpes vadlīnijām
- Apstiprināt diagnozi: BPFI + sānu joslas = iekšējās sacīkšu distances defekts ir apstiprināts
Diferenciālā diagnoze
| Funkcija | BPFI (Iekšējā rase) | BPFO (ārējā rase) |
|---|---|---|
| Biežums | Augstāks (5–7 × vārpstas ātrums) | Zemāks (3–5 × vārpstas ātrums) |
| Sānu joslas | Gandrīz vienmēr klātesošs (±1×) | Var būt vai nebūt klāt |
| Sānu joslas raksts | Ļoti regulāras, skaidras atstarpes | Mazāk regulāra, ja tāda ir |
| Notikums | Retāk sastopams (~25% kļūmju) | Visbiežāk (~40% kļūmju) |
Progresēšana un smaguma pakāpe
Defektu attīstības posmi
- Iesvētīšana: Mikroskopiskas plaisas vai bedres veidojas, vēl nav nosakāmas
- Sākuma stadijā: Aploksnes spektrā parādās neliels BPFI pīķis (0,1–0,5 g)
- Agri: Skaidrs BPFI maksimums ar 1–2 harmonikām un sānu joslām (0,5–2 g)
- Vidēji: Vairākas harmonikas, izteiktas sānu joslas, pārbaudes laikā redzama plaisa (2–10 g)
- Paplašināts: Ļoti augsta amplitūda, daudzas harmonikas, paaugstināts trokšņa līmenis (>10 g)
- Smaga: Dominē platjoslas troksnis, gultnis gandrīz atteicas, katastrofāla atteice ir nenovēršama
Atlikušā dzīves ilguma novērtējums
- Sākotnēji līdz agrīnam: Parasti atlikušie 6–18 mēneši
- Agrīns līdz vidēji spēcīgs: Atlikuši 3–6 mēneši
- Vidēji līdz progresīvai: Atlikuši 1–3 mēneši
- Progresējošs līdz smags: Atlikušās dienas līdz nedēļas
- Mainīgie lielumi: Faktiskais laika grafiks ir atkarīgs no slodzes, ātruma, ekspluatācijas apstākļiem un gultņa izmēra
Iekšējās rases defektu cēloņi
- Nogurums: Augsta cikla nogurums atkārtotas slodzes dēļ
- Nepareiza uzstādīšana: Bojājumi montāžas laikā (sitiens pa iekšējo gredzenu ar āmuru)
- Vārpstas bojājums: Nelīdzena vai bojāta vārpstas virsma, kas izraisa berzi
- Cieša iejaukšanās piegulšana: Pārmērīgs spēks presēšanas laikā
- Neatbilstība: Nevienmērīga slodze, kas paātrina nogurumu
- Piesārņojums: Daļiņas, kas izraisa iespieduma bojājumus
- Eļļošanas kļūme: Nepietiekama eļļošana, kas izraisa virsmas bojājumus
Korektīvās darbības
Tūlītēja reaģēšana (pēc noteikšanas)
- Palielināt uzraudzības biežumu (mēnesī → nedēļā → katru dienu, palielinoties smaguma pakāpei)
- Ieplānojiet gultņa nomaiņu nākamās ērtās dīkstāves laikā
- Tendences amplitūda, lai prognozētu atlikušo kalpošanas laiku
- Izvairieties darboties kritiskā ātrumā, kas varētu paātrināt kļūmi
Aizstāšanas plānošana
- Pasūtiet rezerves gultni (apstipriniet pareizo modeli)
- Vārpstas pārbaudes plāns (iekšējās gredzena defekti var sabojāt vārpstu)
- Izpētiet galveno cēloni, lai novērstu atkārtošanos
- Apsveriet iespēju uzlabot gultņu specifikāciju priekšlaicīgas atteices gadījumā
BPFI noteikšana, izmantojot vibrācijas analīzi, ir gultņu stāvokļa uzraudzības stūrakmens. Raksturīgais augstfrekvences maksimums ar 1× sānu joslām sniedz nepārprotamu norādi par iekšējās gredzena defektiem, ļaujot savlaicīgi veikt apkopes pasākumus, kas novērš katastrofālas gultņu atteices un ar tām saistītos sekundāros bojājumus vārpstām un korpusiem.