BSF izpratne – bumbas griešanās biežums
Definīcija: Kas ir BSF?
BSF (Lodītes griešanās frekvence, ko sauc arī par ritošā elementa griešanās frekvenci) ir viena no četrām pamata gultņu defektu frekvences kas attēlo ritošā elementa (lodītes vai veltņa) rotācijas ātrumu, griežoties ap savu asi. Ja ritošajam elementam ir virsmas defekts, piemēram, atplaisa, plaisa vai ieslēgums, defekts divreiz ietekmē gan iekšējo, gan ārējo skriemeļu katrā ritošā elementa apgriezienā, radot periodiskus triecienus BSF frekvencē.
No četrām gultņu frekvencēm visretāk novērojama BSF, jo ritošā elementa defekti ir salīdzinoši reti sastopami, salīdzinot ar ripošanas elementu defektiem, veidojot tikai aptuveni 10–15% gultņu bojājumu. Tomēr, ja tādi ir, BSF rada atšķirīgu un sarežģītu vibrācija paraksts, ko var identificēt, rūpīgi veicot vibrācijas analīze.
Matemātiskais aprēķins
Formula
BSF tiek aprēķināts, izmantojot gultņa ģeometriju un vārpstas ātrumu:
- BSF = (Pd / 2 × Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
Mainīgie lielumi
- Dienas = Piķa diametrs (apļa diametrs caur ritošā elementa centriem)
- Bd = Lodītes vai veltņa diametrs
- n = Vārpstas rotācijas frekvence (Hz) vai ātrums (apgr./min./60)
- β = Kontakta leņķis
Vienkāršota forma
Nulles kontakta leņķa gultņiem (β = 0°):
- BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
- Tipiskiem gultņiem ar Bd/Pd ≈ 0,2 tas dod BSF ≈ 2,4 × n.
- Īkšķa noteikums: BSF parasti 2–3 × vārpstas ātrums
Tipiskas vērtības
- BSF parasti svārstās no 1,5 × līdz 3 × vārpstas ātruma
- Zemāk nekā abi BPFI un BPFO
- Augstāks nekā FTF (būra biežums)
- Piemērs: Gultnis pie 1800 apgr./min (30 Hz) → BSF ≈ 71 Hz (2,4 × vārpstas ātrums)
Fiziskais mehānisms
Ritošā elementa rotācija
Lai izprastu BSF, ir nepieciešams vizualizēt ritošā elementa kustību:
- Ritošais elements riņķo ap gultni ar būra frekvenci (~0,4 × vārpstas ātrums)
- Vienlaikus tas griežas ap savu asi BSF
- Griešanās ātrums ir atkarīgs no piķa diametra un bumbiņas diametra attiecības
- Katrs pilnīgs grieziens noved pie tā, ka defekts saskaras ar abām rasēm
Divkāršs trieciens katrā apgriezienā
Ritošā elementa defekts rada unikālu rakstu:
- Pirmā ietekme: Defekts skar iekšējo rasi
- Puse revolūcijas vēlāk: Tas pats defekts (tagad pagriezts par 180°) skar ārējo gredzenu
- Rezultāts: Divi triecieni uz vienu lodītes apgriezienu = 2 × BSF
- Faktiskā novērotā frekvence: Bieži vien redzami maksimumi gan pie BSF, gan 2×BSF
Modulācija pēc būra frekvences
Papildu sarežģītību rada ritošā elementa orbitālā kustība:
- Bojāta bumba iziet cauri slodzes zonai vienu reizi katrā būra apgriezienā
- Trieciena smagumu modulē slodze (augsta slodzes zonā, zema citur)
- Izveido sānu joslas pie FTF (būra biežums) atstarpe
- Sānjoslu shēma: BSF ± n×FTF, kur n = 1, 2, 3…
Vibrācijas paraksts
Spektra raksturojums
- Primārā virsotne: Pie BSF vai 2×BSF frekvences
- FTF sānu joslas: Izvietoti ar sprostu frekvences intervāliem (atšķirībā no BPFI 1× sānu joslām)
- Vairākas harmonikas: 2×BSF, bieži sastopami 3×BSF
- Sarežģīts modelis: Sarežģītāk nekā rasu defektu modeļi
- Mainīga amplitūda: Var ievērojami atšķirties starp mērījumiem, mainoties bojātās bumbas pozīcijai slodzes zonā
Aploksnes spektrs
Aploksnes analīze ir īpaši svarīgi BSF noteikšanai:
- BSF pīķi aploksnē bieži vien ir skaidrāki nekā standarta FFT
- FTF sānu joslas struktūra ir redzamāka
- Iespējama agrīna noteikšana, pirms standarta spektrā ir redzami maksimumi
Kāpēc ritošā elementa defekti ir retāk sastopami
Vairāki faktori padara ritošā elementa defektus relatīvi retus:
Slodzes sadalījums
- Ritošie elementi rotē, sadalot slodzi un nodilumu pa visu virsmu
- Sacīkstēm (īpaši ārējām sacīkstēm) ir koncentrētas slodzes zonas.
- Vienmērīgāks sprieguma sadalījums aizkavē ritošo elementu nogurumu
Ražošanas kvalitāte
- Bumbiņas un rullīši parasti tiek pakļauti visaugstākajai kvalitātes kontrolei
- Cietāks materiāls un labāka virsmas apdare nekā daudzu gultņu skriemeļiem
- Mazāk ticams, ka būs materiālu defekti
Stresa modeļi
- Rites kontakta spriegums, kas sadalīts pa virsmu
- Rases piedzīvo lielākus maksimālos herca kontakta spriegumus
- Sacīkšu malas un stūri ir vairāk pakļauti stresa koncentrācijai
Diagnostikas izaicinājumi
Sarežģītība
- BSF paraksts ir sarežģītāks nekā rases defekti FTF sānu joslu dēļ
- Var sajaukt ar citām mašīnu frekvencēm
- Mainīga amplitūda apgrūtina tendenču noteikšanu
- Vairākas bojātas bumbas rada pārklājošus parakstus
Atklāšanas grūtības
- BSF maksimumi dažreiz ir ar zemāku amplitūdu nekā rases defektu maksimumi līdzīgiem defektu izmēriem
- Frekvence var būt diapazonā ar citām mašīnu sastāvdaļām
- Nepieciešama pieredze, lai atšķirtu BSF modeļus no rasu defektiem
Praktiska diagnoze
Apstiprināšanas soļi
- Aprēķiniet BSF: No gultņu specifikācijām
- Meklējiet BSF Peak: Meklēt aploksnes spektru aprēķinātajā frekvencē
- Pārbaudiet 2×BSF: Bieži vien spēcīgāks par fundamentālo BSF
- Pārbaudiet FTF sānu joslas: Meklējiet sānu joslas sprostfrekvenču atstatumā (NEVIS 1× atstatumā)
- Amplitūdas mainīgums: BSF amplitūda var atšķirties starp mērījumiem (raksturīga lodīšu defektiem)
- Eliminācija: Pirms BSF noslēgšanas izslēdziet BPFI un BPFO
Kad vairākas bumbas ir bojātas
- Vairākas bojātas bumbiņas rada sarežģītus pārklājošos modeļus
- BSF virsotnes var paplašināties vai parādīt vairākas tuvumā esošas frekvences
- Norāda progresējošu gultņu nodilumu
- Ieteicama tūlītēja nomaiņa
Cēloņi un profilakse
Ritošā elementa defektu biežākie cēloņi
- Materiālie iekļautie materiāli: Iekšējie tukšumi vai svešķermeņi lodītē/rullītī
- Uzstādīšanas bojājumi: Brinelling no triecieniem apstrādes laikā
- Piesārņojums: Cietas daļiņas, kas iekļūst bumbas virsmā vai to bojā
- Elektriskie bojājumi: Elektriskās strāvas loka veidošanās caur gultni, radot bedres
- Viltus Brinelling: Vibrācijas radītas bažas stāvot uz vietas
- Korozija: Mitrums vai ķīmiska iedarbība, radot virsmas bedres
Profilakses stratēģijas
- Izmantojiet augstas kvalitātes gultņus no cienījamiem ražotājiem
- Uzmanīga apiešanās uzstādīšanas laikā
- Efektīva piesārņojuma kontrole (blīvējumi, tīra vide)
- Pareiza eļļošana, kas novērš koroziju
- Elektriskā izolācija motoriem ar VFD piedziņām
- Vibrācijas izolācija uzglabāšanas un transportēšanas laikā
Lai gan BSF ir sastopams retāk nekā BPFO vai BPFI, tā raksturlielumu izpratne ļauj veikt pilnīgu gultņu diagnostiku. Raksturīgais FTF sānu joslu raksts un straujas progresēšanas potenciāls pēc noteikšanas padara BSF par svarīgu visaptverošu gultņu stāvokļa uzraudzības programmu sastāvdaļu.