Дијагностицирање на дефекти на лежишта
Дефекти на лежиштата се микроскопски или макроскопски мани — пукнатини, лупења или јамички — на работните површини на тркалачко лежиште. Бидејќи тркалачките лежишта се фундаментални за повеќето ротирачки машини и честа точка на откажување, раното откривање на овие мани е една од највредните задачи во анализа на вибрации. Дефектот произведува повторлив, периодичен удар секој пат кога тркалачкиот елемент поминува преку него, а токму таа периодичност е она што го прави дефектот видлив во спектар долго пред лежиштето да се прегрее или да стане слушливо.
1. Природата на дефектите на лежишта
Типичното тркалачко лежиште се состои од четири дела: надворешна патека, внатрешна патека, збир од топчиња или ваљчиња и кафез што ги држи елементите рамномерно распоредени. Дефектот е мана на која било од овие површини. Кога тркалачкиот елемент поминува преку неа, контактот генерира мал, остар, високофреквентен удар — “клик.” Еден клик носи многу малку енергија, но ударите се повторуваат при секое поминување, градејќи силно периодичен сигнал. Вибрациската анализа е исклучително добра во издвојувањето на ваквиот повторлив ударен процес, поради што лежиштето што се влошува може да се открие месеци однапред, наместо во моментот на заглавување.
2. Четирите основни фреквенции на дефекти
Основата на дијагностиката на лежишта е тоа што, за дадена геометрија на лежиштето и брзина на вратилото, ударите се случуваат со многу специфични, предвидливи стапки. Овие фреквенции на дефекти на лежиштата се:
- BPFO (Фреквенција на поминување на топчиња, надворешен прстен): стапката со која тркалачките елементи поминуваат преку една точка на неподвижната надворешна патека. Тоа е најчесто набљудуваната фреквенција на дефект на лежиштето.
- BPFI (Фреквенција на поминување на топчиња, внатрешен прстен): стапката со која елементите поминуваат преку точка на внатрешната патека. Бидејќи внатрешната патека ротира заедно со вратилото, BPFI е повисока од BPFO.
- BSF (Фреквенција на вртење на топчето): фреквенцијата со која тркалачкиот елемент се врти околу својата оска. Дефектот од типот BSF често покажува енергија на двојно поголема стапка, бидејќи маната удира во двете патеки при секое вртење на елементот.
- FTF (Фундаментална фреквенција на кафезот): ротациската фреквенција на кафезот, или “train.” Тоа е многу ниска фреквенција, обично помала од 0.5X од работна брзина.
Овие стапки зависат од геометријата на лежиштето — делбен дијаметар, дијаметар на тркалачкиот елемент, контактен агол и бројот на елементи — заедно со брзината на вратилото. Софтверот за вибрации обично содржи голема база на податоци за лежишта и ги пресметува автоматски, а тие може директно да се пресметаат и со калкулатор за фреквенции на дефекти на лежишта кога се познати каталошкиот број или димензиите на лежиштето.
3. Како дефектите на лежишта се појавуваат во спектарот
Дефектот што се развива остава карактеристична шема во FFT спектар:
- Високофреквентни врвови: самата фреквенција на дефектот (на пример BPFO) се појавува како врв високо во фреквентниот опсег, подалеку од нискоредните ротациски врвови.
- Хармоници: острата, импулсивна природа на ударите обично генерира неколку хармоници — точни множители — на фреквенцијата на дефектот, а долга низа од нив укажува на добро развиена мана.
- Странични ленти: ова е клучниот дијагностички маркер. Врвот на фреквенцијата на дефектот обично е опкружен со странични ленти на растојание од 1X од работната брзина. Врв BPFO со странични ленти на 1X е класичен потпис на надворешната патека, додека дефект на внатрешната патека (BPFI) речиси секогаш носи странични ленти на 1X, бидејќи ротирачката мана влегува и излегува од зоната на оптоварување на лежиштето еднаш по вртење, модулирајќи ја силата на ударот.
Во најраните фази овие врвови се мали и лесно се губат во нивото на шум на спектарот, поради што вообичаено се применува специјализирана техника за детекција.
4. Анализа на обвивката за рано откривање
Анализа на обвивка, исто така наречена демодулација, е најмоќниот метод за откривање на дефекти на лежишта во рана фаза. Тоа е техника за обработка на сигнали што со појасно-пропусен филтер ги отстранува нискофреквентните, високоенергетски вибрации од извори како што се дебаланс и неосовиненост, а потоа се фокусира единствено на високофреквентните, нискоенергетски удари што ги произведува маната. Повторливите удари ги побудуваат сопствените фреквенции на структурата, а обработката на обвивката ја извлекува стапката на повторување на тоа ѕвонење.
Добиениот спектар на обвивка е извонредно “чист,” прикажувајќи ги фреквенциите на дефекти на лежиштето и нивните хармоници јасно наспроти ниска позадина. Тоа овозможува откривање месеци — понекогаш години — пред лежиштето инаку да откаже, обезбедувајќи го предвремето што овозможува планирана замена наместо итен дефект.
5. Потврдување на дијагнозата на терен
Сигурна проценка за дефект на лежиште се потпира на совпаѓање на измерените врвови со пресметаните фреквенции на дефекти и на потврдување на очекуваната шема на странични ленти, идеално поткрепено со спектар на обвивката и јасен нагорен тренд низ последователните мерења. Преносен двоканален инструмент како што е Balanset-1A му овозможува на инженерот да го сними спектарот на машината во нејзините сопствени лежишта при работна брзина, така што сомнителен дефект на лежиште може да се провери на самото место наспроти неговите предвидени фреквенции. Исто така, вреди да се исклучат сличните појави: структурна разлабавеност и дефектите на тркалачките елементи — двете можат да ја зголемат широкопојасната енергија, но само вистински дефект на лежиштето се совпаѓа со фамилиите BPFO, BPFI, BSF или FTF.
