Diagnostisering av lagerfeil

1. Lagerfeilenes natur

Rullelagre er grunnleggende komponenter i de fleste roterende maskiner, men de er også et vanlig sviktpunkt. Et typisk lager består av en ytre bane, en indre bane, et sett med kuler eller ruller og et bur for å opprettholde avstanden mellom dem. En «feil» er en mikroskopisk eller makroskopisk feil, for eksempel en sprekk, avskalling eller grop, på en av disse overflatene.

Når et rulleelement passerer over en defekt, genererer det et lite, høyfrekvent støt eller «klikk». Selv om et enkelt støt har lavt energiinnhold, forekommer disse støtene gjentatte ganger. Vibrasjonsanalyse er usedvanlig effektiv til å oppdage disse gjentatte, periodiske støtene lenge før lageret begynner å overopphetes eller lage hørbar lyd.

2. De fire grunnleggende feilfrekvensene

Nøkkelen til å diagnostisere lagerfeil er å vite at for en gitt lagergeometri og rotasjonshastighet vil støtene oppstå ved svært spesifikke, forutsigbare frekvenser. Disse er kjent som de grunnleggende feilfrekvensene:

• BPFO (ballpasningsfrekvens, ytre løp): Hastigheten som rulleelementene passerer et enkelt punkt på den ytre lagerringen med. Dette er den vanligste frekvensen av lagerfeil.
• BPFI (ballpasningsfrekvens, indre løp): Hastigheten som rulleelementene passerer et enkelt punkt på den indre ringen. Siden den indre ringen roterer, er denne frekvensen høyere enn BPFO.
• BSF (Ballspinnfrekvens): Frekvensen som et rullende element roterer med om sin egen akse.
• FTF (Grunnleggende togfrekvens): Rotasjonsfrekvensen til lagerburet. Dette er en svært lav frekvens, vanligvis mindre enn 0,5 ganger løpehastighet.

Disse frekvensene kan beregnes basert på lagerets dimensjoner (som stigningsdiameter og kulediameter) og akselens rotasjonshastighet. Programvare for vibrasjonsanalyse inkluderer vanligvis en stor database med lagre og kan beregne disse frekvensene automatisk.

3. Hvordan lagerfeil opptrer i spekteret

Når det er en lagerfeil, vil feilfrekvensen vises i FFT-spektrum i et karakteristisk mønster:

• Høyfrekvente topper: Selve feilfrekvensen (f.eks. BPFO) vil fremstå som en topp i spekterets høyfrekvensområde.
• Harmoniske: Det vil ofte være flere harmoniske (multipler) av feilfrekvensen.
• Sidebånd: Dette er en kritisk diagnostisk markør. Frekvenstoppen for lagerfeil vil ofte ha sidebånd med en avstand på 1 ganger kjørehastigheten. For eksempel er en BPFO-topp med 1X sidebånd et klassisk tegn på en defekt i den ytre løpsbanen. En defekt i den indre løpsbanen (BPFI) har nesten alltid 1X sidebånd fordi defekten roterer inn og ut av maskinens lastsone.

I de tidlige stadiene kan disse toppene være begravd i støygulvet i spekteret. Det er derfor spesialiserte teknikker ofte brukes til deteksjon.

4. Konvoluttanalyse for tidlig oppdagelse

Konvoluttanalyse (også kalt demodulering) er den kraftigste teknikken for å oppdage lagerfeil i tidlig stadium. Det er en signalbehandlingsmetode som filtrerer ut lavfrekvente, høyenergiske vibrasjoner (fra ubalanse osv.) og fokuserer kun på de høyfrekvente, lavenergiske støtene som genereres av lagerfeilen.

Konvoluttspekteret er veldig «rent» og viser tydelig lagerfeilfrekvensene og deres harmoniske svingninger, noe som muliggjør deteksjon måneder eller til og med år før lageret ellers ville svikte.

← Tilbake til hovedindeksen