Hva er lagerfeilfrekvenser? Feildeteksjon • Bærbar balanseringsenhet, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hva er lagerfeilfrekvenser? Feildeteksjon • Bærbar balanseringsenhet, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hva er frekvenser av lagerfeil? Feildeteksjon

Publisert av admin på

Forstå frekvenser av lagerfeil

Definisjon: Hva er lagerfeilfrekvenser?

Frekvenser for lagerfeil (også kalt lagerfeilfrekvenser eller karakteristiske frekvenser) er spesifikke vibrasjon frekvenser som genereres når rulleelementer (kuler eller ruller) i et lager passerer over defekter som sprekker, avskallinger eller groper på lagerbanene eller selve rulleelementene. Disse frekvensene er matematisk forutsigbare basert på lagerets geometri og akselens rotasjonshastighet, noe som gjør dem til uvurderlige diagnostiske indikatorer for tidlig deteksjon av lagerfeil.

Å forstå og identifisere disse frekvensene gjennom vibrasjonsanalyse lar vedlikeholdspersonell oppdage lagerproblemer måneder før de blir synlige gjennom temperaturøkning, støy eller katastrofal feil, noe som muliggjør planlagt vedlikehold og forhindrer kostbar, uplanlagt nedetid.

De fire grunnleggende feilfrekvensene

Hvert rullelager har fire karakteristiske feilfrekvenser, som hver tilsvarer en annen type feil:

1. BPFO – Ballpassfrekvens, ytre løp

Hastigheten som rulleelementer passerer et fast punkt på den ytre ringen med:

  • Fysisk betydning: Hvis det finnes en defekt på den ytre ringen, vil hvert rulleelement treffe den når den passerer, noe som skaper et repeterende støt
  • Typisk verdi: 3–5× akselhastighet for de fleste lagre
  • Formel: BPFO = (N × n / 2) × (1 + (Bd/Pd) × cos β)
  • Vanligst: Defekter i ytre lagerbane er den vanligste feiltypen
  • Effekt av lastsone: Stasjonær ytre ring betyr at defekten er i konstant posisjon i forhold til lasten

2. BPFI – Ballpasningsfrekvens, indre løp

Hastigheten som rulleelementer passerer et fast punkt på den indre ringen:

  • Fysisk betydning: Den indre ringen roterer med akselen, så en defekt på den indre ringen blir truffet av hvert rulleelement når de passerer
  • Typisk verdi: 5–7× akselhastighet for de fleste lagre
  • Formel: BPFI = (N × n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
  • Høyere enn BPFO: Alltid høyere frekvens enn BPFO for samme lager
  • Sidebånd: Viser nesten alltid 1× sidebånd på grunn av lastsonemodulering

3. BSF – Ballspinnfrekvens

Rotasjonsfrekvensen til et rulleelement som roterer om sin egen akse:

  • Fysisk betydning: Hvis et rulleelement har en defekt, påvirker det begge rulleringene med denne frekvensen
  • Typisk verdi: 1,5–3× akselhastighet
  • Formel: BSF = (Pd / Bd) × (n / 2) × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
  • Minst vanlig: Defekter i rulleelementer er sjeldnere enn defekter i løpebanen
  • Komplekst mønster: Defekten berører begge løpene, noe som skaper en kompleks vibrasjonssignatur

4. FTF – Fundamental togfrekvens

Rotasjonsfrekvensen til lagerburet (holderen):

  • Fysisk betydning: Hastigheten som buret roterer med, og bærer rullende elementer rundt lageret
  • Typisk verdi: 0,35–0,45× akselhastighet (subsynkron)
  • Formel: FTF = (n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
  • Burdefekter: Slitte eller skadede bur eksiterer denne frekvensen
  • Ustabilitetsindikator: Kan også oppstå under lagerindusert rotorinstabilitet

Formelvariabler forklart

Formlene for feilfrekvens bruker disse geometriske parametrene for lageret:

  • N = Antall rulleelementer (kuler eller ruller)
  • n = Akselrotasjonsfrekvens (Hz) eller hastighet (RPM)
  • Bd = Kule- eller rullediameter
  • Pd = Stigningsdiameter (sirkelens diameter gjennom sentrum av rulleelementene)
  • β = Kontaktvinkel (vinkel mellom lastretning og lagerakse, vanligvis 0–40°)

De fleste programvarer for vibrasjonsanalyse inkluderer lagerdatabaser med disse parameterne forhåndsberegnet for tusenvis av lagermodeller.

Hvordan feilfrekvenser vises i vibrasjonsspektre

Grunnleggende utseende

Når et lager utvikler en defekt:

  • Primær topp: Feilfrekvensen fremstår som en tydelig topp i frekvensspektrum
  • Harmoniske: Flere harmoniske svingninger (2×, 3×, 4×) av feilfrekvensen oppstår når feilen forverres
  • Sidebånd: For defekter i indre løpebane og rulleelementer er 1× sidebånd rundt feilfrekvensen vanlige
  • Amplitudevekst: Feilfrekvensamplituden øker etter hvert som feilen utvikler seg

Sidebåndmønstre

Sidebånd gir viktig diagnostisk informasjon:

  • Indre rasefeil: BPFI med ±1×, ±2× sidebånd (defekt som roterer inn/ut av lastsonen)
  • Defekter i den ytre rasen: BPFO kan ha 1× sidebånd hvis den ytre ringen kan rotere litt
  • Defekter i rulleelementer: BSF med sidebånd ved FTF-avstand (burfrekvensmodulasjon)
  • Sidebåndavstand: Identifiserer hvilken komponent som er defekt

Tidlig vs. sen fase

  • Tidlig stadium: Små topper så vidt over støynivået, kan kreve konvoluttanalyse å oppdage
  • Moderat stadium: Tydelige topper med harmoniske og sidebånd i standard FFT
  • Avansert stadium: Svært høy amplitude, mange harmoniske, økning av bredbåndsstøy
  • Sent stadium: Spekteret blir kaotisk med hevet støygulv og en rekke topper

Deteksjonsteknikker

Standard FFT-analyse

  • Beregn FFT av vibrasjonssignal
  • Se etter topper ved beregnede lagerfrekvenser
  • Effektiv for moderate til avanserte defekter
  • Kan overse tidlige feil begravd i støy

Konvoluttanalyse (mest effektiv)

Konvoluttanalyse (demodulering) er gullstandarden for deteksjon av lagerfeil:

  • Filtrerer ut lavfrekvente, høyenergiske vibrasjoner (fra ubalanse osv.)
  • Fokuserer på høyfrekvente påvirkninger fra lagerfeil
  • Kan oppdage feil 6–12 måneder tidligere enn standard FFT
  • Konvoluttspekteret viser tydelig feilfrekvenser og -mønstre

Tidsdomeneteknikker

Praktisk anvendelse

Diagnostisk prosedyre

  1. Identifiser peiling: Bestem lagermodell og plassering
  2. Beregn frekvenser: Bruk lagergeometri til å beregne BPFO, BPFI, BSF, FTF (eller slå opp i databasen)
  3. Samle inn vibrasjonsdata: Mål ved lagerhuset med akselerometer
  4. Analyser spekteret: Se etter beregnede frekvenser i FFT eller konvoluttspektrum
  5. Bekreft diagnose: Sjekk for harmoniske og sidebånd som samsvarer med feiltypen
  6. Vurder alvorlighetsgrad: Amplitude og harmonisk innhold indikerer stadium av defektprogresjon
  7. Planlegg handling: Planlegg lagerutskifting basert på alvorlighetsgrad og utstyrets kritiske karakter

Eksempel på diagnose

Motor med SKF 6308-lager som går ved 1800 o/min (30 Hz):

  • Beregnede frekvenser: BPFO = 107 Hz, BPFI = 173 Hz, BSF = 71 Hz, FTF = 12 Hz
  • Observert i konvoluttspektrum: Topp ved 173 Hz med harmoniske ved 346 Hz, 519 Hz
  • Sidebånd: ±30 Hz sidebånd rundt 173 Hz topp
  • Diagnose: Indre løpsdefekt bekreftet (BPFI med 1× sidebånd)
  • Handling: Planlegg lagerbytte innen 2–4 uker basert på amplitude

Viktigheten av prediktivt vedlikehold

  • Tidlig advarsel: Oppdag feil 6–24 måneder før feil
  • Spesifikk diagnose: Identifiser hvilken lagerkomponent som er skadet
  • Trendovervåking: Spor feilfrekvensamplituder for å forutsi gjenværende levetid
  • Planlagt vedlikehold: Planlegg utskiftninger i løpet av praktisk nedetid
  • Forhindre sekundær skade: Skift lager før katastrofal feil skader aksel, hus eller andre komponenter
  • Kostnadsbesparelser: Unngå nødreparasjoner, produksjonstap og følgeskader

Lagerfeilfrekvenser er blant de kraftigste diagnostiske verktøyene innen vibrasjonsanalyse. Deres matematiske forutsigbarhet kombinert med moderne konvoluttanalyseteknikker muliggjør pålitelig tidlig deteksjon av lagerfeil, og danner hjørnesteinen i effektive prediktive vedlikeholdsprogrammer for roterende utstyr.

← Tilbake til hovedindeksen

Kategorier:
WhatsApp