Hva er BPFO? Forklaring av kulepasseringsfrekvensens ytre løp • Bærbar balanserer, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hva er BPFO? Forklaring av kulepasseringsfrekvensens ytre løp • Bærbar balanserer, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hva er BPFO? Forklaring av ballpassfrekvens og ytre løp

Publisert av admin på

Forstå BPFO – Ballpassfrekvens Ytre løp

Definisjon: Hva er BPFO?

BPFO (Ballpassfrekvens, ytre løp) er en av de fire grunnleggende frekvenser av lagerfeil som indikerer hastigheten som rulleelementer (kuler eller ruller) passerer over en defekt som ligger på den ytre ringen til et rullelager. Når det finnes en avskalling, sprekk, grop eller annen defekt på den ytre ringen, treffer hvert rulleelement defekten mens det passerer, noe som skaper et repeterende støt som genererer vibrasjon på BPFO-frekvensen.

BPFO er den diagnostisk viktigste lagerfrekvensen fordi defekter i den ytre lagerringen er den vanligste typen lagerfeil, og står for omtrent 40% av alle feil i rullelager. Deteksjon av BPFO-topper i vibrasjonsspektre muliggjør tidlig identifisering av problemer med den ytre lagerringen før lagerfeil oppstår.

Matematisk beregning

Formel

BPFO beregnes ved hjelp av lagerets geometri og akselhastighet:

  • BPFO = (N × n / 2) × [1 + (Bd/Pd) × cos β]

Variabler

  • N = Antall rulleelementer (kuler eller ruller) i lageret
  • n = Akselrotasjonsfrekvens (Hz) eller hastighet (RPM/60)
  • Bd = Kule- eller rullediameter
  • Pd = Stigningsdiameter (sirkelens diameter gjennom rulleelementets sentrum)
  • β = Kontaktvinkel (vanligvis 0° for radialkulelager, 15–40° for vinkelkontakt)

Forenklet tilnærming

For nullkontaktvinkellagre (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • For typiske lagre med Bd/Pd ≈ 0,2 gir dette BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Tommelfingerregel: BPFO ≈ 60% av (antall kuler × akselfrekvens)

Typiske verdier

  • For lagre med 8–12 rulleelementer: BPFO vanligvis 3–5× akselhastighet
  • Eksempel: 10-kulelager ved 1800 o/min (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (3,6× akselhastighet)

Fysisk mekanisme

Hvorfor defekter i den ytre rasen genererer BPFO

Den ytre lagerringen er stasjonær i de fleste lagre, fast i huset:

  1. En defekt (avskalling, grop) finnes på et fast sted på den ytre ringen
  2. Når buret roterer, bærer det rullende elementer rundt lageret
  3. Hvert rulleelement passerer etter tur over defektstedet
  4. Når en ball treffer defekten, oppstår det et lite støt eller et “klikk”
  5. Med N rulleelementer blir defekten truffet N ganger per buromdreining
  6. Siden buret roterer med omtrent 0,4 × akselhastighet, og hver kule slår én gang per buromdreining, er total slaghastighet = N × burfrekvens ≈ BPFO

Effektegenskaper

  • Hvert støt er kort (mikrosekunders varighet)
  • Påvirkninger er periodiske ved BPFO-frekvens
  • Slagenergi eksiterer høyfrekvente resonanser i bærende konstruksjon
  • Repeterende natur skaper klare spektrale topper

Vibrasjonssignatur i spektre

I standard FFT-spektrum

  • Primær topp: Ved BPFO-frekvens
  • Harmoniske: Ved 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (indikerer alvorlighetsgraden av defekten)
  • Sidebånd: Kan ha ±1× sidebånd hvis den ytre ringen kan rotere litt eller på grunn av variasjon i lastsonen
  • Amplitude: Øker etter hvert som defekten forplanter seg

I konvoluttspektrum

  • BPFO-toppen er mye tydeligere og har høyere amplitude enn i standard FFT
  • Harmoniske elementer tydelig vist
  • Tidlig oppdagelse mulig (feil kan oppdages måneder tidligere)
  • Mindre forstyrrelser fra lavfrekvente vibrasjoner

Typisk amplitudeprogresjon

  • Begynner: 0,1–0,5 g (konvolutt), knapt merkbar
  • Tidlig: 0,5–2 g, klar BPFO-topp med 1–2 harmoniske
  • Moderat: 2–10 g, flere harmoniske, sidebånd dukker opp
  • Avansert: >10 g, mange harmoniske, forhøyet støynivå

Hvorfor defekter i den ytre rasen er vanligst

Ytre rasefeil dominerer av flere grunner:

Lastkonsentrasjon

  • Ved typisk horisontal akselorientering er lastsonen nederst
  • Ytre løp nederst bærer mesteparten av lasten
  • Konstant belastning av samme ytre løpeseksjon akselererer utmatting
  • Indre løpebane roterer og fordeler lasten rundt hele omkretsen

Installasjonsbelastninger

  • Ytre ring som presses inn i huset kan oppleve monteringsskader
  • Interferenspasninger skaper restspenninger
  • Feil montering (feiljustering, spenning) skader ytre lagerring

Forurensningseffekter

  • Partikler går inn i lageret ved den ytre lagerringen
  • Forurensning konsentrert i den ytre løpsregionen
  • Partikler legger seg inn i mykere ytre materiale

Diagnostisk betydning

Høy diagnostisk sikkerhet

BPFO er en av de mest pålitelige diagnostiske indikatorene:

  • Frekvensen er presist beregnbar og unik for hver lagertype
  • Sannsynlig å forveksles med andre maskinfrekvenser
  • Tydelig progresjonsmønster etter hvert som defekten forverres
  • Godt forstått forhold mellom amplitude og defektstørrelse

Alvorlighetsvurdering

  • Antall harmoniske: Flere harmoniske = mer avansert defekt
  • Toppamplitude: Høyere amplitude = større defektområde
  • Tilstedeværelse av sidebånd: Omfattende sidebånd indikerer modulering, ofte fra variasjon i lastsonen
  • Støynivå: Hevet støynivå indikerer utbredt overflateforringelse

Forhold til andre peilingsfrekvenser

BPFO vs. BPFI

  • BPFI (indre lager) alltid høyere frekvens enn BPFO for samme lager
  • Typisk forhold: BPFI/BPFO ≈ 1,6–1,8
  • Hvis begge er tilstede, indikerer det flere defekter (fremskreden feil)
  • BPFO er vanligere i starten; BPFI kan utvikle seg som sekundær skade

Sidebånd med 1× hastighet

  • Mens den ytre ringen er stasjonær, er det mulig med liten bevegelse
  • Løs lagerpasning gjør at den ytre lagerringen kan krype eller rotere litt
  • Variasjon i lastsonen når rotoren går i bane skaper amplitudemodulasjon
  • Resulterer i ±1× sidebånd rundt BPFO-toppen

Praktisk overvåkingsstrategi

Rutinemessig overvåking

  • Månedlig eller kvartalsvis konvoluttanalyse på hvert lagersted
  • Automatisk BPFO-toppdeteksjon og trending
  • Alarm satt til 2–3× baseline-amplitude
  • Trend historiske data for å forutsi feiltid

Bekreftelsestester

Når BPFO oppdaget:

  • Bekreft at frekvensen samsvarer med den beregnede verdien (innenfor ±5%)
  • Sjekk for harmoniske svingninger (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Se etter karakteristisk sidebåndmønster
  • Sammenlign med andre lagre på samme maskin (bør være unikt for defekte lagre)
  • Øk overvåkingsfrekvensen til ukentlig eller daglig

BPFO-deteksjon og -overvåking representerer en av de mest vellykkede bruksområdene for vibrasjonsanalyse innen prediktivt vedlikehold, og forhindrer lagerfeil og muliggjør tilstandsbaserte utskiftingsstrategier som optimaliserer både utstyrets pålitelighet og vedlikeholdskostnader.

← Tilbake til hovedindeksen

Kategorier:
WhatsApp