Hva er BSF? Kulespinnfrekvens i lagerdiagnostikk • Bærbar balanserer, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer Hva er BSF? Kulespinnfrekvens i lagerdiagnostikk • Bærbar balanserer, vibrasjonsanalysator "Balanset" for dynamisk balansering av knusere, vifter, mulchere, skruer på skurtreskere, aksler, sentrifuger, turbiner og mange andre rotorer

Hva er BSF? Kulespinnfrekvens i lagerdiagnostikk

Publisert av admin på

Forstå BSF – Ballspinnfrekvens

Definisjon: Hva er BSF?

BSF (Kulespinnfrekvens, også kalt rulleelementets spinnfrekvens) er en av de fire grunnleggende frekvenser av lagerfeil som representerer rotasjonshastigheten til et rulleelement (kule eller rulle) som roterer rundt sin egen akse. Når et rulleelement har en overflatedefekt, for eksempel en avskalling, sprekk eller inneslutning, påvirker defekten både den indre og ytre ringen to ganger per omdreining av rulleelementet, noe som skaper periodiske støt med BSF-frekvensen.

BSF er den minst observerte av de fire lagerfrekvensene fordi defekter i rulleelementer er relativt sjeldne sammenlignet med lagerbanedefekter, og står for bare omtrent 10–15% av lagerfeil. Når BSF er tilstede, produserer den imidlertid en særegen og kompleks vibrasjon signatur som kan identifiseres gjennom nøye vibrasjonsanalyse.

Matematisk beregning

Formel

BSF beregnes ved hjelp av lagergeometri og akselhastighet:

  • BSF = (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]

Variabler

  • Pd = Stigningsdiameter (sirkelens diameter gjennom rulleelementets sentrum)
  • Bd = Kule- eller rullediameter
  • n = Akselrotasjonsfrekvens (Hz) eller hastighet (RPM/60)
  • β = Kontaktvinkel

Forenklet form

For nullkontaktvinkellagre (β = 0°):

  • BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
  • For typiske lagre med Bd/Pd ≈ 0,2 gir dette BSF ≈ 2,4 × n
  • Tommelfingerregel: BSF vanligvis 2–3 ganger akselhastigheten

Typiske verdier

  • BSF varierer vanligvis fra 1,5× til 3× akselhastighet
  • Lavere enn begge BPFI og BPFO
  • Høyere enn FTF (burfrekvens)
  • Eksempel: Lager ved 1800 o/min (30 Hz) → BSF ≈ 71 Hz (2,4× akselhastighet)

Fysisk mekanisme

Rotasjon av rullende elementer

For å forstå BSF må man visualisere bevegelsen til det rullende elementet:

  1. Rulleelementet går i bane rundt lageret med burfrekvens (~0,4 × akselhastighet)
  2. Samtidig roterer den om sin egen akse ved BSF
  3. Spinnhastigheten avhenger av forholdet mellom stigningsdiameter og kulediameter
  4. Hver fullstendige spinn bringer defekten i kontakt med begge rasene

Dobbel effekt per revolusjon

En feil på et rulleelement skaper et unikt mønster:

  • Første innvirkning: Feil rammer den indre rasen
  • Halv revolusjon senere: Samme defekt (nå rotert 180°) treffer ytre ring
  • Resultat: To støt per kuleomdreining = 2×BSF
  • Faktisk observert frekvens: Ser ofte topper ved både BSF og 2×BSF

Modulering etter burfrekvens

Ytterligere kompleksitet oppstår fra rulleelementets orbitale bevegelse:

  • Den defekte kulen passerer gjennom lastesonen én gang per buromdreining
  • Alvorlighetsgraden av støtet påvirkes av belastning (høy i lastsonen, lav andre steder)
  • Oppretter sidebånd ved FTF (burfrekvens) avstand
  • Sidebåndmønster: BSF ± n×FTF, hvor n = 1, 2, 3…

Vibrasjonssignatur

Spektrumkarakteristikker

  • Primær topp: Ved BSF- eller 2×BSF-frekvens
  • FTF-sidebånd: Avstand mellom burfrekvensintervaller (i motsetning til BPFIs 1× sidebånd)
  • Flere harmoniske: 2×BSF, 3×BSF ofte tilstede
  • Komplekst mønster: Mer komplisert enn rasefeilmønstre
  • Variabel amplitude: Kan variere betydelig mellom målinger ettersom den defekte kulens posisjon i lastsonen endres

Konvoluttspektrum

Konvoluttanalyse er spesielt viktig for BSF-deteksjon:

  • BSF-topper ofte tydeligere i envelope enn standard FFT
  • FTF-sidebåndstruktur mer synlig
  • Tidlig deteksjon mulig før topper synlige i standardspekteret

Hvorfor defekter i rulleelementer er mindre vanlige

Flere faktorer gjør at defekter i rulleelementer er relativt sjeldne:

Lastfordeling

  • Rulleelementene roterer og fordeler last og slitasje over hele overflaten.
  • Løpene (spesielt det ytre løpet) har konsentrerte lastsoner
  • Mer jevn spenningsfordeling forsinker utmatting i rulleelementer

Produksjonskvalitet

  • Kuler og ruller får vanligvis høyeste kvalitetskontroll
  • Hardere materiale og bedre overflatefinish enn løpebaner i mange lagre
  • Mindre sannsynlighet for å ha materialfeil

Stressmønstre

  • Rullekontaktspenning fordelt over overflaten
  • Raser opplever høyere maksimale Hertz-kontaktspenninger
  • Kanter og hjørner av løp som er mer utsatt for stresskonsentrasjon

Diagnostiske utfordringer

Kompleksitet

  • BSF-signatur mer kompleks enn løpsdefekter på grunn av FTF-sidebånd
  • Kan forveksles med andre maskinfrekvenser
  • Variabel amplitude gjør trending vanskeligere
  • Flere defekte baller skaper overlappende signaturer

Vanskelighetsgrad med deteksjon

  • BSF-topper har noen ganger lavere amplitude enn løpsdefekttopper for lignende defektstørrelser
  • Frekvensen kan falle innenfor området med andre maskinkomponenter
  • Krever erfaring for å skille BSF-mønstre fra rasedefekter

Praktisk diagnose

Bekreftelsestrinn

  1. Beregn BSF: Fra lagerspesifikasjoner
  2. Se etter BSF-topp: Søk i envelopespektrum ved beregnet frekvens
  3. Sjekk for 2×BSF: Ofte sterkere enn grunnleggende BSF
  4. Bekreft FTF-sidebånd: Se etter sidebånd ved burfrekvensavstand (IKKE 1× avstand)
  5. Amplitudevariabilitet: BSF-amplituden kan variere mellom målinger (karakteristisk for kulefeil)
  6. Eliminering: Utelukk BPFI og BPFO før BSF konkluderes

Når flere baller defekter

  • Flere defekte baller skaper komplekse overlappende mønstre
  • BSF-topper kan utvide seg eller vise flere nærliggende frekvenser
  • Indikerer avansert lagerforringelse
  • Umiddelbar utskifting anbefales

Årsaker og forebygging

Vanlige årsaker til defekter i rulleelementer

  • Materielle inkluderinger: Interne hulrom eller fremmedlegemer i kule/rulle
  • Installasjonsskade: Brinelling fra støt under håndtering
  • Forurensning: Harde partikler som setter seg fast i eller skader balloverflaten
  • Elektrisk skade: Elektrisk strøm som går gjennom lageret og skaper groper
  • Falsk brinelling: Fråtsing fra vibrasjoner mens du står stille
  • Korrosjon: Fuktighet eller kjemisk angrep som skaper groper i overflaten

Forebyggingsstrategier

  • Bruk høykvalitetslagre fra anerkjente produsenter
  • Forsiktig håndtering under installasjon
  • Effektiv forurensningskontroll (tetninger, rent miljø)
  • Riktig smøring forhindrer korrosjon
  • Elektrisk isolasjon for motorer med VFD-drivere
  • Vibrasjonsisolering under lagring og frakt

Selv om BSF forekommer sjeldnere enn BPFO eller BPFI, muliggjør forståelse av egenskapene fullstendig lagerdiagnostikk. Det særegne FTF-sidebåndsmønsteret og potensialet for rask progresjon når det er oppdaget, gjør BSF til en viktig del av omfattende programmer for overvåking av lagertilstand.

← Tilbake til hovedindeksen

Kategorier:
WhatsApp