Diagnostiseren van lagerdefecten

1. De aard van lagerdefecten

Wentellagers zijn fundamentele onderdelen van de meeste roterende machines, maar ze zijn ook een veelvoorkomend defect. Een typisch lager bestaat uit een buitenring, een binnenring, een set kogels of rollen en een kooi om de afstand tussen de lagers te behouden. Een "defect" is een microscopisch of macroscopisch gebrek, zoals een scheur, afbrokkeling of putje, op een van deze oppervlakken.

Wanneer een rollend element over een defect rijdt, genereert het een kleine, hoogfrequente schok of 'klik'. Hoewel een enkele schok weinig energie kost, vinden deze schokken herhaaldelijk plaats. Trillingsanalyse is uitzonderlijk effectief in het detecteren van deze herhaaldelijke, periodieke schokken, lang voordat het lager oververhit raakt of hoorbare geluiden gaat maken.

2. De vier fundamentele foutfrequenties

De sleutel tot het diagnosticeren van lagerdefecten is de wetenschap dat de impact, bij een gegeven lagergeometrie en rotatiesnelheid, zal optreden met zeer specifieke, voorspelbare frequenties. Deze staan bekend als de fundamentele foutfrequenties:

• BPFO (Ball Pass Frequency, Buitenring): De snelheid waarmee de rollichamen één punt op de buitenring passeren. Dit is de meest voorkomende frequentie van lagerdefecten.
• BPFI (Ball Pass Frequency, Inner Race): De snelheid waarmee de rollichamen één punt op de binnenring passeren. Omdat de binnenring roteert, is deze frequentie hoger dan BPFO.
• BSF (Ball Spin Frequency): De frequentie waarmee een rolelement om zijn eigen as draait.
• FTF (Fundamentele treinfrequentie): De rotatiefrequentie van de lagerkooi. Dit is een zeer lage frequentie, doorgaans minder dan 0,5x de loopsnelheid.

Deze frequenties kunnen worden berekend op basis van de afmetingen van het lager (zoals de steekdiameter en kogeldiameter) en de rotatiesnelheid van de as. Trillingsanalysesoftware bevat doorgaans een grote database met lagers en kan deze frequenties automatisch berekenen.

3. Hoe lagerdefecten in het spectrum verschijnen

Wanneer er sprake is van een lagerdefect, zal de foutfrequentie ervan in de FFT-spectrum in een karakteristiek patroon:

• Hoogfrequente pieken: De foutfrequentie zelf (bijv. BPFO) verschijnt als een piek in het hoogfrequente bereik van het spectrum.
• Harmonischen: Vaak zijn er meerdere harmonischen (veelvouden) van de foutfrequentie.
• Zijbanden: Dit is een cruciale diagnostische marker. De frequentiepiek van een lagerstoring heeft vaak zijbanden met een tussenruimte van 1x de loopsnelheid. Een BPFO-piek met 1x zijbanden is bijvoorbeeld een klassiek teken van een defect aan de buitenring. Een defect aan de binnenring (BPFI) heeft bijna altijd 1x zijbanden omdat het defect in en uit de belastingszone van de machine roteert.

In de beginfase kunnen deze pieken verborgen zitten in de ruisvloer van het spectrum. Daarom worden vaak gespecialiseerde technieken gebruikt voor detectie.

4. Envelopanalyse voor vroege detectie

Envelopanalyse (ook wel demodulatie genoemd) is de krachtigste techniek voor het detecteren van lagerdefecten in een vroeg stadium. Het is een signaalverwerkingsmethode die de laagfrequente, hoogenergetische trillingen (vanwege onbalans, enz.) eruit filtert en zich alleen richt op de hoogfrequente, laagenergetische schokken die door het lagerdefect worden gegenereerd.

Het enveloppespectrum is zeer 'schoon' en toont duidelijk de lagerfoutfrequenties en hun harmonischen, waardoor detectie maanden of zelfs jaren eerder mogelijk is dan het lager anders zou falen.

← Terug naar hoofdindex