Wat is BPFI? Uitleg over de binnenring van de kogelpassfrequentie • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is BPFI? Uitleg over de binnenring van de kogelpassfrequentie • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is BPFI? Ball Pass Frequency Inner Race uitgelegd

Gepubliceerd door admin op

BPFI begrijpen – Ball Pass Frequency Inner Race

Definitie: Wat is BPFI?

BPFI (Ball Pass Frequency, Inner Race) is een van de vier fundamentele lagerfoutfrequenties die de snelheid aangeeft waarmee wentelelementen over een defect op de binnenring van een wentellager gaan. Wanneer er een scheur, barst of putje op de roterende binnenring ontstaat, raken de stationaire wentelelementen het defect herhaaldelijk terwijl het erlangs draait, waardoor periodieke schokken ontstaan die trillingen op de BPFI-frequentie.

BPFI wordt gekenmerkt door een hogere frequentie dan BPFO (buitenste rasfrequentie) en vertoont bijna altijd een onderscheidende ±1× zijbanden Door amplitudemodulatie, terwijl het defect in en uit de belastingszone van het lager roteert. Deze zijbanden vormen een belangrijke diagnostische marker die defecten aan de binnenring onderscheidt van andere lagerproblemen.

Wiskundige berekening

Formule

BPFI wordt berekend op basis van lagergeometrie en assnelheid:

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

Variabelen

  • N = Aantal wentelelementen in het lager
  • n = Asrotatiefrequentie (Hz) of snelheid (RPM/60)
  • Bd = Diameter van de kogel of rol
  • Pd = Steekdiameter (diameter van de cirkel door de middelpunten van de wentelelementen)
  • β = Contacthoek

Waarom BPFI > BPFO

De BPFI is altijd hoger dan de BPFO voor hetzelfde lager omdat:

  • De binnenring roteert met de as terwijl de rolelementen met de kooisnelheid (~0,4×) ronddraaien
  • De relatieve snelheid tussen de binnenring en de rollende elementen is hoger
  • De formule toont BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd] terwijl BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Het minteken in BPFI maakt het groter (een breuk aftrekken van 1)
  • Typische verhouding: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8

Typische waarden

  • Voor gangbare lagers: BPFI doorgaans 5-7× assnelheid
  • Voorbeeld: 10-kogellager bij 1800 toeren per minuut (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8× assnelheid)

Fysiek mechanisme en lastzonemodulatie

Het roterende defect

Interne rasdefecten creëren een unieke situatie:

  1. Het defect zit in de roterende binnenring
  2. Naarmate de binnenring roteert, beweegt het defect zich rond de omtrek van het lager
  3. Elk rolelement raakt een defect als het passeert (BPFI-frequentie)
  4. Maar de ernst van de impact varieert afhankelijk van de locatie van het defect ten opzichte van de belastingzone

Laadzone-effect

De belastingzone van het lager zorgt voor amplitudemodulatie:

  • Defect in laadzone: Hoge contactkracht, sterke impact wanneer het rolelement er tegenaan stoot
  • Defect tegenoverliggende belastingzone: Lage of geen contactkracht, zwakke of geen impact
  • Modulatiefrequentie: Het defect passeert de belastingzone eenmaal per asomwenteling (1× frequentie)
  • Resultaat: BPFI amplitude gemoduleerd bij 1× assnelheid

Zijbandgeneratie

Amplitudemodulatie creëert wiskundige zijbanden:

  • Draagfrequentie: BPFI
  • Modulatiefrequentie: 1× assnelheid
  • Zijbanden: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
  • Patroon: Symmetrische zijbanden met intervallen van 1× rond BPFI
  • Diagnostische waarde: Dit zijbandpatroon is bijna pathognomonisch voor defecten van het binnenste ras

Trillingskenmerken

Typische Spectrum-uitstraling

  • Centrale piek: Bij BPFI-frequentie
  • Zijbandfamilie: Meerdere pieken bij BPFI ± n×(1×), waarbij n = 1, 2, 3, …
  • Harmonische families: Extra zijbandfamilies bij 2×BPFI, 3×BPFI met hun eigen ±1× zijbanden
  • Visueel patroon: Lijkt op een 'picket fence' of kampatroon

Envelope Spectrum-functies

  • BPFI-piek domineert enveloppespectrum
  • Zijbanden zijn extreem helder en diagnostisch
  • Vroege detectie maanden voordat standaard FFT pieken laat zien
  • De amplitude neemt exponentieel toe naarmate het defect groter wordt

Detectie en diagnose

Herkenningsstappen

  1. Bereken BPFI: Van lagermodelnummer of geometrie
  2. Zoekspectrum: Zoek naar piek bij berekende frequentie (±5% tolerantie)
  3. Controleer zijbanden: Bevestig de aanwezigheid van ±1× zijbanden (belangrijkste diagnostische kenmerk)
  4. Controleer harmonischen: Zoek naar 2×BPFI, 3×BPFI met hun eigen zijbanden
  5. Beoordeel amplitude: Vergelijk met de basislijn of richtlijnen voor ernst
  6. Diagnose bevestigen: BPFI + zijbanden = defect aan binnenste race bevestigd

Differentiële diagnose

Functie BPFI (Innerlijk Ras) BPFO (Buitenras)
Frequentie Hoger (5-7× schachtsnelheid) Lager (3-5× schachtsnelheid)
Zijbanden Bijna altijd aanwezig (±1×) Kan wel of niet aanwezig zijn
Zijbandpatroon Zeer regelmatige, duidelijke afstand Minder regelmatig indien aanwezig
Voorkomen Minder vaak voorkomend (~25% van de fouten) Meest voorkomende (~40% van de storingen)

Progressie en ernst

Ontwikkelingsfasen van defecten

  1. Initiatie: Er ontstaan microscopisch kleine scheuren of putjes, die nog niet zijn te detecteren
  2. Beginnend: Kleine BPFI-piek verschijnt in enveloppespectrum (0,1-0,5 g)
  3. Vroeg: Duidelijke BPFI-piek met 1-2 harmonischen en zijbanden (0,5-2 g)
  4. Gematigd: Meerdere harmonischen, prominente zijbanden, spall zichtbaar bij inspectie (2-10 g)
  5. Geavanceerd: Zeer hoge amplitude, talrijke harmonischen, verhoogde ruisvloer (>10 g)
  6. Streng: Breedbandruis domineert, met een bijna-storing, catastrofale storing dreigt

Schatting van de resterende levensduur

  • Beginnend tot vroeg: Meestal 6-18 maanden resterend
  • Vroeg tot matig: Nog 3-6 maanden
  • Matig tot gevorderd: Nog 1-3 maanden
  • Van gevorderd tot ernstig: Dagen tot weken resterend
  • Variabelen: De werkelijke tijdlijn is afhankelijk van de belasting, snelheid, bedrijfsomstandigheden en lagergrootte

Oorzaken van innerlijke rasdefecten

  • Vermoeidheid: Hoogfrequente vermoeidheid door herhaaldelijke belasting
  • Onjuiste installatie: Schade tijdens montage (slaan op binnenring met hamer)
  • Schade aan de schacht: Ruw of beschadigd schachtoppervlak waardoor er wrijving ontstaat
  • Strakke interferentiepassing: Overmatige kracht tijdens het persen
  • Verkeerde uitlijning: Niet-uniforme belasting versnelt vermoeidheid
  • Besmetting: Deeltjes die inkepingschade veroorzaken
  • Smeringsstoring: Onvoldoende smering leidt tot oppervlakteschade

Corrigerende maatregelen

Onmiddellijke reactie (bij detectie)

  • Verhoog de controlefrequentie (maandelijks → wekelijks → dagelijks naarmate de ernst toeneemt)
  • Plan het vervangen van het lager tijdens de eerstvolgende geschikte storing
  • Trendamplitude om de resterende bruikbare levensduur te voorspellen
  • Vermijd het werken op kritische snelheden die storingen kunnen versnellen

Vervangingsplanning

  • Vervangend lager bestellen (bevestig het juiste model)
  • Plan voor asinspectie (defecten aan de binnenring kunnen de as beschadigen)
  • Onderzoek de grondoorzaak om herhaling te voorkomen
  • Overweeg een verbeterde lagerspecificatie als er sprake is van voortijdig falen

BPFI-detectie door middel van trillingsanalyse is een hoeksteen van lagerconditiebewaking. De karakteristieke hoogfrequente piek met 1× zijbanden geeft een ondubbelzinnige indicatie van defecten aan de binnenring, waardoor tijdige onderhoudsacties mogelijk zijn die catastrofale lagerdefecten en de bijbehorende secundaire schade aan assen en behuizingen voorkomen.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp