Wat is BSF? Kogelrotatiefrequentie in lagerdiagnostiek • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is BSF? Kogelrotatiefrequentie in lagerdiagnostiek • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is BSF? Kogelspinfrequentie in lagerdiagnostiek

Gepubliceerd door admin op

Inzicht in BSF – Balspinfrequentie

Definitie: Wat is BSF?

BSF (Ball Spin Frequency, ook wel rolling element spin frequency genoemd) is een van de vier fundamentele lagerfoutfrequenties Dit vertegenwoordigt de rotatiesnelheid van een rolelement (kogel of rol) dat om zijn eigen as draait. Wanneer een rolelement een oppervlaktedefect heeft, zoals een splinter, scheur of insluiting, heeft het defect tweemaal per omwenteling van het rolelement invloed op zowel de binnen- als de buitenring, waardoor periodieke schokken met de BSF-frequentie ontstaan.

BSF is de minst voorkomende van de vier lagerfrequenties, omdat defecten aan wentelelementen relatief zeldzaam zijn in vergelijking met loopvlakdefecten en slechts verantwoordelijk zijn voor ongeveer 10-15% lagerdefecten. Wanneer BSF echter aanwezig is, produceert het een kenmerkende en complexe afwijking. trillingen handtekening die kan worden geïdentificeerd door middel van zorgvuldige trillingsanalyse.

Wiskundige berekening

Formule

BSF wordt berekend op basis van de lagergeometrie en de assnelheid:

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

Variabelen

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

Vereenvoudigde vorm

Voor hoeklagers met nulcontact (β = 0°):

  • BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
  • Voor typische lagers met Bd/Pd ≈ 0,2 geeft dit BSF ≈ 2,4 × n
  • Vuistregel: BSF is doorgaans 2-3× assnelheid

Typische waarden

  • BSF varieert doorgaans van 1,5× tot 3× de assnelheid
  • Lager dan beide BPFI en BPFO
  • Hoger dan FTF (kooifrequentie)
  • Voorbeeld: Lager bij 1800 toeren per minuut (30 Hz) → BSF ≈ 71 Hz (2,4× assnelheid)

Fysisch mechanisme

Rotatie van het rollende element

Om BSF te begrijpen, moet je de beweging van het rollende element visualiseren:

  1. Het wentelelement draait rond het lager met de kooifrequentie (~0,4× assnelheid)
  2. Tegelijkertijd draait het om zijn eigen as bij BSF
  3. De draaisnelheid is afhankelijk van de verhouding tussen de pitchdiameter en de baldiameter
  4. Elke volledige draai brengt het defect in contact met beide rassen

Dubbele impact per revolutie

Een defect aan een rolelement creëert een uniek patroon:

  • Eerste impact: Een defect treft het innerlijke ras
  • Halve revolutie later: Hetzelfde defect (nu 180° gedraaid) treft de buitenste ring
  • Resultaat: Twee impacts per balomwenteling = 2×BSF
  • Werkelijke waargenomen frequentie: Zie vaak pieken bij zowel BSF als 2×BSF

Modulatie door kooifrequentie

Extra complexiteit ontstaat door de baanbeweging van het rollende element:

  • Een defecte bal passeert één keer per omwenteling van de kooi de belastingzone
  • Impactzwaarte gemoduleerd door belasting (hoog in de belastingzone, laag elders)
  • Creëert zijbanden bij FTF (kooifrequentie) afstand
  • Zijbandpatroon: BSF ± n×FTF, waarbij n = 1, 2, 3…

Trillingssignatuur

Spectrumkenmerken

  • Primaire piek: Bij BSF of 2×BSF frequentie
  • FTF-zijbanden: Gespreid op kooifrequentie-intervallen (in tegenstelling tot de 1× zijbanden van BPFI)
  • Meervoudige harmonischen: 2×BSF, 3×BSF vaak aanwezig
  • Complex patroon: Ingewikkelder dan raciale defectpatronen
  • Variabele amplitude: Kan aanzienlijk variëren tussen metingen, omdat de positie van de defecte bal in de belastingzone verandert

Envelope Spectrum

Envelopanalyse is vooral belangrijk voor BSF-detectie:

  • BSF-pieken zijn vaak duidelijker in de envelop dan standaard FFT
  • FTF-zijbandstructuur beter zichtbaar
  • Vroege detectie mogelijk vóórdat pieken zichtbaar worden in het standaardspectrum

Waarom defecten aan rolelementen minder vaak voorkomen

Er zijn verschillende factoren die ervoor zorgen dat defecten aan wentelelementen relatief zeldzaam zijn:

Belastingverdeling

  • Rollende elementen roteren en verdelen de belasting en slijtage over het gehele oppervlak
  • Races (vooral de buitenste race) hebben geconcentreerde belastingzones
  • Een gelijkmatigere spanningsverdeling vertraagt vermoeidheid in rolelementen

Productiekwaliteit

  • Ballen en rollen ondergaan doorgaans de hoogste kwaliteitscontrole
  • Harder materiaal en betere oppervlakteafwerking dan de loopvlakken in veel lagers
  • Minder kans op materiële gebreken

Stresspatronen

  • Rollende contactspanning verdeeld over het oppervlak
  • Rassen ervaren hogere maximale Hertziaanse contactspanningen
  • Randen en hoeken van rassen zijn gevoeliger voor stressconcentratie

Diagnostische uitdagingen

Complexiteit

  • BSF-handtekening complexer dan rasdefecten vanwege FTF-zijbanden
  • Kan verward worden met andere machinefrequenties
  • Variabele amplitude maakt trendbepaling moeilijker
  • Meerdere defecte ballen creëren overlappende handtekeningen

Detectiemoeilijkheden

  • BSF-pieken hebben soms een lagere amplitude dan rasdefectpieken voor vergelijkbare defectgroottes
  • De frequentie kan binnen het bereik van andere machinecomponenten vallen
  • Vereist ervaring om BSF-patronen te onderscheiden van raciale defecten

Praktische diagnose

Bevestigingsstappen

  1. Bereken BSF: Van lagerspecificaties
  2. Zoek naar BSF Peak: Zoek enveloppespectrum op berekende frequentie
  3. Controleer op 2×BSF: Vaak sterker dan fundamentele BSF
  4. FTF-zijbanden verifiëren: Zoek naar zijbanden op kooifrequentie-afstand (NIET 1× afstand)
  5. Amplitudevariabiliteit: De BSF-amplitude kan variëren tussen metingen (kenmerkend voor baldefecten)
  6. Eliminatie: Sluit BPFI en BPFO uit voordat u BSF afsluit

Wanneer meerdere ballen defect raakten

  • Meerdere defecte ballen creëren complexe overlappende patronen
  • BSF-pieken kunnen breder worden of meerdere frequenties in de buurt vertonen
  • Geeft aan dat het lager vergevorderd is
  • Onmiddellijke vervanging aanbevolen

Oorzaken en preventie

Veelvoorkomende oorzaken van defecten aan rolelementen

  • Materiële insluitsels: Interne holtes of vreemd materiaal in de kogel/rol
  • Installatieschade: Brinelling door impacten tijdens de behandeling
  • Besmetting: Harde deeltjes nestelen zich in het baloppervlak of beschadigen het oppervlak ervan
  • Elektrische schade: Elektrische stroom die door het lager stroomt, veroorzaakt putten
  • Valse Brinelling: Spanning door trillingen tijdens stilstand
  • Corrosie: Vocht of chemische aantasting waardoor oppervlakteputten ontstaan

Preventiestrategieën

  • Gebruik hoogwaardige lagers van gerenommeerde fabrikanten
  • Voorzichtig hanteren tijdens de installatie
  • Effectieve besmettingscontrole (afdichtingen, schone omgeving)
  • Goede smering voorkomt corrosie
  • Elektrische isolatie voor motoren met VFD-aandrijvingen
  • Trillingsisolatie tijdens opslag en verzending

Hoewel BSF minder vaak voorkomt dan BPFO of BPFI, maakt inzicht in de kenmerken ervan een volledige lagerdiagnose mogelijk. Het kenmerkende FTF-zijbandpatroon en de mogelijkheid tot snelle progressie na detectie maken BSF een belangrijk onderdeel van uitgebreide lagerconditiebewakingsprogramma's.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp