Czym jest BPFO? Wyjaśnienie częstotliwości przesuwu kulki na zewnętrznym bieżni • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników Czym jest BPFO? Wyjaśnienie częstotliwości przesuwu kulki na zewnętrznym bieżni • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników

Czym jest BPFO? Wyjaśnienie częstotliwości podań piłki na zewnętrznym bieżni

Opublikowane przez admin w dniu

Zrozumienie BPFO – częstotliwości podań piłki w zewnętrznym wyścigu

Definicja: Czym jest BPFO?

BPFO (Częstotliwość podań piłki, Wyścig zewnętrzny) jest jedną z czterech podstawowych częstotliwości uszkodzeń łożysk Określa ona szybkość, z jaką elementy toczne (kulki lub rolki) przechodzą przez defekt znajdujący się na bieżni zewnętrznej łożyska tocznego. Gdy na bieżni zewnętrznej występuje odprysk, pęknięcie, wżer lub inna wada, każdy element toczny uderza w defekt podczas przechodzenia, powodując powtarzające się uderzenia, które generują wibracja na częstotliwości BPFO.

BPFO to najczęstsza przyczyna uszkodzeń łożysk, ponieważ uszkodzenia bieżni zewnętrznej są najczęstszym rodzajem awarii łożysk, stanowiąc około 40% wszystkich uszkodzeń łożysk tocznych. Wykrycie pików BPFO w widmie drgań pozwala na wczesną identyfikację problemów z bieżnią zewnętrzną, zanim dojdzie do awarii łożyska.

Obliczenia matematyczne

Formuła

BPFO oblicza się na podstawie geometrii łożyska i prędkości wału:

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

Zmienne

  • N = Liczba elementów tocznych (kulek lub rolek) w łożysku
  • n = Częstotliwość obrotowa wału (Hz) lub prędkość (obr./min/60)
  • Bd = Średnica kulki lub wałka
  • Pd = Średnica podziałowa (średnica okręgu przechodząca przez środki elementów tocznych)
  • β = Kąt styku (zwykle 0° dla łożysk kulkowych promieniowych, 15–40° dla styku skośnego)

Uproszczone przybliżenie

W przypadku łożysk o zerowym kącie styku (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • W przypadku typowych łożysk o Bd/Pd ≈ 0,2 daje to BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Zasada praktyczna: BPFO ≈ 60% (liczba kulek × częstotliwość wału)

Wartości typowe

  • W przypadku łożysk z 8–12 elementami tocznymi: BPFO zazwyczaj 3–5× prędkość wału
  • Przykład: łożysko 10-kulkowe przy 1800 obr./min (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (3,6× prędkość wału)

Mechanizm fizyczny

Dlaczego defekty rasy zewnętrznej generują BPFO

W większości łożysk pierścień zewnętrzny jest nieruchomy i zamocowany w obudowie:

  1. Wada (odprysk, wżery) występuje w ustalonym miejscu na zewnętrznej bieżni
  2. Podczas obrotu koszyka, elementy toczne przemieszczają się wokół łożyska
  3. Każdy element toczny przechodzi kolejno nad miejscem uszkodzenia
  4. Gdy piłka uderzy w defekt, następuje lekkie uderzenie lub “kliknięcie”
  5. Przy zastosowaniu N elementów tocznych, wada jest uderzana N razy na obrót klatki
  6. Ponieważ klatka obraca się z prędkością około 0,4× prędkości wału, a każda kula uderza raz na obrót klatki, całkowita częstotliwość uderzeń = N × częstotliwość klatki ≈ BPFO

Charakterystyka uderzenia

  • Każde uderzenie jest krótkie (czas trwania mikrosekund)
  • Uderzenia są okresowe z częstotliwością BPFO
  • Energia uderzenia wzbudza rezonanse o wysokiej częstotliwości w konstrukcji łożyska
  • Powtarzalność natury tworzy wyraźne szczyty widmowe

Sygnatura wibracji w Spectra

W standardowym widmie FFT

  • Główny szczyt: Z częstotliwością BPFO
  • Harmonia: Przy 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (oznaczające stopień zaawansowania wady)
  • Wstęgi boczne: Mogą występować pasma boczne ±1×, jeśli zewnętrzna bieżnia może się nieznacznie obracać lub ze względu na zmiany w strefie obciążenia
  • Amplituda: Zwiększa się w miarę rozprzestrzeniania się wady

W spektrum koperty

  • Znacznie wyraźniejszy szczyt BPFO i wyższa amplituda niż w standardowej analizie FFT
  • Harmoniczne wyraźnie widoczne
  • Możliwość wczesnego wykrycia (wady wykrywalne miesiącami wcześniej)
  • Mniejsze zakłócenia spowodowane wibracjami o niskiej częstotliwości

Typowa progresja amplitudy

  • W początkowym stadium: 0,1-0,5 g (koperta), ledwo wykrywalne
  • Wczesny: 0,5-2 g, wyraźny szczyt BPFO z 1-2 harmonicznymi
  • Umiarkowany: 2-10 g, wiele harmonicznych, pojawiają się pasma boczne
  • Zaawansowany: >10 g, liczne harmoniczne, podwyższony poziom szumów

Dlaczego wady ras zewnętrznych są najczęstsze

Niepowodzenia ras zewnętrznych mają kilka przyczyn:

Koncentracja obciążenia

  • W przypadku typowego poziomego ułożenia wału strefa obciążenia znajduje się na dole
  • Zewnętrzna bieżnia na dole przenosi większość obciążenia
  • Stałe obciążenie tej samej zewnętrznej części bieżni przyspiesza zmęczenie
  • Wewnętrzna bieżnia obraca się, rozkładając obciążenie na całym obwodzie

Naprężenia instalacyjne

  • Wciśnięcie zewnętrznej bieżni do obudowy może spowodować uszkodzenie podczas montażu
  • Pasowania interferencyjne powodują naprężenia szczątkowe
  • Nieprawidłowy montaż (niewspółosiowość, napinanie) powoduje uszkodzenie bieżni zewnętrznej

Efekty zanieczyszczenia

  • Cząsteczki dostają się do łożyska na bieżni zewnętrznej
  • Zanieczyszczenie skoncentrowane w zewnętrznym regionie rasy
  • Cząsteczki osadzają się w miększym materiale zewnętrznej bieżni

Znaczenie diagnostyczne

Wysoka pewność diagnostyczna

BPFO jest jednym z najbardziej wiarygodnych wskaźników diagnostycznych:

  • Częstotliwość jest dokładnie obliczalna i niepowtarzalna dla każdego typu łożyska
  • Mało prawdopodobne, aby pomylić je z częstotliwościami innych maszyn
  • Wyraźny wzór postępu w miarę pogarszania się wady
  • Dobrze poznany związek między amplitudą a rozmiarem defektu

Ocena stopnia zagrożenia

  • Liczba harmonicznych: Więcej harmonicznych = bardziej zaawansowana wada
  • Amplituda szczytowa: Większa amplituda = większy obszar defektu
  • Obecność wstęgi bocznej: Rozległe pasma boczne wskazują na modulację, często wynikającą ze zmian strefy obciążenia
  • Poziom szumu: Podwyższony poziom hałasu wskazuje na rozległe pogorszenie stanu nawierzchni

Związek z innymi częstotliwościami łożysk

BPFO kontra BPFI

  • BPFI (bieżnia wewnętrzna) zawsze ma wyższą częstotliwość niż BPFO dla tego samego łożyska
  • Typowy stosunek: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8
  • Jeżeli występują obydwa, wskazuje to na liczne wady (zaawansowaną awarię)
  • BPFO jest na początku częstsze, ale BPFI może rozwinąć się jako uszkodzenie wtórne

Pasma boczne przy prędkości 1×

  • Podczas gdy zewnętrzny wyścig jest nieruchomy, możliwy jest niewielki ruch
  • Luźne osadzenie łożyska powoduje nieznaczne pełzanie lub obrót zewnętrznej bieżni
  • Zmiana strefy obciążenia podczas orbitowania wirnika powoduje modulację amplitudy
  • Wyniki w pasmach bocznych ±1× wokół szczytu BPFO

Praktyczna strategia monitorowania

Rutynowe monitorowanie

  • Miesięczna lub kwartalna analiza obwiedni w każdym miejscu łożyska
  • Automatyczne wykrywanie szczytów BPFO i śledzenie trendów
  • Alarm ustawiony na amplitudę bazową 2-3×
  • Dane historyczne trendów w celu przewidywania czasu awarii

Testy potwierdzające

W przypadku wykrycia BPFO:

  • Sprawdź, czy częstotliwość jest zgodna z obliczoną wartością (w zakresie ±5%)
  • Sprawdź harmoniczne (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Szukaj charakterystycznego wzoru wstęgi bocznej
  • Porównanie z innymi łożyskami w tej samej maszynie (powinno być unikalne dla uszkodzonego łożyska)
  • Zwiększ częstotliwość monitorowania do cotygodniowej lub codziennej

Wykrywanie i monitorowanie BPFO to jedno z najskuteczniejszych zastosowań analizy drgań w konserwacji predykcyjnej, zapobiegające awariom łożysk i umożliwiające stosowanie strategii wymiany opartych na stanie technicznym, które optymalizują niezawodność sprzętu i koszty konserwacji.

← Powrót do indeksu głównego

Kategorie:
WhatsApp