O que é BPFI? Frequência de Passagem da Bola na Pista Interna Explicada • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é BPFI? Frequência de Passagem da Bola na Pista Interna Explicada • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é BPFI? Frequência de Passe de Bola: Uma Análise da Raça Interna

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Entendendo a Frequência de Passes de Bola (BPFI) - Corrida Interna

Definição: O que é BPFI?

BPFI (Frequência de Passes de Bola, Corrida Interna) é um dos quatro fundamentos frequências de falhas de rolamentos Isso indica a taxa na qual os elementos rolantes passam sobre um defeito na pista interna de um rolamento. Quando existe uma lasca, trinca ou cavidade na pista interna giratória, os elementos rolantes estacionários atingem o defeito repetidamente à medida que giram, criando impactos periódicos que geram vibração na frequência BPFI.

A BPFI caracteriza-se por ter uma frequência mais elevada do que BPFO (frequência da raça externa) e quase sempre exibe ±1× distintivo faixas laterais Devido à modulação de amplitude à medida que o defeito gira para dentro e para fora da zona de carga do rolamento, essas bandas laterais são um marcador diagnóstico fundamental que distingue defeitos na pista interna de outros problemas em rolamentos.

Cálculo Matemático

Fórmula

O BPFI é calculado usando a geometria do rolamento e a velocidade do eixo:

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

Variáveis

  • Não = Número de elementos rolantes no rolamento
  • n = Frequência de rotação do eixo (Hz) ou velocidade (RPM/60)
  • Bd = Diâmetro da bola ou do rolo
  • Pd = Diâmetro primitivo (diâmetro do círculo que passa pelos centros dos elementos rolantes)
  • β = Ângulo de contato

Por que BPFI > BPFO

O BPFI é sempre maior que o BPFO para o mesmo rolamento porque:

  • A pista interna gira com o eixo enquanto os elementos rolantes orbitam à velocidade da gaiola (~0,4×)
  • A velocidade relativa entre a pista interna e os elementos rolantes é maior.
  • A fórmula mostra que BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd] enquanto BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • O sinal de menos em BPFI aumenta o valor (subtraindo uma fração de 1).
  • Proporção típica: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8

Valores típicos

  • Para rolamentos comuns: BPFI normalmente 5-7 vezes a velocidade do eixo
  • Exemplo: rolamento de 10 esferas a 1800 RPM (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8× velocidade do eixo)

Mecanismo físico e modulação da zona de carga

O defeito rotativo

Os defeitos inatos da raça criam uma situação singular:

  1. O defeito está na pista interna rotativa.
  2. À medida que a pista interna gira, o defeito se move ao redor da circunferência do rolamento.
  3. Cada elemento rolante encontra um defeito ao passar (frequência BPFI).
  4. Mas a gravidade do impacto varia dependendo da localização do defeito em relação à zona de carga.

Efeito da Zona de Carga

A zona de carga do rolamento cria modulação de amplitude:

  • Defeito na zona de carga: Alta força de contato, forte impacto quando o elemento rolante o atinge.
  • Defeito na zona oposta à de carga: Força de contato baixa ou nula, impacto fraco ou inexistente
  • Frequência de modulação: O defeito atravessa a zona de carga uma vez por revolução do eixo (frequência 1×).
  • Resultado: Amplitude BPFI modulada a 1× a velocidade do eixo

Geração de banda lateral

A modulação de amplitude cria bandas laterais matemáticas:

  • Frequência da portadora: BPFI
  • Frequência de modulação: 1× velocidade do eixo
  • Bandas laterais: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
  • Padrão: Bandas laterais simétricas espaçadas em intervalos de 1× em torno do BPFI
  • Valor diagnóstico: Esse padrão de banda lateral é quase patognomônico para defeitos da raça interna.

Características da assinatura de vibração

Aparência típica do espectro

  • Pico Central: Na frequência BPFI
  • Família de bandas laterais: Múltiplos picos em BPFI ± n×(1×), onde n = 1, 2, 3, …
  • Famílias Harmônicas: Famílias adicionais de bandas laterais em 2×BPFI, 3×BPFI com suas próprias bandas laterais ±1×
  • Padrão visual: Parece um padrão de "cerca de estacas" ou pente.

Características do espectro de envelope

  • O pico BPFI domina o espectro do envelope.
  • Bandas laterais extremamente nítidas e diagnósticas
  • Detecção precoce meses antes da FFT padrão mostrar os picos
  • A amplitude aumenta exponencialmente à medida que o defeito cresce.

Detecção e Diagnóstico

Etapas de reconhecimento

  1. Calcular BPFI: A partir do número do modelo do rolamento ou da geometria
  2. Espectro de pesquisa: Procure o pico na frequência calculada (tolerância de ±5%).
  3. Verificar bandas laterais: Confirme a presença de bandas laterais de ±1× (característica diagnóstica fundamental).
  4. Verificar harmônicos: Procure por 2×BPFI, 3×BPFI com suas próprias bandas laterais.
  5. Avaliar a amplitude: Comparar com as diretrizes de linha de base ou de gravidade
  6. Confirmar diagnóstico: BPFI + faixas laterais = defeito na pista interna confirmado

Diagnóstico Diferencial

Recurso BPFI (Raça Interior) BPFO (Raça Externa)
Freqüência Velocidade do eixo mais alta (5-7×) Velocidade inferior (3-5× a velocidade do eixo)
Bandas laterais Quase sempre presente (±1×) Pode estar presente ou não.
Padrão de faixa lateral Espaçamento muito regular e nítido. Menos regular, se presente
Ocorrência Menos comum (~25% de falhas) Mais comuns (~40% de falhas)

Progressão e Gravidade

Etapas de desenvolvimento de defeitos

  1. Iniciação: Formam-se fissuras ou cavidades microscópicas, ainda não detectáveis.
  2. Incipiente: Um pequeno pico BPFI aparece no espectro do envelope (0,1-0,5 g).
  3. Cedo: Pico BPFI nítido com 1-2 harmônicos e bandas laterais (0,5-2 g)
  4. Moderado: Múltiplos harmônicos, bandas laterais proeminentes, lascas visíveis na inspeção (2-10 g)
  5. Avançado: Amplitude muito alta, numerosos harmônicos, nível de ruído elevado (>10 g)
  6. Forte: Ruído de banda larga predomina, indicando quase falha, falha catastrófica iminente.

Estimativa de vida útil restante

  • Do início ao estágio inicial: Normalmente, restam de 6 a 18 meses.
  • Do início ao fim: Restam de 3 a 6 meses
  • Nível moderado a avançado: Restam de 1 a 3 meses
  • De avançado a grave: Dias ou semanas restantes
  • Variáveis: O tempo real depende da carga, velocidade, condições de operação e tamanho do rolamento.

Causas de defeitos da raça interna

  • Fadiga: Fadiga de alto ciclo devido a cargas repetitivas
  • Instalação inadequada: Danos durante a montagem (golpe na pista interna com o martelo)
  • Danos no eixo: Superfície do eixo áspera ou danificada causando desgaste por atrito
  • Ajuste de interferência preciso: Força excessiva durante a montagem por pressão
  • Desalinhamento: Carregamento não uniforme acelerando a fadiga
  • Contaminação: Partículas que causam danos por indentação
  • Falha na lubrificação: Lubrificação inadequada causando danos à superfície.

Ações Corretivas

Resposta imediata (após detecção)

  • Aumentar a frequência de monitoramento (mensal → semanal → diário conforme a gravidade aumenta)
  • Agende a substituição dos rolamentos durante a próxima parada programada.
  • Amplitude da tendência para prever a vida útil restante
  • Evite operar em velocidades críticas que possam acelerar a falha.

Planejamento de substituição

  • Encomende o rolamento de substituição (confirme o modelo correto).
  • Planeje a inspeção do eixo (defeitos na pista interna podem danificá-lo).
  • Investigar a causa raiz para evitar recorrências.
  • Considere aprimorar as especificações dos rolamentos em caso de falha prematura.

A detecção de falhas na pista interna (BPFI, na sigla em inglês) por meio da análise de vibração é fundamental para o monitoramento da condição de rolamentos. O pico característico de alta frequência com bandas laterais de 1× fornece uma indicação inequívoca de defeitos na pista interna, permitindo ações de manutenção oportunas que previnem falhas catastróficas nos rolamentos e danos secundários associados a eixos e alojamentos.

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