Ce este BPFO? Explicația frecvenței de trecere a bilei pe inelul exterior • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, tocătoarelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare Ce este BPFO? Explicația frecvenței de trecere a bilei pe inelul exterior • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, tocătoarelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare

Ce este BPFO? Frecvența de trecere a mingii - Cursa exterioară explicată

Publicat de admin pe

Înțelegerea BPFO – Frecvența de trecere a mingii - Cursa exterioară

Definiție: Ce este BPFO?

BPFO (Frecvența de trecere a mingii, Raza exterioară) este una dintre cele patru componente fundamentale frecvențele defectelor lagărelor care indică viteza cu care elementele de rulare (bile sau role) trec peste un defect situat pe calea de rulare exterioară a unui rulment cu element de rulare. Când există o fisură, o fisură, o groapă sau alt defect pe calea de rulare exterioară, fiecare element de rulare lovește defectul pe măsură ce trece, creând un impact repetitiv care generează vibrații la frecvența BPFO.

BPFO este frecvența cea mai importantă din punct de vedere diagnostic a rulmentului, deoarece defectele calului exterior de rulare sunt cel mai frecvent tip de defecțiune a rulmentului, reprezentând aproximativ 40% din toate defecțiunile rulmenților cu elemente de rostogolire. Detectarea vârfurilor BPFO în spectrele de vibrații permite identificarea timpurie a problemelor calului exterior de rulare înainte de apariția defecțiunii rulmentului.

Calcul matematic

Formulă

BPFO se calculează folosind geometria rulmentului și viteza arborelui:

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

Variabile

  • N = Numărul de elemente de rostogolire (bile sau role) din rulment
  • n = Frecvența de rotație a arborelui (Hz) sau viteza (RPM/60)
  • Bd = Diametrul bilei sau al rolei
  • Pd = Diametrul de pas (diametrul cercului care trece prin centrele elementelor de rostogolire)
  • β = Unghiul de contact (de obicei 0° pentru rulmenții radiali cu bile, 15-40° pentru contactul unghiular)

Aproximare simplificată

Pentru rulmenți cu unghi de contact zero (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Pentru rulmenți tipici cu Bd/Pd ≈ 0,2, aceasta dă BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Regula generală: BPFO ≈ 60% din (numărul de bile × frecvența arborelui)

Valori tipice

  • Pentru rulmenți cu 8-12 elemente de rostogolire: BPFO de obicei 3-5× viteza arborelui
  • Exemplu: rulment cu 10 bile la 1800 RPM (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (3,6 × viteza arborelui)

Mecanism fizic

De ce defectele cursei exterioare generează BPFO

Calea exterioară este fixă în majoritatea rulmenților, fixată în carcasă:

  1. Există un defect (exfoliere, groapă) într-o locație fixă pe calea de rulare exterioară
  2. Pe măsură ce colivia se rotește, aceasta transportă elemente de rostogolire în jurul rulmentului
  3. Fiecare element rulant trece pe rând peste locația defectului
  4. Când o minge lovește defectul, se produce un mic impact sau “clic”.
  5. Cu N elemente de rostogolire, defectul este lovit de N ori pe rotație a coliviei
  6. Deoarece colivia se rotește la aproximativ 0,4 × viteza arborelui și fiecare bilă lovește o dată pe rotație a coliviei, rata totală de impact = N × frecvența coliviei ≈ BPFO

Caracteristicile impactului

  • Fiecare impact este scurt (durată de câteva microsecunde)
  • Impacturile sunt periodice la frecvența BPFO
  • Energia de impact excită rezonanțe de înaltă frecvență în structura rulmentului
  • Natura repetitivă creează vârfuri spectrale clare

Semnătura vibrațiilor în spectre

În spectrul FFT standard

  • Vârf primar: La frecvența BPFO
  • Armonice: La 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (indicând severitatea defectului)
  • Benzi laterale: Poate avea benzi laterale de ±1× dacă inelul exterior se poate roti ușor sau din cauza variației zonei de sarcină
  • Amplitudine: Crește pe măsură ce defectul se propagă

În spectrul plicului

  • Vârful BPFO mult mai clar și cu amplitudine mai mare decât în FFT standard
  • Armonice afișate vizibil
  • Detectare timpurie posibilă (defectele detectabile cu luni mai devreme)
  • Mai puține interferențe cauzate de vibrațiile de joasă frecvență

Progresia tipică a amplitudinii

  • Incipient: 0,1-0,5 g (plic), abia detectabil
  • Mai devreme: 0,5-2 g, vârf BPFO clar cu 1-2 armonice
  • Moderat: 2-10 g, armonice multiple, apariția benzilor laterale
  • Avansat: >10 g, numeroase armonice, prag de zgomot ridicat

De ce defectele cursei exterioare sunt cele mai frecvente

Defecțiunile cursei exterioare predomină din mai multe motive:

Concentrarea sarcinii

  • În orientarea tipică orizontală a arborelui, zona de sarcină este în partea de jos
  • Calea exterioară din partea inferioară susține cea mai mare parte a sarcinii
  • Încărcarea constantă a aceleiași secțiuni exterioare a căii de rulare accelerează oboseala
  • Inelul interior se rotește, distribuind sarcina pe întreaga circumferință

Tensiuni de instalare

  • Calea de rulare exterioară presată în carcasă poate suferi deteriorări la instalare
  • Ajustările prin interferență creează tensiuni reziduale
  • Instalarea necorespunzătoare (aliniere greșită, îndoire) deteriorează calea de rulare exterioară

Efectele contaminării

  • Particulele intră în rulment la nivelul căii de rulare exterioare
  • Contaminare concentrată în regiunea exterioară a cursei
  • Particulele se încorporează în materialul exterior al căii de rulare mai moale

Semnificația diagnostică

Încredere ridicată în diagnostic

BPFO este unul dintre cei mai fiabili indicatori de diagnostic:

  • Frecvența este calculabilă cu precizie și unică pentru fiecare tip de rulment
  • Improbabil de confundat cu frecvențele altor utilaje
  • Model clar de progresie pe măsură ce defectul se agravează
  • Relația bine înțeleasă dintre amplitudine și dimensiunea defectului

Evaluarea severității

  • Număr de armonice: Mai multe armonice = defect mai avansat
  • Amplitudine de vârf: Amplitudine mai mare = suprafață defectă mai mare
  • Prezența benzii laterale: Benzile laterale extinse indică modulație, adesea din variația zonei de sarcină
  • Zgomot de podea: Podeaua fonică ridicată indică o deteriorare extinsă a suprafeței

Relația cu alte frecvențe de rulment

BPFO vs. BPFI

  • BPFI (calea interioară a rulmentului) are întotdeauna o frecvență mai mare decât BPFO pentru același rulment
  • Raport tipic: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8
  • Dacă ambele sunt prezente, indică defecte multiple (defect avansat)
  • BPFO este mai frecvent inițial; BPFI se poate dezvolta ca leziune secundară

Benzi laterale la viteză 1×

  • În timp ce inelul exterior este staționar, este posibilă o ușoară mișcare
  • Ajustarea liberă a rulmentului permite ca rulmentul exterior să se miște sau să se rotească ușor
  • Variația zonei de sarcină pe măsură ce orbitele rotorului creează modulație de amplitudine
  • Rezultă în benzi laterale de ±1× în jurul vârfului BPFO

Strategie practică de monitorizare

Monitorizare de rutină

  • Analiza anvelopei lunară sau trimestrială la fiecare locație de rulment
  • Detectarea automată a vârfurilor BPFO și urmărirea tendințelor
  • Alarmă setată la amplitudinea de 2-3× valoarea de bază
  • Date istorice de tendințe pentru a prezice timpul de defecțiune

Teste de confirmare

Când este detectat BPFO:

  • Verificați dacă frecvența corespunde cu valoarea calculată (în limita a ±5%)
  • Verificarea armonicelor (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Căutați modelul caracteristic al benzii laterale
  • Comparați cu alte rulmenți de pe aceeași mașină (ar trebui să fie specific rulmentului defect)
  • Creșteți frecvența monitorizării la săptămânal sau zilnic

Detectarea și monitorizarea BPFO reprezintă una dintre cele mai de succes aplicații ale analizei vibrațiilor în mentenanța predictivă, prevenind defecțiunile rulmenților și permițând strategii de înlocuire bazate pe condiții care optimizează atât fiabilitatea echipamentelor, cât și costurile de întreținere.

← Înapoi la indexul principal

Categorii:
WhatsApp