Înțelegerea BSF – Frecvența de rotire a mingii

Dispozitive

Ebalansator portabil și analizor de vibrații Balanset-1A.

$2,358.31

Piese

Senzor de vibrații.

$107.47

Piese

Senzor optic (tahometru laser).

$148.07

Dispozitive

Balanset-4.

$8,123.32

Piese

Stand magnetic Insize-60-kgf.

$54.93

Piese

Ceasetă reflectorizantă.

$11.94

Dispozitive

Ebalansator dinamic "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definiție: Ce este BSF?

BSF (Frecvența de rotație a bilei, numită și frecvența de rotație a elementului de rostogolire) este una dintre cele patru frecvențe fundamentale frecvențele defectelor lagărelor care reprezintă viteza de rotație a unui element de rulare (bilă sau rolă) care se rotește în jurul propriei axe. Atunci când un element de rulare are un defect de suprafață, cum ar fi o exfoliere, o fisură sau o incluziune, defectul lovește atât calea de rulare interioară, cât și cea exterioară de două ori pe rotație a elementului de rulare, creând impacturi periodice la frecvența BSF.

BSF este cea mai puțin frecvent observată dintre cele patru frecvențe ale rulmenților, deoarece defectele elementelor de rulare sunt relativ rare în comparație cu defectele de rulare, reprezentând doar aproximativ 10-15% din defecțiunile rulmenților. Cu toate acestea, atunci când este prezentă, BSF produce o defecțiune distinctă și complexă. vibrații semnătură care poate fi identificată cu atenție analiza vibrațiilor.

Calcul matematic

Formulă

BSF se calculează folosind geometria rulmentului și viteza arborelui:

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

Variabile

• Pd = Diametrul de pas (diametrul cercului care trece prin centrele elementelor de rostogolire)
• Bd = Diametrul bilei sau al rolei
• n = Frecvența de rotație a arborelui (Hz) sau viteza (RPM/60)
• β = Unghiul de contact

Formă simplificată

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

• BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
• Pentru rulmenți tipici cu Bd/Pd ≈ 0,2, aceasta dă BSF ≈ 2,4 × n
• Regula generală: BSF de obicei 2-3× viteza arborelui

Valori tipice

• BSF variază de obicei de la 1,5× la 3× viteza arborelui
• Mai mic decât ambele BPFI și BPFO
• Mai mare decât FTF (frecvența cuștii)
• Exemplu: Rulment la 1800 RPM (30 Hz) → BSF ≈ 71 Hz (2,4× viteza arborelui)

Mecanism fizic

Rotația elementului rulant

Înțelegerea BSF necesită vizualizarea mișcării elementului rulant:

1. Elementul de rostogolire orbitează în jurul rulmentului la frecvența coliviei (~0,4 × viteza arborelui)
2. Simultan, se rotește pe propria axă la BSF
3. Viteza de rotație depinde de raportul dintre diametrul de pas și diametrul bilei
4. Fiecare rotire completă aduce defectul în contact cu ambele curse

Impact dublu pe rotație

Un defect al unui element rulant creează un model unic:

• Primul impact: Defectul lovește cursa interioară
• Jumătate de revoluție mai târziu: Același defect (acum rotit la 180°) afectează calea de rulare exterioară
• Rezultat: Două impacturi per rotație a bilei = 2×BSF
• Frecvența reală observată: Adesea se observă vârfuri atât la BSF, cât și la 2×BSF

Modulație prin frecvența coliviei

Complexitatea suplimentară apare din cauza mișcării orbitale a elementului de rulare:

• Bila defectă trece prin zona de sarcină o dată pe rotație a coliviei
• Severitatea impactului modulată de încărcare (mare în zona de încărcare, mică în alte părți)
• Creează benzi laterale la FTF (frecvența coliviei) spațiere
• Model de bandă laterală: BSF ± n×FTF, unde n = 1, 2, 3…

Semnătura vibrațiilor

Caracteristicile spectrului

• Vârf primar: La frecvența BSF sau 2×BSF
• Benzi laterale FTF: Spațiate la intervale de frecvență ale cuștii (spre deosebire de benzile laterale 1× ale BPFI)
• Armonice multiple: 2×BSF, 3×BSF adesea prezente
• Model complex: Mai complicat decât tiparele de defecte rasiale
• Amplitudine variabilă: Poate varia semnificativ între măsurători pe măsură ce poziția bilei defecte în zona de sarcină se modifică

Spectrul plicului

Analiza anvelopei este deosebit de important pentru detectarea BSF:

• Vârfurile BSF sunt adesea mai clare în anvelopă decât FFT standard
• Structura benzii laterale FTF mai vizibilă
• Detectare timpurie posibilă înainte ca vârfurile să fie vizibile în spectrul standard

De ce defectele elementelor rulante sunt mai puțin frecvente

Mai mulți factori fac ca defectele elementelor de rulare să fie relativ rare:

Distribuția sarcinii

• Elementele de rulare se rotesc, distribuind sarcina și uzura pe întreaga suprafață
• Canalele de rulare (în special canalul exterior) au zone de sarcină concentrate
• Distribuția mai uniformă a stresului întârzie oboseala elementelor de rulare

Calitatea producției

• Bilele și rolele sunt de obicei supuse celui mai înalt control al calității
• Material mai dur și finisaj de suprafață mai bun decât cele ale multor rulmenți
• Mai puțin probabil să aibă defecte de material

Modele de stres

• Tensiunea de contact prin rostogolire distribuită pe suprafață
• Cursele experimentează solicitări de contact hertziene maxime mai mari
• Marginile și colțurile curselor sunt mai predispuse la concentrarea stresului

Provocări diagnostice

Complexitate

• Semnătura BSF este mai complexă decât defectele de cursă din cauza benzilor laterale FTF
• Poate fi confundat cu frecvențele altor mașini
• Amplitudinea variabilă îngreunează urmărirea trendului
• Bilele multiple defecte creează semnături suprapuse

Dificultate de detectare

• Vârfurile BSF au uneori o amplitudine mai mică decât vârfurile defectelor de cursă pentru dimensiuni similare ale defectelor
• Frecvența poate intra în intervalul cu alte componente ale mașinii
• Necesită experiență pentru a distinge modelele BSF de defectele de rasă

Diagnostic practic

Pași de confirmare

1. Calculați BSF: Din specificațiile rulmenților
2. Căutați vârful BSF: Spectrul anvelopei de căutare la frecvența calculată
3. Verificați pentru 2×BSF: Adesea mai puternic decât BSF-ul fundamental
4. Verificați benzile laterale FTF: Căutați benzi laterale la spațierea frecvenței cuștii (NU spațiere 1×)
5. Variabilitatea amplitudinii: Amplitudinea BSF poate varia între măsurători (caracteristică defectelor bilei)
6. Eliminare: Excludeți BPFI și BPFO înainte de a concluziona BSF

Când mai multe bile au defectat

• Bile multiple defecte creează modele complexe de suprapunere
• Vârfurile BSF se pot lărgi sau pot afișa mai multe frecvențe apropiate
• Indică deteriorarea avansată a rulmentului
• Înlocuire imediată recomandată

Cauze și prevenire

Cauze frecvente ale defectelor elementelor rulante

• Includeri materiale: Goluri interne sau materiale străine în bilă/rolă
• Daune la instalare: Brinelling cauzat de impacturi în timpul manipulării
• Contaminare: Particule dure care se încorporează în sau deteriorează suprafața bilei
• Daune electrice: Arc electric prin rulment care creează gropi
• Brinelling fals: Frecare din cauza vibrațiilor în staționare
• Coroziune: Umiditate sau atac chimic care creează gropi la suprafață

Strategii de prevenire

• Folosește rulmenți de înaltă calitate de la producători de renume
• Manipulare atentă în timpul instalării
• Control eficient al contaminării (etanșări, mediu curat)
• Lubrifiere adecvată care previne coroziunea
• Izolație electrică pentru motoare cu acționare VFD
• Izolare a vibrațiilor în timpul depozitării și transportului

Deși BSF este întâlnit mai puțin frecvent decât BPFO sau BPFI, înțelegerea caracteristicilor sale permite diagnosticarea completă a rulmenților. Modelul distinctiv al benzii laterale FTF și potențialul de progresie rapidă odată detectat fac din BSF o parte importantă a programelor complete de monitorizare a stării rulmenților.

---

← Înapoi la indexul principal