Înțelegerea FTF - Frecvența fundamentală a trenului
FTF (Frecvența fundamentală a trenului - numită și frecvența coliviei sau frecvența de reținere) este una dintre cele patru frecvențe fundamentale frecvențele defectelor rulmenților. Aceasta reprezintă viteza de rotație a coliviei rulmentului (separatorul sau dispozitivul de reținere care ține elementele rulante la locul lor și le menține uniform distanțate). Colivia orbitează în jurul rulmentului purtând cu ea elementele rulante, efectuând o revoluție în timpul necesar întregului set de elemente rulante pentru a se deplasa o dată în jurul căilor de rulare. FTF este cea mai joasă dintre cele patru frecvențe ale rulmenților - de obicei 0,35× până la 0,48× viteza arborelui și, prin urmare, întotdeauna subsincron. Deși defectele de colivie în sine sunt rare, FTF este important din punct de vedere al diagnosticului, deoarece este frecvența de modulație care creează benzi laterale în jurul celorlalte frecvențe de rulment, în special BSF.
1. Definiție: Ce reprezintă FTF
Fiecare rulment cu elemente rulante are o colivie care prinde bilele sau rolele în buzunare și le ghidează în jurul spațiului inelar dintre inelul interior și cel exterior. Pe măsură ce inelul interior se rotește odată cu arborele, acesta antrenează elementele rulante, iar colivia se deplasează la viteza orbitală colectivă a acestora. Deoarece această viteză orbitală este aproximativ media dintre inelul exterior staționar (zero) și inelul interior rotativ (viteza arborelui), colivia circulă la numai aproximativ 40% din viteza arborelui. Această viteză orbitală este frecvența fundamentală a trenului - cel mai lent și mai blând ritm din rulment, dar care stă la baza diagnosticării defecțiunilor elementelor de rulare.
2. Calculul matematic
Formula
FTF este derivat din geometria rulmentului și din viteza arborelui. În mod strict, aceasta este viteza coliviei văzută din inelul interior rotativ; cu un inel exterior staționar și un inel interior rotativ, aceasta este:
FTF = (n / 2) × [1 - (Bd / Pd) × cos β]
Variabile
- n = frecvența de rotație a arborelui în Hz (adică RPM ÷ 60).
- Bd = diametrul bilei sau al rolei.
- Pd = diametrul primitiv (diametrul cercului care trece prin centrele elementelor de rulare).
- β = unghi de contact.
Formă simplificată
Pentru rulmenți cu un unghi de contact zero (β = 0°, cos β = 1):
- FTF ≈ (n / 2) × [1 - Bd / Pd]
- Pentru un rulment tipic cu Bd/Pd ≈ 0,2, rezultă FTF ≈ 0,4 × n.
- Regula de bază: FTF este de aproximativ 0,4× viteza arborelui - 40% din frecvența arborelui.
Interval tipic
- FTF se încadrează de obicei între 0,35 × și 0,48 × viteza arborelui, în funcție de geometrie.
- Exemplu: la 1800 RPM (30 Hz), FTF ≈ 12 Hz (0,4× viteza arborelui).
- Acesta este întotdeauna sub-sincron (sub 1× viteza de rulare).
- Este cea mai mică dintre cele patru frecvențe de defectare a rulmenților.
Aceste calcule fac parte din orice studiu privind defectele rulmenților; a calculator frecvență defecte rulmenți calculează FTF alături de BPFO, BPFI și BSF direct din geometrie, ceea ce este mult mai rapid și mai puțin predispus la erori decât elaborarea manuală a formulei pentru fiecare rulment de pe o mașină.
3. Semnificația fizică
Mișcarea coliviei
Rotirea coliviei este dictată de elementele rulante pe care le poartă:
- Elementele rulante se rostogolesc fără a aluneca între inelele interior și exterior.
- Colivia se deplasează la viteza medie a centrelor elementelor de rulare.
- Această viteză este aproximativ punctul median dintre inelul exterior staționar (0) și inelul interior rotativ (viteza arborelui).
- Prin urmare, colivia circulă la aproximativ 40% din viteza arborelui.
Mica abatere de la un raport curat de 0,5× - și faptul că coliviile reale pot suferi o alunecare minoră - este exact motivul pentru care FTF este irațional în raport cu viteza de rotație și nu aterizează niciodată pe o armonică ordonată.
Funcția coliviei
- Spațiere: menține o distanță uniformă între elementele de rulare.
- Îndrumare: menține fiecare element de rulare pe traiectoria sa orbitală corectă.
- Lubrifiere: poate ajuta la distribuirea lubrifiantului prin rulment.
- Separare: împiedică frecarea elementelor de rulare adiacente între ele.
4. Când apare FTF în spectrele de vibrații
Defecte directe ale coliviei
Un vârf FTF primar apare atunci când colivia în sine este deteriorată:
- Colivie spartă: o structură a coliviei fracturată sau crăpată.
- Buzunare uzate: joc excesiv între colivie și elementele rulante.
- Frecarea coliviei: colivia să intre în contact cu inelele sau cu garniturile.
- Frecvenţă: un vârf FTF direct, adesea cu armonice.
- Raritate: defectele numai ale coliviei sunt mai puțin frecvente, reprezentând sub aproximativ 5% din defecțiunile rulmenților.
Ca modulație în bandă laterală (rolul cel mai comun)
Mult mai des, FTF se manifestă ca distanțare a benzii laterale în jurul BSF, mai degrabă decât ca un vârf propriu:
- Atunci când este prezent un defect al elementului de rulare, BSF este activ.
- Severitatea impactului bilei defecte crește și scade pe măsură ce intră și iese din zona de încărcare.
- Această variație are loc la frecvența orbitală a coliviei - FTF.
- Rezultă benzi laterale la BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, BSF ± 3×FTF și așa mai departe.
- Acest model este o amprentă de diagnosticare fiabilă pentru defectele elementelor de rostogolire și este accentuat de analiza anvelopei.
În instabilitatea rulmentului
- În apropierea FTF pot apărea vibrații sub-sincrone cauzate de instabilitatea indusă de rulmenți.
- Aceasta poate indica un nivel inadecvat preîncărcare sau excesiv jocul rulmentului.
- Acesta se distinge de un defect adevărat al coliviei prin caracterul său - continuu și de bandă largă, mai degrabă decât impactul discret și repetitiv al unei colivii deteriorate.
5. Diagnosticarea defectelor coliviei
Simptomele problemelor coliviei
- Un vârf la frecvența FTF în spectrul de vibrații.
- Armonice la 2×FTF, 3×FTF și mai mult.
- Amplitudine care este adesea neregulată sau variabilă, mai degrabă decât constantă.
- Clicuri sau zăngănituri audibile în multe cazuri.
- Impacturi periodice uneori vizibile în formă de undă temporală.
Cauzele defectelor coliviei
- Lubrifiere necorespunzătoare: lubrifiere necorespunzătoare care cauzează uzura coliviei.
- Funcționare de mare viteză: forță centrifugă excesivă asupra coliviei.
- Contaminare: particule care deteriorează materialul coliviei sau alveolele acesteia.
- Supraîncălzire: deformarea termică sau înmuierea materialului coliviei.
- Oboseală: ciclu înalt oboseală în secțiuni subțiri ale coliviei.
- Deteriorarea instalării: o colivie îndoită sau lovită în timpul montării.
6. Importanța practică și relația cu celelalte frecvențe de rulment
FTF ca marker de diagnostic
Principala valoare practică a FTF constă în spațierea pe care o impune benzilor laterale:
- 1× benzi laterale: indică defecte ale căii interioare (modulare prin rotația arborelui pe măsură ce defectul trece prin zona de încărcare).
- Benzile laterale FTF: indică defecte ale elementelor de rostogolire (modulare prin mișcarea orbitală a coliviei).
- Recunoașterea modelelor: numai distanța dintre benzile laterale identifică adesea tipul de defect la prima vedere.
- Diagnostic avansat: înțelegerea FTF este ceea ce permite unui analist să interpreteze corect un spectru de rulmenți altfel confuz.
În diagnosticarea automată
- Analizoarele moderne calculează automat toate cele patru frecvențe ale rulmentului din modelul rulmentului.
- Software-ul semnalizează vârfurile la BPFO, BPFI, BSF și FTF.
- Detectarea automată a benzii laterale utilizează FTF și 1× ca spații de căutare.
- Severitatea este evaluată în funcție de amplitudinea vârfului și de conținutul armonic.
Ierarhia frecvenței
Cele patru frecvențe ale rulmenților, în ordinea crescătoare a mărimii:
- Cel mai mic: FTF (≈ 0,4× viteza arborelui).
- Scăzut-mediu: BSF (≈ 2-3× viteza arborelui).
- Mediu: BPFO (≈ 3-5× viteza arborelui).
- Cel mai înalt: BPFI (≈ 5-7× viteza arborelui).
Relații matematice
- Toate cele patru frecvențe provin din aceeași geometrie a rulmentului.
- Cunoașterea unei frecvențe și a tipului de rulment vă permite să le recalculați pe celelalte.
- Rapoartele dintre acestea sunt fixe pentru un anumit model de rulment, oferind o verificare încrucișată integrată.
- În special, pentru un rulment cu Z elemente rulante, BPFO + BPFI = Z × viteza arborelui și BPFO = Z × FTF - identități utile pentru verificarea corectitudinii unui diagnostic.
Pe teren, aceste frecvențe sunt utile numai dacă instrumentul dvs. le poate rezolva clar la viteza reală de funcționare a mașinii. Un analizor portabil cu două canale, cum ar fi Balanset-1A captează spectrul și forma de undă temporală direct în rulmenții proprii ai mașinii, astfel încât ritmul lent FTF și familia de benzi laterale BSF ± FTF pe care le generează pot fi identificate la fața locului — și, în cazul în care problema de bază se dovedește a fi excesivă dezechilibru încărcarea rulmentului, mai degrabă decât o adevărată defecțiune a cuștii, corectată pe loc. Pentru a cartografia fiecare ton al rulmentului pe spectru înainte de a începe, introduceți geometria rulmentului într-un calculator frecvență defecte rulmenți și suprapuneți liniile FTF, BSF, BPFO și BPFI prezise.
Prin urmare, FTF poate fi frecvența cea mai mică și cea mai rar observată dintre frecvențele defectelor rulmenților, dar este departe de a fi lipsită de importanță. Rolul său ca frecvență de modulare a defectelor elementelor de rulare și semnalarea ocazională a problemelor reale ale cuștii fac ca FTF să fie esențială pentru evaluarea completă și precisă a stării rulmenților.
