Înțelegerea BPFI – Frecvența paselor mingii în cursa interioară
Definiție: Ce este BPFI?
BPFI (Frecvența de pase a mingii, Cursa interioară) este una dintre cele patru componente fundamentale frecvențele defectelor lagărelor care indică viteza cu care elementele de rulare trec peste un defect pe calea de rulare interioară a unui rulment cu element de rulare. Când există o fisură, o fisură sau o groapă pe calea de rulare interioară în rotație, elementele de rulare staționare lovesc defectul în mod repetat pe măsură ce se rotește pe lângă ele, creând impacturi periodice care generează vibrații la frecvența BPFI.
BPFI se caracterizează printr-o frecvență mai mare decât BPFO (frecvența rasei exterioare) și aproape întotdeauna prezintă o valoare distinctivă de ±1× benzi laterale datorită modulației amplitudinii pe măsură ce defectul se rotește în și din zona de sarcină a rulmentului. Aceste benzi laterale sunt un marker cheie de diagnostic care distinge defectele interne ale rulmentului de alte probleme ale rulmentului.
Calcul matematic
Formulă
BPFI se calculează folosind geometria rulmentului și viteza arborelui:
- BPFI = (N × n / 2) × [1 – (Bd/Pd) × cos β]
Variabile
- N = Numărul de elemente de rostogolire 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 ce BPFI > BPFO
BPFI este întotdeauna mai mare decât BPFO pentru același rulment deoarece:
- Inelul interior se rotește odată cu arborele în timp ce elementele de rulare orbitează la viteza coliviei (~0,4×)
- Viteza relativă dintre calea interioară și elementele de rulare este mai mare
- Formula arată BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd] în timp ce BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
- Semnul minus din BPFI îl face mai mare (scăzând o fracție din 1)
- Raport tipic: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8
Valori tipice
- Pentru rulmenți obișnuiți: BPFI de obicei 5-7× viteza arborelui
- Exemplu: rulment cu 10 bile la 1800 RPM (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8 × viteza arborelui)
Mecanismul fizic și modulația zonei de sarcină
Defectul de rotație
Defectele de pe cursa interioară creează o situație unică:
- Defectul este la inelul interior rotativ
- Pe măsură ce inelul interior se rotește, defectul se mișcă în jurul circumferinței rulmentului
- Fiecare element de rulare lovește un defect la trecere (frecvența BPFI)
- Însă severitatea impactului variază în funcție de locația defectului în raport cu zona de încărcare.
Efectul zonei de încărcare
Zona de sarcină a rulmentului creează o modulație de amplitudine:
- Defect în zona de încărcare: Forță de contact mare, impact puternic atunci când elementul de rulare îl lovește
- Defect opus zonei de încărcare: Forță de contact redusă sau zero, impact slab sau fără impact
- Frecvența de modulație: Defectul trece prin zona de sarcină o dată pe rotație a arborelui (1× frecvență)
- Rezultat: BPFI cu amplitudine modulată la 1× viteza arborelui
Generarea benzilor laterale
Modulația de amplitudine creează benzi laterale matematice:
- Frecvența purtătorului: BPFI
- Frecvența de modulație: 1× viteza arborelui
- Benzi laterale: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
- Model: Benzi laterale simetrice distanțate la intervale de 1× în jurul BPFI
- Valoare diagnostică: Acest model de bandă laterală este aproape patognomonic pentru defectele cursei interne
Caracteristicile semnăturii vibrațiilor
Aspectul tipic al spectrului
- Vârful Central: La frecvența BPFI
- Familie de benzi laterale: Vârfuri multiple la BPFI ± n×(1×), unde n = 1, 2, 3, …
- Familii armonice: Familii suplimentare de benzi laterale la 2×BPFI, 3×BPFI cu propriile benzi laterale de ±1×
- Model vizual: Arată ca un “gard de pali” sau un model de pieptene
Caracteristicile spectrului de înveliș
- Vârful BPFI domină spectrul anvelopei
- Benzile laterale extrem de clare și diagnostice
- Detectare timpurie cu luni înainte ca FFT standard să arate vârfuri
- Amplitudinea crește exponențial pe măsură ce defectul crește
Detectare și diagnosticare
Pași de recunoaștere
- Calculați BPFI: Din numărul modelului sau geometria rulmentului
- Spectru de căutare: Căutați vârful la frecvența calculată (toleranță ±5%)
- Verificați benzile laterale: Confirmați prezența benzilor laterale de ±1× (caracteristică cheie de diagnosticare)
- Verificați armonicele: Căutați 2×BPFI, 3×BPFI cu propriile benzi laterale
- Evaluați amplitudinea: Comparați cu valorile inițiale sau cu recomandările de severitate
- Confirmați diagnosticul: BPFI + benzi laterale = defect al căii interioare de rulare confirmat
Diagnostic diferențial
| Caracteristică | BPFI (Rasă Interioară) | BPFO (Rasă Exterioară) |
|---|---|---|
| Frecvenţă | Mai mare (5-7× viteza arborelui) | Mai mic (3-5× viteza arborelui) |
| Benzi laterale | Aproape întotdeauna prezent (±1×) | Poate fi sau nu prezent |
| Model de bandă laterală | Spațiere foarte regulată și clară | Mai puțin regulat dacă este prezent |
| Apariție | Mai puțin frecvente (~25% de eșecuri) | Cele mai frecvente (~40% de defecțiuni) |
Progresie și severitate
Etapele de dezvoltare a defectelor
- Iniţiere: Forme microscopice de fisuri sau gropi, încă nedetectabile
- Incipient: Un mic vârf BPFI apare în spectrul anvelopei (0,1-0,5 g)
- Mai devreme: Vârf BPFI clar cu 1-2 armonice și benzi laterale (0,5-2 g)
- Moderat: Armonice multiple, benzi laterale proeminente, exfoliere vizibilă la inspecție (2-10 g)
- Avansat: Amplitudine foarte mare, numeroase armonice, prag de zgomot ridicat (>10 g)
- Severă: Zgomotul de bandă largă este dominant, rulmentul este aproape de defect, defect catastrofal iminent
Estimarea duratei de viață rămase
- Incipient spre timpuriu: De obicei, au mai rămas 6-18 luni
- Precoce spre moderat: 3-6 luni rămase
- Moderat spre Avansat: 1-3 luni rămase
- Avansat spre sever: Zile sau săptămâni rămase
- Variabile: Cronologia reală depinde de sarcină, viteză, condiții de funcționare și dimensiunea rulmentului
Cauzele defectelor rasei interne
- Oboseală: Oboseală de cicluri intense cauzată de încărcarea repetitivă
- Instalare necorespunzătoare: Deteriorare în timpul montării (lovirea interiorului rulmentului cu ciocanul)
- Deteriorarea arborelui: Suprafață rugoasă sau deteriorată a arborelui care provoacă frecare
- Ajustare strânsă cu interferență: Forță excesivă în timpul montării prin presare
- Nealiniere: Încărcarea neuniformă accelerează oboseala
- Contaminare: Particule care cauzează daune prin indentare
- Defecțiune la lubrifiere: Lubrifiere inadecvată care duce la deteriorarea suprafeței
Acțiuni corective
Răspuns imediat (la detectare)
- Creșteți frecvența monitorizării (lunar → săptămânal → zilnic pe măsură ce severitatea crește)
- Programați înlocuirea rulmenților la următoarea întrerupere convenabilă a serviciului
- Amplitudinea tendinței pentru a prezice durata de viață utilă rămasă
- Evitați funcționarea la viteze critice care ar putea accelera defecțiunea
Planificarea înlocuirilor
- Comandați rulment de schimb (confirmați modelul corect)
- Planificați inspecția arborelui (defectele din calea de rulare interioară pot deteriora arborele)
- Investigați cauza principală pentru a preveni recurența
- Luați în considerare specificațiile îmbunătățite ale rulmenților în caz de defectare prematură
Detectarea BPFI prin analiza vibrațiilor este o piatră de temelie a monitorizării stării rulmenților. Vârful caracteristic de înaltă frecvență cu benzi laterale de 1× oferă o indicație clară a defectelor interne ale rulmenților, permițând acțiuni de întreținere la timp care previn defecțiunile catastrofale ale rulmenților și deteriorarea secundară asociată arborilor și carcasei.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 