Čo je BPFO? Vysvetlenie frekvencie priechodu guľôčok a vonkajšieho krúžku • Prenosný vyvažovač, analyzátor vibrácií "Balanset" pre dynamické vyvažovanie drvičov, ventilátorov, mulčovačov, závitoviek na kombajnoch, hriadeľov, odstrediviek, turbín a mnohých ďalších rotorov Čo je BPFO? Vysvetlenie frekvencie priechodu guľôčok a vonkajšieho krúžku • Prenosný vyvažovač, analyzátor vibrácií "Balanset" pre dynamické vyvažovanie drvičov, ventilátorov, mulčovačov, závitoviek na kombajnoch, hriadeľov, odstrediviek, turbín a mnohých ďalších rotorov

Čo je BPFO? Frekvencia prihrávok lopty Vysvetlenie vonkajšieho okraja

Publikované používateľom admin dňa

Pochopenie BPFO – Vonkajší pretek frekvencie prihrávok lopty

Definícia: Čo je BPFO?

BPFO (Frekvencia prihrávok lopty, Vonkajší dráha) je jedným zo štyroch základných frekvencie porúch ložísk ktorá udáva rýchlosť, akou valivé telesá (guľôčky alebo valčeky) prechádzajú cez defekt nachádzajúci sa na vonkajšom krúžku valivého ložiska. Ak sa na vonkajšom krúžku nachádza odlupovanie, prasklina, jamka alebo iná defekt, každý valivý element pri prechode narazí na defekt, čím vytvorí opakovaný náraz, ktorý generuje vibrácie na frekvencii BPFO.

BPFO je diagnosticky najdôležitejšia frekvencia ložísk, pretože defekty vonkajšieho krúžku sú najčastejším typom poruchy ložiska a predstavujú približne 401 TP3T všetkých porúch valivých ložísk. Detekcia vrcholov BPFO vo vibračných spektrách umožňuje včasnú identifikáciu problémov s vonkajším krúžkom ešte predtým, ako dôjde k poruche ložiska.

Matematický výpočet

Vzorec

BPFO sa vypočíta pomocou geometrie ložiska a otáčok hriadeľa:

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

Premenné

  • N = Počet valivých telies (guľôčok alebo valčekov) v ložisku
  • n = Frekvencia otáčania hriadeľa (Hz) alebo rýchlosť (ot./min./60)
  • Bd = Priemer guľky alebo valčeka
  • Pd = Priemer rozstupu (priemer kružnice prechádzajúcej stredmi valivých telies)
  • β = Uhol styku (typicky 0° pre radiálne guľkové ložiská, 15 – 40° pre uhlové styky)

Zjednodušená aproximácia

Pre ložiská s nulovým uhlom kontaktu (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Pre typické ložiská s Bd/Pd ≈ 0,2 to dáva BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Empirické pravidlo: BPFO ≈ 60% (počet guľôčok × frekvencia hriadeľa)

Typické hodnoty

  • Pre ložiská s 8 – 12 valivými telesami: BPFO typicky 3 – 5 × otáčky hriadeľa
  • Príklad: 10-guľôčkové ložisko pri 1800 ot./min. (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (3,6× otáčky hriadeľa)

Fyzikálny mechanizmus

Prečo defekty vonkajšieho pretekania generujú BPFO

Vonkajší krúžok je vo väčšine ložísk stacionárny, upevnený v telese:

  1. Na vonkajšom krúžku sa nachádza chyba (odlupovanie, jamka) na pevnom mieste
  2. Keď sa klietka otáča, nesie valivé telesá okolo ložiska
  3. Každý valivý prvok postupne prechádza cez miesto defektu
  4. Keď loptička zasiahne defekt, dôjde k malému nárazu alebo “kliknutiu”
  5. Pri N valivých telesách sa chyba objaví N-krát za otáčku klietky
  6. Keďže klietka sa otáča približne rýchlosťou 0,4 × rýchlosť hriadeľa a každá guľôčka zasiahne raz za otáčku klietky, celková frekvencia nárazov = N × frekvencia klietky ≈ BPFO

Charakteristiky nárazu

  • Každý náraz je krátky (trvanie mikrosekundy)
  • Dopady sú periodické s frekvenciou BPFO
  • Nárazová energia vyvoláva vysokofrekvenčné rezonancie v nosnej konštrukcii
  • Opakujúca sa povaha vytvára jasné spektrálne vrcholy

Vibračný podpis v spektrách

V štandardnom FFT spektre

  • Primárny vrchol: Na frekvencii BPFO
  • Harmonické: Pri 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (čo indikuje závažnosť defektu)
  • Bočné pásma: Môže mať bočné pásy ±1×, ak sa vonkajší krúžok môže mierne otáčať alebo v dôsledku zmeny zóny zaťaženia
  • Amplitúda: Zvyšuje sa so šírením defektu

V obálkovom spektre

  • Vrchol BPFO je oveľa jasnejší a má vyššiu amplitúdu ako v štandardnej FFT
  • Harmonické kmity sú výrazne zobrazené
  • Možnosť včasnej detekcie (poruchy zistiteľné už o mesiace skôr)
  • Menej rušenia spôsobeného nízkofrekvenčnými vibráciami

Typická progresia amplitúdy

  • Začiatok: 0,1 – 0,5 g (obálka), sotva detekovateľné
  • Skoro: 0,5 – 2 g, jasný vrchol BPFO s 1 – 2 harmonickými
  • Mierne: 2 – 10 g, viacero harmonických, objavujú sa bočné pásma
  • Pokročilé: >10 g, početné harmonické, zvýšená hladina šumu

Prečo sú defekty vonkajšieho pretekárskeho krúžku najčastejšie

Poruchy vonkajšieho krúžku prevládajú z niekoľkých dôvodov:

Koncentrácia zaťaženia

  • Pri typickej horizontálnej orientácii šachty je zaťažovacia zóna v spodnej časti
  • Vonkajší krúžok v spodnej časti nesie najväčšiu záťaž
  • Neustále zaťažovanie tej istej časti vonkajšieho krúžku urýchľuje únavu
  • Vnútorný krúžok sa otáča a rozkladá zaťaženie po celom obvode

Inštalačné namáhania

  • Vonkajší krúžok zatlačený do puzdra môže dôjsť k poškodeniu pri inštalácii
  • Presahy vytvárajú zvyškové napätia
  • Nesprávna inštalácia (nesprávne zarovnanie, natiahnutie) poškodzuje vonkajší krúžok

Účinky kontaminácie

  • Častice vstupujú do ložiska na vonkajšom krúžku
  • Kontaminácia sústredená vo vonkajšej oblasti krúžku
  • Častice zabudované do mäkšieho materiálu vonkajšieho krúžku

Diagnostický význam

Vysoká diagnostická spoľahlivosť

BPFO je jedným z najspoľahlivejších diagnostických indikátorov:

  • Frekvencia je presne vypočítateľná a jedinečná pre každý typ ložiska
  • Je nepravdepodobné, že by sa zamieňali s frekvenciami iných strojov
  • Jasný vzorec progresie, keď sa defekt zhoršuje
  • Dobre pochopený vzťah medzi amplitúdou a veľkosťou defektu

Posúdenie závažnosti

  • Počet harmonických: Viac harmonických = pokročilejšia chyba
  • Špičková amplitúda: Vyššia amplitúda = väčšia plocha defektu
  • Prítomnosť bočného pásma: Rozsiahle bočné pásma naznačujú moduláciu, často z dôvodu zmeny zaťažovacej zóny
  • Prahová hodnota šumu: Zvýšená hladina hluku naznačuje rozsiahle poškodenie povrchu

Vzťah k iným frekvenciám ložísk

BPFO verzus BPFI

  • BPFI (vnútorný krúžok) má vždy vyššiu frekvenciu ako BPFO pre to isté ložisko
  • Typický pomer: BPFI/BPFO ≈ 1,6 – 1,8
  • Ak sú prítomné obe, naznačuje to viacero porúch (pokročilé zlyhanie)
  • BPFO je častejšia na začiatku; BPFI sa môže vyvinúť ako sekundárne poškodenie

Bočné pásma pri rýchlosti 1×

  • Kým je vonkajší krúžok nehybný, je možný mierny pohyb
  • Voľné uloženie ložiska umožňuje mierne sa pohybovať alebo otáčať vonkajším krúžkom
  • Zmena zaťažovacej zóny pri obežnej dráhe rotora vytvára amplitúdovú moduláciu
  • Výsledky v bočných pásmach ±1× okolo píku BPFO

Praktická stratégia monitorovania

Rutinný monitoring

  • Mesačná alebo štvrťročná analýza obálky na každom mieste ložiska
  • Automatická detekcia a trendovanie vrcholov BPFO
  • Alarm nastavený na 2-3× základnú amplitúdu
  • Trend historických údajov na predpovedanie času zlyhania

Potvrdzovacie testy

Keď sa zistí BPFO:

  • Overte, či frekvencia zodpovedá vypočítanej hodnote (v rozmedzí ±51 TP3T).
  • Skontrolujte harmonické (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Hľadajte charakteristický vzor bočného pásma
  • Porovnajte s inými ložiskami na tom istom stroji (malo by byť jedinečné pre chybné ložisko)
  • Zvýšte frekvenciu monitorovania na týždenne alebo denne

Detekcia a monitorovanie BPFO predstavuje jednu z najúspešnejších aplikácií vibračnej analýzy v prediktívnej údržbe, ktorá predchádza poruchám ložísk a umožňuje stratégie výmeny na základe stavu, ktoré optimalizujú spoľahlivosť zariadení aj náklady na údržbu.

← Späť na hlavný index

Kategórie:
WhatsApp