Diagnostika porúch ložísk

1. Povaha chýb ložísk

Valivé ložiská sú základnými súčasťami väčšiny rotačných strojov, ale sú aj častým bodom poruchy. Typické ložisko pozostáva z vonkajšieho krúžku, vnútorného krúžku, sady guľôčok alebo valčekov a klietky na udržanie ich rozostupu. „Chyba“ je mikroskopická alebo makroskopická chyba, ako je prasklina, odlupovanie alebo priehlbina, na jednom z týchto povrchov.

Keď valivý prvok prechádza cez defekt, generuje malý, vysokofrekvenčný náraz alebo „kliknutie“. Zatiaľ čo jeden náraz má nízku energiu, tieto nárazy sa vyskytujú opakovane. Analýza vibrácií je mimoriadne účinný pri detekcii týchto opakujúcich sa, periodických nárazov dlho predtým, ako sa ložisko začne prehrievať alebo vydávať počuteľný hluk.

2. Štyri základné poruchové frekvencie

Kľúčom k diagnostike defektov ložísk je vedieť, že pri danej geometrii ložiska a rýchlosti otáčania sa nárazy vyskytnú pri veľmi špecifických, predvídateľných frekvenciách. Tieto frekvencie sú známe ako základné poruchové frekvencie:

• BPFO (Frekvencia prihrávok lopty, Vonkajší dráha): Rýchlosť, akou valivé telesá prechádzajú okolo jedného bodu na vonkajšom krúžku. Toto je najbežnejšia frekvencia porúch ložiska.
• BPFI (Frekvencia prihrávok lopty, vnútorný kruh): Rýchlosť, akou valivé telesá prechádzajú okolo jedného bodu na vnútornom krúžku. Keďže vnútorný krúžok sa otáča, táto frekvencia je vyššia ako BPFO.
• BSF (Frekvencia rotácie lopty): Frekvencia, s akou sa valivý prvok otáča okolo svojej vlastnej osi.
• FTF (Základná vlaková frekvencia): Frekvencia otáčania ložiskovej klietky. Ide o veľmi nízku frekvenciu, zvyčajne menšiu ako 0,5-násobok rýchlosť behu.

Tieto frekvencie je možné vypočítať na základe rozmerov ložiska (ako je priemer rozstupu ložísk a priemer guľôčky) a rýchlosti otáčania hriadeľa. Softvér na analýzu vibrácií zvyčajne obsahuje rozsiahlu databázu ložísk a dokáže tieto frekvencie automaticky vypočítať.

3. Ako sa chyby ložísk prejavujú v spektre

Ak sa vyskytne chyba ložiska, zobrazí sa jej frekvencia porúch Spektrum FFT v charakteristickom vzore:

• Vysokofrekvenčné vrcholy: Samotná frekvencia poruchy (napr. BPFO) sa bude javiť ako vrchol vo vysokofrekvenčnom rozsahu spektra.
• Harmonické: Často bude existovať niekoľko harmonických (násobkov) frekvencie poruchy.
• Bočné pásma: Toto je kritický diagnostický marker. Vrchol frekvencie poruchy ložiska bude mať často bočné pásma rozmiestnené na úrovni 1-násobku prevádzkovej rýchlosti. Napríklad vrchol BPFO s 1-násobkom bočných pásiem je klasickým znakom defektu vonkajšieho krúžku. Defekt vnútorného krúžku (BPFI) má takmer vždy 1-násobok bočných pásiem, pretože defekt sa otáča v zóne zaťaženia stroja a von z nej.

V počiatočných štádiách môžu byť tieto vrcholy skryté v šumovej hladine spektra. Preto sa na ich detekciu často používajú špecializované techniky.

4. Analýza obálky pre včasnú detekciu

Analýza obálky (nazývaná aj demodulácia) je najúčinnejšia technika na detekciu defektov ložísk v ranom štádiu. Ide o metódu spracovania signálu, ktorá filtruje nízkofrekvenčné vibrácie s vysokou energiou (z nevyváženosti atď.) a zameriava sa iba na vysokofrekvenčné vibrácie s nízkou energiou generované chybou ložiska.

Obálkové spektrum je veľmi „čisté“ a jasne zobrazuje frekvencie porúch ložiska a ich harmonické, čo umožňuje detekciu mesiace alebo dokonca roky predtým, ako by ložisko inak zlyhalo.

← Späť na hlavný index