Разумевање фреквенција кварова лежајева

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Дефиниција: Шта су фреквенције кварова лежајева?

Фреквенције кварова лежајева (такође се називају фреквенције дефекта лежајева или карактеристичне фреквенције) су специфичне вибрација фреквенције које се генеришу када котрљајући елементи (куглице или ваљци) у лежају прелазе преко дефеката као што су пукотине, одломци или удубљења на дршкама лежаја или самим котрљајућим елементима. Ове фреквенције су математички предвидљиве на основу геометрије лежаја и брзине ротације вратила, што их чини непроцењивим дијагностичким индикаторима за рано откривање дефекти лежаја.

Разумевање и идентификовање ових фреквенција кроз vibration analysis омогућава особљу за одржавање да открије проблеме са лежајевима месецима пре него што постану очигледни кроз пораст температуре, буку или катастрофални квар, омогућавајући планирано одржавање и спречавајући скупе непланиране застоје.

Четири основне фреквенције кварова

Сваки ваљкасти лежај има четири карактеристичне фреквенције квара, од којих свака одговара различитој врсти квара:

1. BPFO – Учесталост додавања лопте, спољашњи трк

Брзина којом котрљајући елементи пролазе фиксну тачку на спољашњем трну:

• Физичко значење: Ако постоји дефект на спољашњем трну, сваки котрљајући елемент удара у њега док пролази, стварајући понављајући удар.
• Типична вредност: 3-5× брзина вратила за већину лежајева
• Формула: БПФО = (Н × н / 2) × (1 + (Бд/Пд) × цос β)
• Најчешћи: Дефекти спољашњег трна су најчешћи начин квара лежаја
• Ефекат зоне оптерећења: Стационарни спољашњи трн значи да је дефект у константном положају у односу на оптерећење

2. BPFI – Учесталост додавања лопте, унутрашњи трк

Брзина којом котрљајући елементи пролазе фиксну тачку на унутрашњем трну:

• Физичко значење: Унутрашњи трун се окреће са вратилом, тако да сваки котрљајући елемент погађа дефект на унутрашњем трну док пролази
• Типична вредност: 5-7× брзина вратила за већину лежајева
• Формула: БПФИ = (Н × н / 2) × (1 – (Бд/Пд) × цос β)
• Више од БПФО: Увек већа фреквенција од BPFO за исти лежај
• Бочне траке: Скоро увек приказује 1× бочне траке због модулације зоне оптерећења

3. BSF – Фреквенција окретања лопте

Фреквенција ротације котрљајућег елемента који се окреће око сопствене осе:

• Физичко значење: Ако котрљајући елемент има дефект, то утиче на оба трзаја на овој фреквенцији
• Типична вредност: 1,5-3× брзина вратила
• Формула: БСФ = (Пд / Бд) × (н / 2) × [1 – (Бд/Пд)² × цос² β]
• Најмање уобичајено: Дефекти котрљајућих елемената су ређи од дефеката тркања
• Сложени образац: Дефект додирује обе расе, стварајући сложен вибрациони потпис

4. FTF – Основна фреквенција возова

Фреквенција ротације кавеза лежаја (држача):

• Физичко значење: Брзина којом се кавез окреће, носећи котрљајуће елементе око лежаја
• Типична вредност: 0,35-0,45× брзина вратила (субсинхроно)
• Формула: ФТФ = (н / 2) × (1 – (Бд/Пд) × цос β)
• Дефекти кавеза: Истрошени или оштећени кавези побуђују ову фреквенцију
• Индикатор нестабилности: Може се појавити и током нестабилности ротора изазване лежајевима

Објашњење променљивих формула

Формуле за учесталост квара користе ове геометријске параметре лежаја:

• Н = Број котрљајућих елемената (куглица или ваљака)
• н = Фреквенција ротације вратила (Hz) или брзина (RPM)
• Бд = Пречник куглице или ваљка
• Пд = Пречник корака (пречник круга кроз центре котрљајућих елемената)
• β = Угао контакта (угао између правца оптерећења и осе лежаја, типично 0-40°)

Већина софтвера за анализу вибрација укључује базе података о лежајевима са овим параметрима унапред израчунатим за хиљаде модела лежајева.

Како се фреквенције кварова појављују у спектрима вибрација

Основни изглед

Када лежај развије дефект:

• Примарни врх: Фреквенција квара се појављује као јасан врх у фреквентни спектар
• Хармоници: Вишеструки хармоници (2×, 3×, 4×) фреквенције квара појављују се како се квар погоршава
• Бочне траке: За дефекте унутрашњег трна и котрљајућих елемената, уобичајене су бочне траке од 1× око фреквенције квара
• Раст амплитуде: Амплитуда фреквенције квара се повећава како дефект напредује

Бочни обрасци

Бочне траке пружају кључне дијагностичке информације:

• Дефекти унутрашње трке: BPFI са ±1×, ±2× бочним опсезима (ротирање дефекта у/ван зоне оптерећења)
• Дефекти спољашњег трка: БПФО може имати 1× бочне траке ако се спољашњи трун може благо ротирати
• Дефекти котрљајућих елемената: BSF са бочним опсезима на FTF размаку (модулација фреквенције кавеза)
• Размак бочних трака: Идентификује која је компонента неисправна

Рана наспрам касне фазе

• Рана фаза: Мали врхови једва изнад прага шума, могу захтевати анализа омотача да открије
• Умерена фаза: Јасни врхови са хармоницима и бочним опсезима у стандардном FFT-у
• Напредна фаза: Веома висока амплитуда, бројни хармоници, повећање широкопојасног шума
• Касна фаза: Спектар постаје хаотичан са повишеним нивоом шума и бројним врховима

Технике детекције

Стандардна FFT анализа

• Calculate Брза претрага Фурта (БПФ) вибрационог сигнала
• Потражите врхове на израчунатим фреквенцијама лежајева
• Ефикасан за умерене до узнапредовале дефекте
• Може пропустити дефекте у раној фази закопане у буци

Анализа коверте (најефикаснија)

Анализа коверте (демодулација) је златни стандард за детекцију дефеката лежајева:

• Филтрира нискофреквентне, високоенергетске вибрације (од неравнотеже итд.)
• Фокусира се на високофреквентне утицаје од дефеката лежајева
• Може да открије грешке 6-12 месеци раније од стандардног FFT-а
• Спектар анвелопе јасно показује фреквенције и обрасце грешака

Технике временског домена

• Метода ударног импулса (SPM): Детектова енергију удара из дефеката
• Крест фактор: Однос врха и RMS-а се повећава са ударом
• Куртоза: Статистичка мера импулсивности, осетљива на рано оштећење лежаја

Практична примена

Дијагностичка процедура

1. Идентификујте лежај: Одређивање модела и локације лежаја
2. Израчунај фреквенције: Користите геометрију лежаја за израчунавање BPFO, BPFI, BSF, FTF (или претражите у бази података)
3. Прикупљање података о вибрацијама: Мерење на кућишту лежаја са акцелерометар
4. Анализирајте спектар: Потражите израчунате фреквенције у FFT-у или спектру анвелопе
5. Потврдите дијагнозу: Проверите хармонике и бочне опсеге који одговарају типу дефекта
6. Процените озбиљност: Амплитуда и хармонични садржај указују на фазу прогресије дефекта
7. План акције: Закажите замену лежајева на основу озбиљности проблема и критичности опреме

Пример дијагнозе

Мотор са лежајем SKF 6308 који ради на 1800 обртаја у минути (30 Hz):

• Израчунате фреквенције: БПФО = 107 Хз, БПФИ = 173 Хз, БСФ = 71 Хз, ФТФ = 12 Хз
• Посматрано у спектру анвелопе: Врхунац на 173 Hz са хармоницима на 346 Hz, 519 Hz
• Бочне траке: ±30 Hz бочни опсези око 173 Hz врха
• Дијагноза: Потврђен дефект унутрашњег трка (BPFI са 1× бочним тракама)
• Акција: Закажите замену лежајева у року од 2-4 недеље на основу амплитуде

Значај предиктивног одржавања

• Рано упозорење: Откривање недостатака 6-24 месеца пре квара
• Специфична дијагноза: Идентификујте која је компонента лежаја оштећена
• Праћење трендова: Пратите амплитуде фреквенције квара да бисте предвидели преостали век трајања
• Планирано одржавање: Закажите замене током одговарајућег застоја
• Спречите секундарну штету: Замените лежај пре него што катастрофални квар оштети вратило, кућиште или друге компоненте
• Уштеде: Избегавајте хитне поправке, губитке у производњи и колатералну штету

Фреквенције кварова лежајева су међу најмоћнијим дијагностичким алатима у анализи вибрација. Њихова математичка предвидљивост у комбинацији са модерним техникама анализе анвелопе омогућава поуздано рано откривање дефеката лежајева, чинећи темељ ефикасних програма предиктивног одржавања за ротациону опрему.

---

← Назад на главни индекс