Разумевање БПФИ – Унутрашња трка фреквенције додавања лопте

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 је БПФИ?

БПФИ (Фреквенција додавања лопте, унутрашњи трк) је један од четири основна фреквенције кварова лежајева што показује брзину којом котрљајући елементи прелазе преко дефекта на унутрашњем трну лежаја котрљајућег елемента. Када на ротирајућем унутрашњем трну постоји одвајање, пукотина или удубљење, непокретни котрљајући елементи више пута ударају у дефект док се ротирају поред њих, стварајући периодичне ударе који генеришу вибрација на фреквенцији БПФИ.

БПФИ карактерише већа учесталост од БПФО (фреквенција спољашњег трка) и скоро увек показује изразито ±1× бочне траке због модулације амплитуде док се дефект ротира у и ван зоне оптерећења лежаја. Ове бочне траке су кључни дијагностички маркер који разликује дефекте унутрашњег трна од других проблема са лежајевима.

Математички прорачун

Формула

BPFI се израчунава коришћењем геометрије лежаја и брзине вратила:

• БПФИ = (Н × н / 2) × [1 – (Бд/Пд) × цос β]

Променљиве

• Н = Број котрљајућих елемената у лежају
• н = Фреквенција ротације вратила (Hz) или брзина (RPM/60)
• Бд = Пречник куглице или ваљка
• Пд = Пречник корака (пречник круга кроз центре котрљајућих елемената)
• β = Угао контакта

Зашто БПФИ > БПФО

BPFI је увек већи од BPFO за исти лежај јер:

• Унутрашњи трун ротира са вратилом док се котрљајући елементи крећу брзином кавеза (~0,4×)
• Релативна брзина између унутрашњег трка и котрљајућих елемената је већа
• Формула показује BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd] док је BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
• Знак минус у BPFI га чини већим (одузимањем разломка од 1)
• Типичан однос: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8

Типичне вредности

• За уобичајене лежајеве: BPFI типично 5-7× брзина вратила
• Пример: 10-куглични лежај при 1800 обртаја у минути (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8× брзина вратила)

Физички механизам и модулација зоне оптерећења

Ротирајући дефект

Дефекти унутрашњег трка стварају јединствену ситуацију:

1. Квар је на ротирајућем унутрашњем трну
2. Како се унутрашњи трун ротира, дефект се креће по обиму лежаја
3. Сваки котрљајући елемент наилази на дефект док пролази (БПФИ фреквенција)
4. Али тежина удара варира у зависности од локације дефекта у односу на зону оптерећења

Ефекат зоне оптерећења

Зона оптерећења лежаја ствара амплитудну модулацију:

• Дефект у зони оптерећења: Велика контактна сила, јак ударац када котрљајући елемент удари у њега
• Зона супротног оптерећења дефекта: Мала или никаква контактна сила, слаб или никакав удар
• Фреквенција модулације: Дефект пролази кроз зону оптерећења једном по обртају вратила (1× фреквенција)
• Резултат: BPFI амплитудно модулисан при 1× брзини вратила

Генерација бочног опсега

Амплитудска модулација ствара математичке бочне опсеге:

• Носећа фреквенција: БПФИ
• Фреквенција модулације: 1× брзина вратила
• Бочне траке: БПФИ ± 1×, БПФИ ± 2×, БПФИ ± 3×
• Узорак: Симетричне бочне траке размакнуте у интервалима од 1× око BPFI
• Дијагностичка вредност: Овај образац бочне траке је готово патогномонични за дефекте унутрашње трке

Карактеристике вибрационог потписа

Типичан изглед спектра

• Централни врх: На БПФИ фреквенцији
• Породица бочних трака: Вишеструки врхови на BPFI ± n×(1×), где је n = 1, 2, 3, …
• Хармонске породице: Додатне породице бочних опсега на 2×BPFI, 3×BPFI са сопственим ±1× бочним опсезима
• Визуелни образац: Изгледа као “ограда од летвица” или узорак чешља

Карактеристике спектра омотача

• Врх BPFI доминира спектром анвелопе
• Бочне траке изузетно јасне и дијагностичке
• Рано откривање месецима пре него што стандардни FFT покаже врхунце
• Амплитуда се експоненцијално повећава како дефект расте

Детекција и дијагноза

Кораци препознавања

1. Израчунај БПФИ: Од броја модела лежаја или геометрије
2. Спектар претраге: Потражите врх на израчунатој фреквенцији (толеранција ±5%)
3. Проверите бочне опсеге: Потврдите присуство ±1× бочних трака (кључна дијагностичка карактеристика)
4. Проверите хармонике: Потражите 2×BPFI, 3×BPFI са сопственим бочним опсезима
5. Процена амплитуде: Упоредите са почетним смерницама или смерницама за озбиљност
6. Потврдите дијагнозу: BPFI + бочне траке = потврђен дефект унутрашњег трка

Диференцијална дијагноза

Карактеристика	БПФИ (Унутрашња раса)	БПФО (Спољна раса)
Учесталост	Већа (5-7× брзина вратила)	Нижа (3-5× брзина вратила)
Бочне траке	Скоро увек присутно (±1×)	Може бити присутан, а може и да није
Узорак бочне траке	Веома правилан, јасан размак	Мање редовно ако је присутно
Појава	Мање уобичајено (~25% кварова)	Најчешћи (~40% кварова)

Прогресија и тежина

Фазе развоја дефекта

1. Иницијација: Микроскопске пукотине или јаме се формирају, још увек нису детектоване
2. Почетно: Мали BPFI врх се појављује у спектру омотача (0,1-0,5 g)
3. Рано: Јасан BPFI врх са 1-2 хармоника и бочним опсезима (0,5-2 g)
4. Умерено: Више хармоника, истакнуте бочне траке, љуштење видљиво при прегледу (2-10 g)
5. Напредно: Веома висока амплитуда, бројни хармоници, повишен праг шума (>10 g)
6. Тешко: Доминира широкопојасна бука, носиоци су близу отказа, катастрофални квар је неизбежан

Процена преосталог животног века

• Почетно до раног: Обично преостаје 6-18 месеци
• Рано до умерено: Преостало је 3-6 месеци
• Умерено до напредно: Преостало је 1-3 месеца
• Напредно до тешко: Преостали дани до недеље
• Променљиве: Стварни временски оквир зависи од оптерећења, брзине, услова рада и величине лежаја

Узроци дефекта унутрашње расе

• Умор: Високоциклични замор од понављајућег оптерећења
• Неправилна инсталација: Оштећење током монтаже (ударање чекићем по унутрашњем трну)
• Оштећење вратила: Груба или оштећена површина вратила која узрокује трење
• Чврсто интерференцијско приањање: Прекомерна сила током пресовања
• Неусклађеност: Неравномерно оптерећење убрзава замор
• Контаминација: Честице које узрокују оштећења услед удубљења
• Квар подмазивања: Неадекватно подмазивање што доводи до површинских оштећења

Корективне мере

Тренутни одговор (по откривању)

• Повећајте учесталост праћења (месечно → недељно → дневно како се тежина болести повећава)
• Закажите замену лежајева током следећег погодног прекида рада
• Амплитуда тренда за предвиђање преосталог корисног века трајања
• Избегавајте рад на критичним брзинама које би могле убрзати квар

Планирање замене

• Наручите резервни лежај (потврдите исправан модел)
• План за преглед вратила (дефекти унутрашњег трна могу оштетити вратило)
• Истражите узрок како бисте спречили понављање
• Размотрите побољшање спецификације лежајева у случају превременог отказа

Детекција BPFI-ја путем анализе вибрација је камен темељац праћења стања лежајева. Карактеристични високофреквентни врх са 1× бочним опсезима пружа недвосмислену индикацију дефекта унутрашњег трна, омогућавајући благовремене акције одржавања које спречавају катастрофалне кварове лежајева и повезана секундарна оштећења вратила и кућишта.

---

← Назад на главни индекс