Diagnostisering av lagerfel

1. Lagerfelens natur

Rullningslager är grundläggande komponenter i de flesta roterande maskiner, men de är också en vanlig felpunkt. Ett typiskt lager består av en yttre lagerbana, en inre lagerbana, en uppsättning kulor eller rullar och en hållare för att bibehålla deras avstånd. En "defekt" är en mikroskopisk eller makroskopisk defekt, såsom en spricka, flagna eller grop, på en av dessa ytor.

När ett rullande element passerar över en defekt genererar det en liten, högfrekvent stöt eller ett "klick". Även om en enda stöt har låg energi, inträffar dessa stötar upprepade gånger. Vibrationsanalys är exceptionellt effektiv på att upptäcka dessa upprepade, periodiska stötar långt innan lagret börjar överhettas eller ge ifrån sig hörbart ljud.

2. De fyra grundläggande felfrekvenserna

Nyckeln till att diagnostisera lagerdefekter är att veta att för en given lagergeometri och rotationshastighet kommer stötarna att inträffa vid mycket specifika, förutsägbara frekvenser. Dessa är kända som grundläggande felfrekvenser:

• BPFO (Bollpassningsfrekvens, yttre bana): Den hastighet med vilken rullkropparna passerar en enda punkt på den yttre lagerbanan. Detta är den vanligaste frekvensen av lagerfel.
• BPFI (Bollpassningsfrekvens, Inner Race): Den hastighet med vilken rullkropparna passerar en enda punkt på innerringen. Eftersom innerringen roterar är denna frekvens högre än BPFO.
• BSF (bollens snurrfrekvens): Den frekvens med vilken ett rullande element roterar kring sin egen axel.
• FTF (Grundläggande tågfrekvens): Lagerhållarens rotationsfrekvens. Detta är en mycket låg frekvens, vanligtvis mindre än 0,5 gånger löphastighet.

Dessa frekvenser kan beräknas baserat på lagrets dimensioner (såsom stigningsdiameter och kuldiameter) och axelns rotationshastighet. Vibrationsanalysprogramvara innehåller vanligtvis en stor databas med lager och kan beräkna dessa frekvenser automatiskt.

3. Hur lagerfel uppträder i spektrumet

När ett lagerfel föreligger kommer dess felfrekvens att visas i FFT-spektrum i ett karakteristiskt mönster:

• Högfrekventa toppar: Själva felfrekvensen (t.ex. BPFO) kommer att framträda som en topp i spektrumets högfrekvensområde.
• Övertoner: Det kommer ofta att finnas flera övertoner (multiplar) av felfrekvensen.
• Sidband: Detta är en kritisk diagnostisk markör. Lagerfelfrekvenstoppen har ofta sidband med 1X mellanrum jämfört med driftshastigheten. Till exempel är en BPFO-topp med 1X sidband ett klassiskt tecken på en defekt i den yttre lagerbanan. En defekt i den inre lagerbanan (BPFI) har nästan alltid 1X sidband eftersom defekten roterar in och ut ur maskinens belastningszon.

I de tidiga stadierna kan dessa toppar vara begravda i brusgolvet i spektrumet. Det är därför specialiserade tekniker ofta används för detektion.

4. Kuvertanalys för tidig upptäckt

Kuvertanalys (även kallad demodulering) är den mest kraftfulla tekniken för att upptäcka lagerfel i tidiga skeden. Det är en signalbehandlingsmetod som filtrerar bort lågfrekventa, högenergiska vibrationer (från obalans etc.) och fokuserar endast på de högfrekventa, lågenergiska stötar som genereras av lagerfelet.

Enveloppspektrumet är mycket "rent" och visar tydligt lagrets felfrekvenser och deras övertoner, vilket möjliggör detektering månader eller till och med år innan lagret annars skulle haverera.

← Tillbaka till huvudmenyn