Vad är BPFI? Förklaring av kulpassfrekvensens innerbana • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är BPFI? Förklaring av kulpassfrekvensens innerbana • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är BPFI? Förklaring av bollpassningsfrekvensens innerkapplöpning

Publicerad av admin på

Förstå BPFI – Bollpassningsfrekvensens innerkapplöpning

Definition: Vad är BPFI?

BPFI (Bollpassningsfrekvens, Inner Race) är en av de fyra grundläggande lagerfelfrekvenser som anger hastigheten med vilken rullelement passerar över en defekt på innerbanan i ett rulllager. När det finns en spricka, grop eller flagna på den roterande innerbanan, träffar de stationära rullelementen defekten upprepade gånger när de roterar förbi dem, vilket skapar periodiska stötar som genererar vibration vid BPFI-frekvensen.

BPFI kännetecknas av att vara högre i frekvens än BPFO (yttre loppets frekvens) och uppvisar nästan alltid distinkt ±1× sidband på grund av amplitudmodulering när defekten roterar in och ut ur lagrets belastningszon. Dessa sidband är en viktig diagnostisk markör som skiljer defekter i den inre lagerbanan från andra lagerproblem.

Matematisk beräkning

Formel

BPFI beräknas med hjälp av lagergeometri och axelhastighet:

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

Variabler

  • N = Antal rullelement i lagret
  • n = Axelns rotationsfrekvens (Hz) eller hastighet (rpm/60)
  • Bd = Kul- eller rullediameter
  • Pd = Delningsdiameter (cirkelns diameter genom rullkroppens mitt)
  • β = Kontaktvinkel

Varför BPFI > BPFO

BPFI är alltid högre än BPFO för samma lager eftersom:

  • Innerringen roterar med axeln medan rullelementen kretsar med hållarhastighet (~0,4×)
  • Relativ hastighet mellan innerringen och rullkropparna är högre
  • Formeln visar BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd] medan BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Minustecknet i BPFI gör det större (subtraherar en bråkdel från 1)
  • Typiskt förhållande: BPFI/BPFO ≈ 1,6–1,8

Typiska värden

  • För vanliga lager: BPFI vanligtvis 5–7× axelvarvtal
  • Exempel: 10-kullager vid 1800 varv/min (30 Hz) → BPFI ≈ 173 Hz (5,8× axelvarvtal)

Fysisk mekanism och lastzonmodulering

Den roterande defekten

Inre rasdefekter skapar en unik situation:

  1. Defekten finns på den roterande inre lagerringen
  2. När den inre lagerringen roterar rör sig defekten runt lagrets omkrets
  3. Varje rullelement träffar defekt när det passerar (BPFI-frekvens)
  4. Men påverkans svårighetsgrad varierar beroende på defektens placering i förhållande till lastzonen

Lastzoneffekt

Lagrets lastzon skapar amplitudmodulering:

  • Defekt i lastzon: Hög kontaktkraft, kraftig stöt när rullkroppen träffar den
  • Defekt motsatt lastzon: Låg eller ingen kontaktkraft, svag eller ingen stöt
  • Modulationsfrekvens: Defekten passerar genom lastzonen en gång per axelvarv (1× frekvens)
  • Resultat: BPFI-amplitudmodulerad vid 1× axelhastighet

Sidbandsgenerering

Amplitudmodulering skapar matematiska sidband:

  • Bärfrekvens: BPFI
  • Modulationsfrekvens: 1× axelhastighet
  • Sidband: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
  • Mönster: Symmetriska sidband fördelade med 1× intervall runt BPFI
  • Diagnostiskt värde: Detta sidbandsmönster är nästan patognomoniskt för inre rasdefekter

Vibrationssignaturegenskaper

Typiskt spektrumutseende

  • Central topp: Vid BPFI-frekvens
  • Sidbandsfamilj: Flera toppar vid BPFI ± n×(1×), där n = 1, 2, 3, …
  • Harmoniska familjer: Ytterligare sidbandsfamiljer vid 2×BPFI, 3×BPFI med egna ±1× sidband
  • Visuellt mönster: Ser ut som ett "staket" eller kammönster

Funktioner i kuvertspektrumet

  • BPFI-topp dominerar enveloppspektrum
  • Sidband extremt tydliga och diagnostiska
  • Tidig upptäckt månader innan standard FFT visar toppar
  • Amplituden ökar exponentiellt när defekten växer

Detektion och diagnos

Steg för igenkänning

  1. Beräkna BPFI: Från lagermodellnummer eller geometri
  2. Sökspektrum: Leta efter topp vid beräknad frekvens (±5% tolerans)
  3. Verifiera sidband: Bekräfta att ±1× sidband finns (viktig diagnostisk funktion)
  4. Kontrollera övertoner: Leta efter 2×BPFI, 3×BPFI med egna sidband
  5. Bedöm amplituden: Jämför med riktlinjer för baslinje eller svårighetsgrad
  6. Bekräfta diagnosen: BPFI + sidband = inre löpfel bekräftat

Differentialdiagnos

Särdrag BPFI (Inre Ras) BPFO (Yttre rasen)
Frekvens Högre (5–7× axelhastighet) Lägre (3–5× axelhastighet)
Sidband Nästan alltid närvarande (±1×) Kan vara närvarande eller inte
Sidbandsmönster Mycket regelbundet, tydligt avstånd Mindre regelbunden om förekommande
Förekomst Mindre vanligt (~25% av fel) Vanligaste (~40% av fel)

Progression och svårighetsgrad

Defektutvecklingsstadier

  1. Initiering: Mikroskopiska sprick- eller gropbildningar, ännu inte detekterbara
  2. Begynnande: Liten BPFI-topp uppträder i enveloppspektrumet (0,1–0,5 g)
  3. Tidigt: Tydlig BPFI-topp med 1–2 övertoner och sidband (0,5–2 g)
  4. Måttlig: Flera övertoner, framträdande sidband, avskalling synlig vid inspektion (2–10 g)
  5. Avancerad: Mycket hög amplitud, många övertoner, förhöjt brusgolv (>10 g)
  6. Svår: Bredbandsbrus dominerar, lager nära fel, katastrofalt fel nära förestående

Uppskattning av återstående livslängd

  • Begynnande till tidig: Vanligtvis 6–18 månader kvar
  • Tidig till måttlig: 3–6 månader kvar
  • Medel till avancerad: 1–3 månader kvar
  • Avancerad till svår: Dagar till veckor kvar
  • Variabler: Faktisk tidslinje beror på belastning, hastighet, driftsförhållanden och lagerstorlek

Orsaker till inre rasdefekter

  • Trötthet: Högcyklisk trötthet från upprepad belastning
  • Felaktig installation: Skada under montering (slag mot innerringen med hammare)
  • Skada på axeln: Grov eller skadad axelyta som orsakar nötning
  • Tät passform för interferens: Överdriven kraft vid presspassning
  • Feljustering: Ojämn belastning som accelererar utmattning
  • Förorening: Partiklar som orsakar intryckningsskador
  • Smörjningsfel: Otillräcklig smörjning som leder till ytskador

Korrigerande åtgärder

Omedelbar respons (vid upptäckt)

  • Öka övervakningsfrekvensen (månadsvis → veckovis → dagligen allt eftersom svårighetsgraden ökar)
  • Schemalägg lagerbyte vid nästa lämpliga driftstopp
  • Trendamplitud för att förutsäga återstående livslängd
  • Undvik att köra vid kritiska hastigheter som kan påskynda fel

Ersättningsplanering

  • Beställ ett nytt lager (bekräfta rätt modell)
  • Plan för axelinspektion (defekter i inre lagerbanan kan skada axeln)
  • Undersök grundorsaken för att förhindra återfall
  • Överväg förbättrad lagerspecifikation vid förtida fel

BPFI-detektering genom vibrationsanalys är en hörnsten i lagerövervakning. Den karakteristiska högfrekventa toppen med 1× sidband ger en entydig indikation på defekter i den inre lagerbanan, vilket möjliggör snabba underhållsåtgärder som förhindrar katastrofala lagerfel och tillhörande sekundära skador på axlar och lagerhus.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp