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

Vad är BPFO? Förklaring av bollpassningsfrekvensens yttre lopp

Publicerad av admin på

Förstå BPFO – Bollpassningsfrekvensens yttre lopp

Definition: Vad är BPFO?

BPFO (Bollpassningsfrekvens, yttre bana) är en av de fyra grundläggande lagerfelfrekvenser som anger hastigheten med vilken rullelement (kulor eller rullar) passerar över en defekt som finns på den yttre banan på ett rullager. När en spricka, grop eller annan defekt finns på den yttre banan, träffar varje rullelement defekten när det passerar, vilket skapar en upprepad stöt som genererar vibration vid BPFO-frekvensen.

BPFO är den diagnostiskt viktigaste lagerfrekvensen eftersom defekter i ytterringen är den vanligaste typen av lagerfel och står för cirka 40% av alla fel i rullningslager. Att upptäcka BPFO-toppar i vibrationsspektra möjliggör tidig identifiering av problem med ytterringen innan lagerfel uppstår.

Matematisk beräkning

Formel

BPFO beräknas med hjälp av lagrets geometri och axelhastighet:

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

Variabler

  • N = Antal rullelement (kulor eller rullar) i lagret
  • n = Axelns rotationsfrekvens (Hz) eller hastighet (rpm/60)
  • Bd = Kul- eller rullediameter
  • Pd = Delningsdiameter (cirkelns diameter genom rullkroppens mitt)
  • β = Kontaktvinkel (vanligtvis 0° för radialkullager, 15–40° för vinkelkontakt)

Förenklad approximation

För lager med noll kontaktvinkel (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • För typiska lager med Bd/Pd ≈ 0,2 ger detta BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Tumregel: BPFO ≈ 60% av (antal kulor × axelfrekvens)

Typiska värden

  • För lager med 8–12 rullelement: BPFO vanligtvis 3–5× axelvarvtal
  • Exempel: 10-kullager vid 1800 varv/min (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (3,6× axelvarvtal)

Fysisk mekanism

Varför defekter i den yttre rasen genererar BPFO

Den yttre lagerringen är stationär i de flesta lager, fixerad i huset:

  1. En defekt (splittring, grop) finns på en fast plats på den yttre lagerbanan
  2. När hållaren roterar bär den rullande element runt lagret
  3. Varje rullande element passerar i tur och ordning över defektplatsen
  4. När en boll träffar defekten uppstår en liten stöt eller ett "klick".
  5. Med N rullkroppar träffas defekten N gånger per rullkroppsvarv
  6. Eftersom buren roterar med ungefär 0,4× axelhastighet, och varje kula träffar en gång per burvarv, är den totala slaghastigheten = N × burfrekvens ≈ BPFO

Effektegenskaper

  • Varje stöt är kort (mikrosekunders varaktighet)
  • Påverkan är periodisk vid BPFO-frekvens
  • Slagenergi exciterar högfrekventa resonanser i lagerkonstruktionen
  • Repetitiv natur skapar tydliga spektraltoppar

Vibrationssignatur i spektra

I standard FFT-spektrum

  • Primär topp: Vid BPFO-frekvens
  • Övertoner: Vid 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (vilket indikerar defektens allvarlighetsgrad)
  • Sidband: Kan ha ±1× sidband om den yttre lagerbanan kan rotera något eller på grund av variationer i belastningszonen
  • Amplitud: Ökar när defekten sprider sig

I enveloppspektrum

  • BPFO-topp mycket tydligare och med högre amplitud än i standard FFT
  • Övertoner tydligt visade
  • Tidig upptäckt möjlig (fel kan upptäckas månader tidigare)
  • Mindre störningar från lågfrekventa vibrationer

Typisk amplitudprogression

  • Begynnande: 0,1–0,5 g (kuvert), knappt detekterbar
  • Tidigt: 0,5–2 g, tydlig BPFO-topp med 1–2 övertoner
  • Måttlig: 2–10 g, flera övertoner, sidband uppträder
  • Avancerad: >10 g, många övertoner, förhöjt brusgolv

Varför defekter hos den yttre rasen är vanligast

Misslyckanden inom den yttre rasen dominerar av flera anledningar:

Lastkoncentration

  • Vid typisk horisontell axelorientering är lastzonen längst ner
  • Yttre lageret i botten bär det mesta av lasten
  • Konstant belastning av samma yttre lagersektion accelererar utmattning
  • Den inre lagerbanan roterar och fördelar lasten runt hela omkretsen

Installationsspänningar

  • Yttre ring som pressas in i huset kan skadas vid installation
  • Interferenspassningar skapar kvarvarande spänningar
  • Felaktig installation (snedjustering, spänning) skadar ytterringen

Kontamineringseffekter

  • Partiklar går in i lagret vid den yttre lagerringen
  • Kontaminering koncentrerad i den yttre loppregionen
  • Partiklar bäddas in i mjukare yttre lagermaterial

Diagnostisk betydelse

Hög diagnostisk säkerhet

BPFO är en av de mest tillförlitliga diagnostiska indikatorerna:

  • Frekvensen är exakt beräkningsbar och unik för varje lagertyp
  • Förväxlas sannolikt inte med andra maskinfrekvenser
  • Tydligt progressionsmönster när defekten förvärras
  • Välförstått samband mellan amplitud och defektstorlek

Allvarlighetsbedömning

  • Antal övertoner: Fler övertoner = mer avancerad defekt
  • Toppamplitud: Högre amplitud = större defektarea
  • Sidbandsnärvaro: Omfattande sidband indikerar modulering, ofta från variationer i belastningszonen
  • Bullergolv: Förhöjt bullergolv indikerar utbredd ytförsämring

Förhållande till andra lagerfrekvenser

BPFO kontra BPFI

  • BPFI (innerlager) alltid högre frekvens än BPFO för samma lager
  • Typiskt förhållande: BPFI/BPFO ≈ 1,6–1,8
  • Om båda förekommer, indikerar det flera defekter (avancerat fel)
  • BPFO är vanligare initialt; BPFI kan utvecklas som sekundär skada

Sidband vid 1× hastighet

  • Medan den yttre lagerbanan är stationär, är liten rörelse möjlig
  • Lös lagerpassning gör att den yttre lagerringen kan krypa eller rotera något
  • Variation i lastzonen när rotorn kretsar runt skapar amplitudmodulering
  • Resulterar i ±1× sidband runt BPFO-toppen

Praktisk övervakningsstrategi

Rutinmässig övervakning

  • Månatlig eller kvartalsvis enveloppanalys vid varje lagerplats
  • Automatisk BPFO-toppdetektering och trendmätning
  • Larm inställt på 2–3× baslinjeamplitud
  • Trenda historiska data för att förutsäga feltid

Bekräftelsetest

När BPFO detekterades:

  • Verifiera att frekvensen matchar det beräknade värdet (inom ±5%)
  • Kontrollera övertoner (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Leta efter karakteristiskt sidbandsmönster
  • Jämför med andra lager på samma maskin (bör vara unikt för defekta lager)
  • Öka övervakningsfrekvensen till varje vecka eller dagligen

BPFO-detektering och övervakning representerar en av de mest framgångsrika tillämpningarna av vibrationsanalys inom prediktivt underhåll, vilket förhindrar lagerfel och möjliggör tillståndsbaserade utbytesstrategier som optimerar både utrustningens tillförlitlighet och underhållskostnader.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp