Vad är BSF? Kulspinnfrekvens i lagerdiagnostik • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är BSF? Kulspinnfrekvens i lagerdiagnostik • Bärbar balanserare, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är BSF? Kulspinnfrekvens i lagerdiagnostik

Publicerad av admin på

Förstå BSF – Bollpinnfrekvens

Definition: Vad är BSF?

BSF (Kulrotationsfrekvens, även kallad rullelementrotationsfrekvens) är en av de fyra grundläggande lagerfelfrekvenser som representerar rotationshastigheten för ett rullande element (kula eller rulle) som roterar kring sin egen axel. När ett rullande element har en ytdefekt, såsom en spricka, fragmentering eller inneslutning, påverkar defekten både den inre och yttre lagerbanan två gånger per varv av rullande elementet, vilket skapar periodiska stötar med BSF-frekvensen.

BSF är den minst vanligt observerade av de fyra lagerfrekvenserna eftersom rullelementdefekter är relativt sällsynta jämfört med lagerbanans defekter och står för endast cirka 10–15% av lagerfel. Men när BSF förekommer producerar den en distinkt och komplex vibration signatur som kan identifieras genom noggrann vibrationsanalys.

Matematisk beräkning

Formel

BSF beräknas med hjälp av lagergeometri och axelhastighet:

  • BSF = (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]

Variabler

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

Förenklad form

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

  • BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
  • För typiska lager med Bd/Pd ≈ 0,2 ger detta BSF ≈ 2,4 × n
  • Tumregel: BSF vanligtvis 2–3× axelhastighet

Typiska värden

  • BSF varierar vanligtvis från 1,5× till 3× axelhastighet
  • Lägre än båda BPFI och BPFO
  • Högre än FTF (burfrekvens)
  • Exempel: Lager vid 1800 varv/min (30 Hz) → BSF ≈ 71 Hz (2,4× axelvarvtal)

Fysisk mekanism

Rullande elementrotation

För att förstå BSF krävs det att man visualiserar rullelementets rörelse:

  1. Rullelementet kretsar runt lagret vid hållarfrekvens (~0,4× axelvarvtal)
  2. Samtidigt roterar den kring sin egen axel vid BSF
  3. Rotationshastigheten beror på förhållandet mellan tonhöjdsdiameter och kuldiameter
  4. Varje fullständig snurrning bringar defekten i kontakt med båda raserna

Dubbel effekt per varv

En defekt på ett rullande element skapar ett unikt mönster:

  • Första påverkan: Defekten drabbar den inre rasen
  • Halvt varv senare: Samma defekt (nu roterad 180°) träffar ytterringen
  • Resultat: Två stötar per kulvarv = 2×BSF
  • Faktisk observerad frekvens: Ser ofta toppar vid både BSF och 2×BSF

Modulering med burfrekvens

Ytterligare komplexitet uppstår från rullande elementets orbitala rörelse:

  • Den defekta kulan passerar genom lastzonen en gång per burvarv
  • Påverkans svårighetsgrad modulerad av belastning (hög i belastningszonen, låg på andra ställen)
  • Skapar sidband vid FTF (burfrekvens) avstånd
  • Sidbandsmönster: BSF ± n×FTF, där n = 1, 2, 3…

Vibrationssignatur

Spektrumegenskaper

  • Primär topp: Vid BSF- eller 2×BSF-frekvens
  • FTF-sidband: Placerade med burfrekvensintervall (till skillnad från BPFI:s 1× sidband)
  • Flera övertoner: 2×BSF, 3×BSF förekommer ofta
  • Komplext mönster: Mer komplicerat än rasdefektmönster
  • Variabel amplitud: Kan variera avsevärt mellan mätningar eftersom den defekta kulans position i belastningszonen ändras

Kuvertspektrum

Kuvertanalys är särskilt viktigt för BSF-detektering:

  • BSF-toppar ofta tydligare i enveloppen än standard FFT
  • FTF-sidbandsstrukturen är mer synlig
  • Tidig upptäckt möjlig innan toppar syns i standardspektrum

Varför defekter i rullelement är mindre vanliga

Flera faktorer gör att defekter i rullelementen är relativt sällsynta:

Lastfördelning

  • Rullelementen roterar och fördelar last och slitage över hela ytan
  • Bana (särskilt yttre bana) har koncentrerade lastzoner
  • En jämnare spänningsfördelning fördröjer utmattning i rullande element

Tillverkningskvalitet

  • Bollar och rullar får vanligtvis högsta kvalitetskontroll
  • Hårdare material och bättre ytfinish än lagerbanor i många lager
  • Mindre sannolikt att ha materialfel

Stressmönster

  • Rullande kontaktspänning fördelad över ytan
  • Raser upplever högre maximala Hertz-kontaktspänningar
  • Kanter och hörn på löpbanor är mer benägna att bli utsatta för stresskoncentration

Diagnostiska utmaningar

Komplexitet

  • BSF-signatur mer komplex än race-defekter på grund av FTF-sidband
  • Kan förväxlas med andra maskinfrekvenser
  • Variabel amplitud gör trendanalys svårare
  • Flera defekta bollar skapar överlappande signaturer

Detektionssvårigheter

  • BSF-toppar har ibland lägre amplitud än toppar av race-defekter för liknande defektstorlekar
  • Frekvensen kan falla inom intervallet med andra maskinkomponenter
  • Kräver erfarenhet för att skilja BSF-mönster från rasdefekter

Praktisk diagnos

Bekräftelsesteg

  1. Beräkna BSF: Från lagerspecifikationer
  2. Leta efter BSF-topp: Sök enveloppspektrum vid beräknad frekvens
  3. Kontrollera om det finns 2×BSF: Ofta starkare än grundläggande BSF
  4. Verifiera FTF-sidband: Leta efter sidband vid burfrekvensavstånd (INTE 1×-avstånd)
  5. Amplitudvariabilitet: BSF-amplituden kan variera mellan mätningar (karaktäristisk för kuldefekter)
  6. Eliminering: Uteslut BPFI och BPFO innan BSF avslutas

När flera bollar defekta

  • Flera defekta bollar skapar komplexa överlappande mönster
  • BSF-toppar kan breddas eller visa flera närliggande frekvenser
  • Indikerar avancerad lagerförslitning
  • Omedelbar ersättning rekommenderas

Orsaker och förebyggande

Vanliga orsaker till defekter i rullelement

  • Materialinnehåll: Interna hålrum eller främmande material i kula/rulle
  • Installationsskador: Brinelling från stötar under hantering
  • Förorening: Hårda partiklar som bäddas in i eller skadar bollens yta
  • Elektriska skador: Elektrisk ström som går genom lagret och skapar gropar
  • Falsk brinelling: Orolighet från vibrationer vid stillastående
  • Korrosion: Fukt- eller kemiska angrepp som skapar gropar i ytan

Förebyggande strategier

  • Använd högkvalitativa lager från välrenommerade tillverkare
  • Noggrann hantering under installationen
  • Effektiv kontamineringskontroll (tätningar, ren miljö)
  • Korrekt smörjning förhindrar korrosion
  • Elektrisk isolering för motorer med VFD-drivningar
  • Vibrationsisolering under lagring och transport

Även om BSF förekommer mindre ofta än BPFO eller BPFI, möjliggör förståelse av dess egenskaper fullständig lagerdiagnostik. Det distinkta FTF-sidbandsmönstret och potentialen för snabb progression när det väl är detekterat gör BSF till en viktig del av omfattande program för övervakning av lagertillstånd.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp