ทำความเข้าใจ BSF – ความถี่การหมุนลูกบอล

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: BSF คืออะไร?

บีเอสเอฟ (ความถี่การหมุนของลูกบอล หรือเรียกอีกอย่างว่าความถี่การหมุนขององค์ประกอบการกลิ้ง) เป็นหนึ่งในสี่ความถี่พื้นฐาน ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน ซึ่งแสดงถึงความเร็วในการหมุนของลูกกลิ้ง (ลูกบอลหรือลูกกลิ้ง) ที่หมุนรอบแกนของมันเอง เมื่อลูกกลิ้งมีข้อบกพร่องที่พื้นผิว เช่น การแตก ร้าว หรือสิ่งเจือปน ข้อบกพร่องนั้นจะกระทบทั้งวงแหวนด้านในและด้านนอกสองครั้งต่อการหมุนรอบของลูกกลิ้ง ทำให้เกิดการกระแทกเป็นระยะที่ความถี่ BSF.

BSF เป็นความถี่ที่พบได้น้อยที่สุดในบรรดาความถี่ของตลับลูกปืนทั้งสี่ เนื่องจากข้อบกพร่องของชิ้นส่วนลูกปืนนั้นพบได้ค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับข้อบกพร่องของชุดลูกปืน โดยคิดเป็นประมาณ 10-15% ของความเสียหายของตลับลูกปืน อย่างไรก็ตาม เมื่อพบ BSF จะทำให้เกิดลักษณะเฉพาะและซับซ้อน การสั่นสะเทือน ลายเซ็นที่สามารถระบุได้ด้วยความรอบคอบ vibration analysis.

การคำนวณทางคณิตศาสตร์

สูตร

BSF คำนวณโดยใช้รูปทรงของตลับลูกปืนและความเร็วเพลา:

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

ตัวแปร

• พีดี = เส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ (เส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมที่ผ่านศูนย์กลางของชิ้นส่วนกลิ้ง)
• บีดี = เส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอลหรือลูกกลิ้ง
• n = ความถี่การหมุนของเพลา (Hz) หรือ ความเร็ว (RPM/60)
• เบต้า = มุมสัมผัส

แบบฟอร์มย่อ

สำหรับตลับลูกปืนมุมสัมผัสศูนย์ (β = 0°):

• BSF ≈ (Pd / 2×Bd) × n × [1 – (Bd/Pd)²]
• สำหรับตลับลูกปืนทั่วไปที่มี Bd/Pd ≈ 0.2 จะให้ BSF ≈ 2.4 × n
• กฎหลัก: BSF โดยทั่วไปจะมีความเร็วเพลา 2-3 เท่า

ค่าทั่วไป

• โดยทั่วไป BSF จะมีความเร็วเพลาตั้งแต่ 1.5× ถึง 3×
• ต่ำกว่าทั้งสอง บีพีเอฟไอ and สมาคมป้องกันประเทศ (BPFO)
• สูงกว่า เอฟทีเอฟ (ความถี่กรง)
• ตัวอย่าง: ตลับลูกปืนที่ 1800 รอบต่อนาที (30 เฮิรตซ์) → BSF ≈ 71 เฮิรตซ์ (ความเร็วเพลา 2.4 เท่า)

กลไกทางกายภาพ

การหมุนขององค์ประกอบกลิ้ง

การทำความเข้าใจ BSF จำเป็นต้องสร้างภาพการเคลื่อนที่ขององค์ประกอบการกลิ้ง:

1. องค์ประกอบการกลิ้งจะโคจรรอบลูกปืนที่ความถี่กรง (~0.4× ความเร็วเพลา)
2. พร้อมกันนั้นยังหมุนรอบแกนของตัวเองที่ BSF
3. อัตราการหมุนขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางสนามต่อเส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอล
4. การหมุนที่สมบูรณ์แต่ละครั้งจะนำความบกพร่องมาสู่ทั้งสองเผ่าพันธุ์

ผลกระทบสองเท่าต่อการปฏิวัติ

ข้อบกพร่องบนชิ้นส่วนกลิ้งทำให้เกิดรูปแบบที่ไม่ซ้ำใคร:

• ผลกระทบครั้งแรก: ความบกพร่องโจมตีเผ่าพันธุ์ภายใน
• ครึ่งปฏิวัติต่อมา: ข้อบกพร่องเดียวกัน (ตอนนี้หมุน 180°) เกิดขึ้นกับวงแหวนด้านนอก
• ผลลัพธ์: สองครั้งต่อการหมุนรอบลูกบอล = 2×BSF
• ความถี่ที่สังเกตได้จริง: มักพบจุดสูงสุดทั้งที่ BSF และ 2×BSF

การปรับความถี่โดยกรง

ความซับซ้อนเพิ่มเติมเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ในวงโคจรขององค์ประกอบการกลิ้ง:

• ลูกบอลที่ชำรุดจะผ่านโซนโหลดหนึ่งครั้งต่อการหมุนของกรง
• ความรุนแรงของแรงกระแทกปรับได้ตามการรับน้ำหนัก (สูงในโซนรับน้ำหนัก ต่ำในที่อื่น)
• สร้างแถบด้านข้างที่ เอฟทีเอฟ ระยะห่าง (ความถี่กรง)
• รูปแบบแถบข้าง: BSF ± n×FTF โดยที่ n = 1, 2, 3…

ลายเซ็นการสั่นสะเทือน

ลักษณะสเปกตรัม

• จุดสูงสุดหลัก: ที่ความถี่ BSF หรือ 2×BSF
• แถบข้าง FTF: เว้นระยะห่างที่ช่วงความถี่กรง (ไม่เหมือนกับแถบข้าง 1× ของ BPFI)
• ฮาร์มอนิกหลายตัว: 2×BSF, 3×BSF มักมีอยู่
• รูปแบบที่ซับซ้อน: ซับซ้อนกว่ารูปแบบความบกพร่องทางเชื้อชาติ
• แอมพลิจูดตัวแปร: อาจมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการวัดเนื่องจากตำแหน่งของลูกบอลที่ชำรุดในโซนโหลดเปลี่ยนแปลง

สเปกตรัมซองจดหมาย

การวิเคราะห์ซองจดหมาย มีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจจับ BSF:

• จุดสูงสุดของ BSF มักจะชัดเจนกว่าในซองมากกว่า FFT มาตรฐาน
• โครงสร้างแถบข้าง FTF มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น
• สามารถตรวจจับได้ในระยะเริ่มต้นก่อนที่จะพบจุดสูงสุดในสเปกตรัมมาตรฐาน

เหตุใดข้อบกพร่องขององค์ประกอบการกลิ้งจึงเกิดขึ้นน้อยลง

ปัจจัยหลายประการทำให้ข้อบกพร่องของชิ้นส่วนกลิ้งเกิดขึ้นค่อนข้างน้อย:

การกระจายโหลด

• ชิ้นส่วนกลิ้งหมุนกระจายน้ำหนักและการสึกหรอไปทั่วพื้นผิว
• การแข่งขัน (โดยเฉพาะการแข่งขันภายนอก) มีโซนโหลดที่กระจุกตัวกัน
• การกระจายแรงเครียดที่สม่ำเสมอมากขึ้นช่วยชะลอความล้าของชิ้นส่วนกลิ้ง

คุณภาพการผลิต

• ลูกบอลและลูกกลิ้งโดยทั่วไปได้รับการควบคุมคุณภาพสูงสุด
• วัสดุแข็งกว่าและมีพื้นผิวที่เรียบเนียนกว่าตลับลูกปืนหลายๆ ชนิด
• มีโอกาสเกิดข้อบกพร่องทางวัสดุน้อยลง

รูปแบบความเครียด

• แรงกดสัมผัสแบบกลิ้งกระจายไปทั่วพื้นผิว
• การแข่งขันจะประสบกับความเครียดจากการสัมผัสเฮิรตซ์สูงสุดที่สูงกว่า
• ขอบและมุมของการแข่งขันมีแนวโน้มที่จะเกิดความเครียดจากการมีสมาธิมากขึ้น

ความท้าทายในการวินิจฉัย

ความซับซ้อน

• ลายเซ็น BSF มีความซับซ้อนมากกว่าข้อบกพร่องของเผ่าพันธุ์เนื่องจากแถบด้านข้าง FTF
• อาจสับสนกับความถี่ของเครื่องจักรอื่นได้
• แอมพลิจูดที่แปรผันทำให้การกำหนดแนวโน้มทำได้ยากขึ้น
• ลูกบอลที่ชำรุดหลายลูกสร้างลายเซ็นที่ทับซ้อนกัน

ความยากลำบากในการตรวจจับ

• บางครั้งจุดสูงสุดของ BSF อาจมีแอมพลิจูดต่ำกว่าจุดสูงสุดของข้อบกพร่องของเผ่าพันธุ์สำหรับขนาดข้อบกพร่องที่คล้ายกัน
• ความถี่อาจอยู่ในช่วงเดียวกับส่วนประกอบเครื่องจักรอื่น
• จำเป็นต้องมีประสบการณ์ในการแยกแยะรูปแบบ BSF จากข้อบกพร่องทางเชื้อชาติ

การวินิจฉัยเชิงปฏิบัติ

ขั้นตอนการยืนยัน

1. คำนวณ BSF: จากข้อมูลจำเพาะของตลับลูกปืน
2. มองหา BSF Peak: ค้นหาสเปกตรัมซองจดหมายที่ความถี่ที่คำนวณได้
3. ตรวจสอบ 2×BSF: มักจะแข็งแกร่งกว่า BSF พื้นฐาน
4. ตรวจสอบแถบด้านข้าง FTF: มองหาแถบข้างที่ระยะห่างความถี่กรง (ไม่ใช่ระยะห่าง 1×)
5. ความแปรปรวนของแอมพลิจูด: แอมพลิจูด BSF อาจแตกต่างกันระหว่างการวัด (ลักษณะของข้อบกพร่องของลูกบอล)
6. การกำจัด: ตัดสินใจออก BPFI และ BPFO ก่อนสรุป BSF

เมื่อลูกบอลหลายลูกเสีย

• ลูกบอลที่แตกออกหลายลูกสร้างรูปแบบการทับซ้อนกันที่ซับซ้อน
• ยอด BSF อาจขยายหรือแสดงความถี่ใกล้เคียงหลายความถี่
• บ่งชี้ถึงการเสื่อมสภาพของตลับลูกปืนขั้นสูง
• แนะนำให้เปลี่ยนทันที

สาเหตุและการป้องกัน

สาเหตุทั่วไปของข้อบกพร่องขององค์ประกอบการกลิ้ง

• สิ่งที่รวมวัสดุ: ช่องว่างภายในหรือวัสดุแปลกปลอมในลูกบอล/ลูกกลิ้ง
• ความเสียหายจากการติดตั้ง: การกัดกร่อนจากแรงกระแทกระหว่างการจัดการ
• การปนเปื้อน: อนุภาคแข็งฝังตัวหรือทำลายพื้นผิวลูกบอล
• ความเสียหายจากไฟฟ้า: กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตลับลูกปืนทำให้เกิดหลุม
• การบริเนลลิ่งเท็จ: ความกังวลจากแรงสั่นสะเทือนขณะอยู่นิ่ง
• การกัดกร่อน: ความชื้นหรือสารเคมีกัดกร่อนทำให้เกิดหลุมบนพื้นผิว

กลยุทธ์การป้องกัน

• ใช้ตลับลูกปืนคุณภาพสูงจากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง
• การจัดการอย่างระมัดระวังระหว่างการติดตั้ง
• การควบคุมการปนเปื้อนที่มีประสิทธิภาพ (ซีล สิ่งแวดล้อมที่สะอาด)
• การหล่อลื่นที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการกัดกร่อน
• ฉนวนไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์ที่มีไดรฟ์ VFD
• การแยกการสั่นสะเทือนระหว่างการจัดเก็บและการขนส่ง

แม้ว่า BSF จะพบได้น้อยกว่า BPFO หรือ BPFI แต่การทำความเข้าใจคุณลักษณะของ BSF ช่วยให้สามารถวินิจฉัยโรคตลับลูกปืนได้อย่างครอบคลุม รูปแบบแถบข้าง FTF ที่โดดเด่นและศักยภาพในการวินิจฉัยโรคอย่างรวดเร็วเมื่อตรวจพบ ทำให้ BSF เป็นส่วนสำคัญของโปรแกรมตรวจสอบสภาพตลับลูกปืนอย่างครอบคลุม.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก