การวินิจฉัยข้อบกพร่องของตลับลูกปืน
1. ลักษณะของข้อบกพร่องของตลับลูกปืน
ตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในเครื่องจักรหมุนส่วนใหญ่ แต่ก็เป็นจุดที่มักเกิดการเสียหายได้เช่นกัน ตลับลูกปืนทั่วไปประกอบด้วยวงแหวนด้านนอก วงแหวนด้านใน ชุดลูกบอลหรือลูกกลิ้ง และกรงสำหรับรักษาระยะห่าง "ข้อบกพร่อง" คือข้อบกพร่องในระดับจุลภาคหรือมหภาค เช่น รอยแตก รอยแยก หรือหลุม บนพื้นผิวเหล่านี้
เมื่อชิ้นส่วนกลิ้งเคลื่อนผ่านจุดบกพร่อง จะเกิดแรงกระแทกความถี่สูงเล็กน้อยหรือที่เรียกว่า "คลิก" แม้ว่าแรงกระแทกเพียงครั้งเดียวจะมีพลังงานต่ำ แต่แรงกระแทกเหล่านี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ กัน การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการตรวจจับแรงกระแทกที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เป็นระยะๆ ได้นานก่อนที่ลูกปืนจะเริ่มร้อนเกินไปหรือมีเสียงดัง
2. ความถี่ความผิดพลาดพื้นฐานสี่ประการ
กุญแจสำคัญในการวินิจฉัยข้อบกพร่องของตลับลูกปืนคือการรู้ว่าสำหรับรูปทรงและความเร็วรอบของตลับลูกปืนที่กำหนด แรงกระแทกจะเกิดขึ้นที่ความถี่เฉพาะเจาะจงที่คาดการณ์ได้ ซึ่งเรียกว่าความถี่ความผิดพลาดพื้นฐาน (Fundamental Fault Frequency):
- BPFO (ความถี่ในการส่งบอล, วงนอก): อัตราที่ชิ้นส่วนกลิ้งผ่านจุดเดียวบนวงแหวนด้านนอก นี่คือความถี่ของข้อบกพร่องของตลับลูกปืนที่พบบ่อยที่สุด
- BPFI (ความถี่ในการส่งบอล, วงใน): อัตราที่ชิ้นส่วนกลิ้งผ่านจุดเดียวบนวงแหวนชั้นใน เนื่องจากวงแหวนชั้นในกำลังหมุน ความถี่นี้จึงสูงกว่า BPFO
- BSF (ความถี่การหมุนลูกบอล): ความถี่ที่ชิ้นส่วนกลิ้งหมุนรอบแกนของตัวเอง
- FTF (ความถี่รถไฟพื้นฐาน): ความถี่การหมุนของกรงลูกปืน นี่เป็นความถี่ที่ต่ำมาก โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 0.5 เท่าของ ความเร็วในการวิ่ง.
ความถี่เหล่านี้สามารถคำนวณได้จากขนาดของตลับลูกปืน (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์และเส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอล) และความเร็วในการหมุนของเพลา โดยทั่วไปซอฟต์แวร์วิเคราะห์การสั่นสะเทือนจะมีฐานข้อมูลตลับลูกปืนขนาดใหญ่และสามารถคำนวณความถี่เหล่านี้ได้โดยอัตโนมัติ
3. ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนปรากฏในสเปกตรัมอย่างไร
เมื่อมีข้อบกพร่องของตลับลูกปืน ความถี่ของข้อผิดพลาดจะปรากฏใน FFT spectrum ในรูปแบบที่เป็นลักษณะเฉพาะ:
- จุดสูงสุดความถี่สูง: ความถี่ของความผิดพลาดเอง (เช่น BPFO) จะปรากฏเป็นจุดสูงสุดในช่วงความถี่สูงของสเปกตรัม
- ฮาร์โมนิกส์: มักจะมีฮาร์มอนิก (ทวีคูณ) หลายตัวของความถี่ความผิดพลาด
- แถบข้าง: นี่คือเครื่องหมายวินิจฉัยที่สำคัญ ความถี่สูงสุดของข้อบกพร่องของตลับลูกปืนมักจะมีแถบด้านข้างที่เว้นระยะห่าง 1 เท่าของความเร็วในการทำงาน ตัวอย่างเช่น จุดสูงสุดของ BPFO ที่มีแถบด้านข้าง 1 เท่า ถือเป็นสัญญาณทั่วไปของข้อบกพร่องที่วงแหวนรอบนอก ข้อบกพร่องที่วงแหวนรอบใน (BPFI) มักจะมีแถบด้านข้าง 1 เท่า เนื่องจากข้อบกพร่องดังกล่าวหมุนเข้าและออกจากบริเวณรับน้ำหนักของเครื่องจักร
ในระยะเริ่มแรก จุดสูงสุดเหล่านี้อาจถูกฝังอยู่ในสัญญาณรบกวนพื้นสเปกตรัม นี่คือเหตุผลที่มักใช้เทคนิคเฉพาะทางในการตรวจจับ
4. การวิเคราะห์ซองจดหมาย เพื่อการตรวจจับในระยะเริ่มต้น
การวิเคราะห์ซองจดหมาย (หรือที่เรียกว่าดีมอดูเลชัน) เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการตรวจจับข้อบกพร่องของตลับลูกปืนในระยะเริ่มต้น เป็นวิธีการประมวลผลสัญญาณที่กรองการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำและพลังงานสูง (จากความไม่สมดุล ฯลฯ) และมุ่งเน้นเฉพาะผลกระทบความถี่สูงและพลังงานต่ำที่เกิดจากข้อบกพร่องของตลับลูกปืน
สเปกตรัมซองจดหมายนั้น "สะอาด" มากและแสดงความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืนและฮาร์มอนิกได้อย่างชัดเจน ช่วยให้ตรวจจับได้หลายเดือนหรือหลายปีก่อนที่ตลับลูกปืนจะเสียหาย