ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน

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: ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืนคืออะไร?

ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน (เรียกอีกอย่างว่าความถี่ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนหรือความถี่ลักษณะเฉพาะ) เป็นความถี่เฉพาะ การสั่นสะเทือน ความถี่ที่เกิดขึ้นเมื่อชิ้นส่วนกลิ้ง (ลูกบอลหรือลูกกลิ้ง) ในตลับลูกปืนเคลื่อนผ่านข้อบกพร่อง เช่น รอยแตก รอยกระเทาะ หรือหลุมบนรางลูกปืนหรือตัวชิ้นส่วนกลิ้งเอง ความถี่เหล่านี้สามารถคาดการณ์ได้ทางคณิตศาสตร์โดยอาศัยรูปทรงเรขาคณิตของตลับลูกปืนและความเร็วในการหมุนของเพลา ทำให้เป็นตัวบ่งชี้การวินิจฉัยที่มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการตรวจจับได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน.

การทำความเข้าใจและการระบุความถี่เหล่านี้ผ่าน vibration analysis ช่วยให้เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสามารถตรวจจับปัญหาตลับลูกปืนได้หลายเดือนก่อนที่จะปรากฏชัดผ่านอุณหภูมิที่สูงขึ้น เสียงรบกวน หรือความล้มเหลวร้ายแรง ช่วยให้สามารถบำรุงรักษาตามแผนและป้องกันการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง.

ความถี่ความผิดพลาดพื้นฐานสี่ประการ

ตลับลูกปืนลูกกลิ้งแต่ละอันมีความถี่ของข้อผิดพลาดที่เป็นลักษณะเฉพาะ 4 ประการ โดยแต่ละความถี่สอดคล้องกับประเภทข้อบกพร่องที่แตกต่างกัน:

1. BPFO – ความถี่ในการส่งบอล, วงนอก

อัตราที่ชิ้นส่วนกลิ้งผ่านจุดคงที่บนวงแหวนด้านนอก:

• ความหมายทางกายภาพ: หากมีข้อบกพร่องบนวงแหวนด้านนอก ชิ้นส่วนที่กลิ้งแต่ละชิ้นจะกระทบกับมันขณะผ่านไป ทำให้เกิดการกระทบซ้ำๆ
• ค่าทั่วไป: ความเร็วเพลา 3-5 เท่าสำหรับตลับลูกปืนส่วนใหญ่
• สูตร: BPFO = (N × n / 2) × (1 + (Bd/Pd) × cos β)
• ที่พบบ่อยที่สุด: ข้อบกพร่องของวงแหวนด้านนอกเป็นโหมดความล้มเหลวของตลับลูกปืนที่พบบ่อยที่สุด
• เอฟเฟกต์โซนโหลด: วงแหวนด้านนอกคงที่หมายถึงข้อบกพร่องอยู่ในตำแหน่งคงที่เมื่อเทียบกับโหลด

2. BPFI – ความถี่ในการส่งบอล, วงใน

อัตราที่ชิ้นส่วนกลิ้งผ่านจุดคงที่บนวงแหวนด้านใน:

• ความหมายทางกายภาพ: วงแหวนด้านในหมุนไปพร้อมกับเพลา ดังนั้นข้อบกพร่องบนวงแหวนด้านในจึงถูกกระแทกโดยชิ้นส่วนกลิ้งแต่ละชิ้นเมื่อผ่าน
• ค่าทั่วไป: ความเร็วเพลา 5-7 เท่าสำหรับตลับลูกปืนส่วนใหญ่
• สูตร: BPFI = (N × n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
• สูงกว่า BPFO: ความถี่จะสูงกว่า BPFO เสมอสำหรับตลับลูกปืนเดียวกัน
• แถบข้าง: เกือบจะแสดง 1× เสมอ แถบข้าง เนื่องจากการปรับโซนโหลด

3. BSF – ความถี่การหมุนลูกบอล

ความถี่ในการหมุนของชิ้นส่วนกลิ้งที่หมุนรอบแกนของตัวเอง:

• ความหมายทางกายภาพ: หากชิ้นส่วนกลิ้งมีข้อบกพร่อง จะส่งผลกระทบต่อการแข่งขันทั้งสองครั้งด้วยความถี่นี้
• ค่าทั่วไป: ความเร็วเพลา 1.5-3 เท่า
• สูตร: BSF = (Pd / Bd) × (n / 2) × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
• น้อยที่สุดที่พบ: ข้อบกพร่องขององค์ประกอบการกลิ้งเกิดขึ้นน้อยกว่าข้อบกพร่องของการแข่งขัน
• รูปแบบที่ซับซ้อน: ข้อบกพร่องติดต่อทั้งสองเผ่าพันธุ์ ทำให้เกิดลายเซ็นการสั่นสะเทือนที่ซับซ้อน

4. FTF – ความถี่รถไฟพื้นฐาน

ความถี่การหมุนของกรงลูกปืน (รีเทนเนอร์) :

• ความหมายทางกายภาพ: อัตราการหมุนของกรงที่ส่งชิ้นส่วนกลิ้งไปรอบๆ ตลับลูกปืน
• ค่าทั่วไป: ความเร็วเพลา 0.35-0.45 เท่า (แบบซับซิงโครนัส)
• สูตร: FTF = (n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
• ข้อบกพร่องของกรง: กรงที่สึกหรอหรือชำรุดจะกระตุ้นความถี่นี้
• ตัวบ่งชี้ความไม่เสถียร: อาจปรากฏขึ้นระหว่างความไม่เสถียรของโรเตอร์ที่เกิดจากตลับลูกปืนได้ด้วย

อธิบายตัวแปรสูตร

สูตรความถี่ความผิดพลาดใช้พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของตลับลูกปืนดังต่อไปนี้:

• เอ็น = จำนวนขององค์ประกอบการกลิ้ง (ลูกบอลหรือลูกกลิ้ง)
• n = ความถี่การหมุนของเพลา (Hz) หรือ ความเร็วรอบ (RPM)
• บีดี = เส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอลหรือลูกกลิ้ง
• พีดี = เส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ (เส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมที่ผ่านจุดศูนย์กลางของชิ้นส่วนกลิ้ง)
• เบต้า = มุมสัมผัส (มุมระหว่างทิศทางการรับน้ำหนักและแกนรับน้ำหนัก โดยทั่วไปคือ 0-40°)

ซอฟต์แวร์วิเคราะห์การสั่นสะเทือนส่วนใหญ่มีฐานข้อมูลตลับลูกปืนซึ่งมีพารามิเตอร์ที่คำนวณไว้ล่วงหน้าสำหรับโมเดลตลับลูกปืนหลายพันแบบ.

ความถี่ความผิดพลาดปรากฏในสเปกตรัมการสั่นสะเทือนอย่างไร

รูปลักษณ์พื้นฐาน

เมื่อตลับลูกปืนเกิดข้อบกพร่อง:

• จุดสูงสุดหลัก: ความถี่ของความผิดพลาดปรากฏเป็นจุดสูงสุดที่ชัดเจนใน สเปกตรัมความถี่
• ฮาร์โมนิกส์: ฮาร์มอนิกหลายตัว (2×, 3×, 4×) ของความถี่ความผิดพลาดปรากฏเมื่อข้อบกพร่องแย่ลง
• แถบข้าง: สำหรับข้อบกพร่องของวงแหวนด้านในและองค์ประกอบการกลิ้ง แถบข้าง 1× รอบความถี่ความผิดพลาดถือเป็นเรื่องปกติ
• การเจริญเติบโตของแอมพลิจูด: แอมพลิจูดความถี่ของความผิดพลาดจะเพิ่มขึ้นเมื่อข้อบกพร่องดำเนินไป

รูปแบบแถบด้านข้าง

แถบด้านข้างให้ข้อมูลการวินิจฉัยที่สำคัญ:

• ข้อบกพร่องภายในเผ่าพันธุ์: BPFI ที่มีแถบข้าง ±1×, ±2× (ข้อบกพร่องหมุนเข้า/ออกจากโซนโหลด)
• ข้อบกพร่องของเผ่าพันธุ์ภายนอก: BPFO อาจมีแถบข้าง 1× หากวงแหวนด้านนอกสามารถหมุนได้เล็กน้อย
• ข้อบกพร่องขององค์ประกอบการกลิ้ง: BSF ที่มีแถบข้างที่ระยะห่าง FTF (การมอดูเลตความถี่กรง)
• ระยะห่างของแถบข้าง: ระบุว่าส่วนประกอบใดมีข้อบกพร่อง

ระยะเริ่มต้นและระยะปลาย

• ระยะเริ่มต้น: ยอดเล็กๆ เหนือพื้นเสียงรบกวนเพียงเล็กน้อย อาจต้องใช้ การวิเคราะห์ซองจดหมาย เพื่อตรวจจับ
• ระยะปานกลาง: จุดสูงสุดที่ชัดเจนพร้อมฮาร์โมนิกและแถบข้างใน FFT มาตรฐาน
• ขั้นสูง: แอมพลิจูดสูงมาก ฮาร์มอนิกจำนวนมาก สัญญาณรบกวนแบนด์กว้างเพิ่มขึ้น
• ระยะท้าย: สเปกตรัมกลายเป็นความโกลาหลพร้อมกับพื้นเสียงรบกวนที่สูงขึ้นและจุดสูงสุดจำนวนมาก

เทคนิคการตรวจจับ

การวิเคราะห์ FFT มาตรฐาน

• Calculate เอฟเอฟที ของสัญญาณการสั่นสะเทือน
• มองหาจุดสูงสุดที่ความถี่แบริ่งที่คำนวณไว้
• มีประสิทธิภาพสำหรับข้อบกพร่องระดับปานกลางถึงขั้นสูง
• อาจพลาดข้อบกพร่องในระยะเริ่มต้นที่ฝังอยู่ในเสียงรบกวน

การวิเคราะห์ซองจดหมาย (มีประสิทธิผลสูงสุด)

การวิเคราะห์ซองจดหมาย (การดีมอดูเลต) เป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการตรวจจับข้อบกพร่องของตลับลูกปืน:

• กรองการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำและพลังงานสูง (จากความไม่สมดุล ฯลฯ)
• เน้นการกระแทกความถี่สูงจากข้อบกพร่องของตลับลูกปืน
• สามารถตรวจจับข้อบกพร่องได้เร็วกว่า FFT มาตรฐาน 6-12 เดือน
• สเปกตรัมซองจดหมายแสดงความถี่และรูปแบบความผิดพลาดอย่างชัดเจน

เทคนิคโดเมนเวลา

• วิธีกระตุ้นไฟฟ้า (SPM): ตรวจจับพลังงานกระแทกจากข้อบกพร่อง
• ปัจจัยยอด: อัตราส่วนของจุดสูงสุดต่อ RMS เพิ่มขึ้นเมื่อมีผลกระทบ
• ความโด่ง: การวัดทางสถิติของความหุนหันพลันแล่นที่ไวต่อความเสียหายจากการรับน้ำหนักในระยะเริ่มต้น

การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ

ขั้นตอนการวินิจฉัย

1. ระบุทิศทาง: กำหนดรุ่นและตำแหน่งของตลับลูกปืน
2. คำนวณความถี่: ใช้รูปทรงของตลับลูกปืนเพื่อคำนวณ BPFO, BPFI, BSF, FTF (หรือค้นหาในฐานข้อมูล)
3. รวบรวมข้อมูลการสั่นสะเทือน: วัดที่ตัวเรือนลูกปืนด้วย เครื่องวัดความเร่ง
4. วิเคราะห์สเปกตรัม: ค้นหาความถี่ที่คำนวณได้ใน FFT หรือสเปกตรัมซองจดหมาย
5. ยืนยันการวินิจฉัย: ตรวจสอบฮาร์โมนิกและแถบข้างที่สอดคล้องกับประเภทข้อบกพร่อง
6. ประเมินความรุนแรง: แอมพลิจูดและเนื้อหาฮาร์มอนิกบ่งชี้ระยะความก้าวหน้าของข้อบกพร่อง
7. แผนการดำเนินการ: กำหนดการเปลี่ยนตลับลูกปืนตามความรุนแรงและความสำคัญของอุปกรณ์

ตัวอย่างการวินิจฉัย

มอเตอร์ที่มีตลับลูกปืน SKF 6308 ทำงานที่ 1800 รอบต่อนาที (30 เฮิรตซ์):

• ความถี่ที่คำนวณได้: BPFO = 107 เฮิรตซ์, BPFI = 173 เฮิรตซ์, BSF = 71 เฮิรตซ์, FTF = 12 เฮิรตซ์
• สังเกตได้ใน Envelope Spectrum: พีคที่ 173 เฮิรตซ์ พร้อมฮาร์โมนิกที่ 346 เฮิรตซ์, 519 เฮิรตซ์
• แถบข้าง: แถบข้าง ±30 Hz สูงสุดประมาณ 173 Hz
• การวินิจฉัย: ได้รับการยืนยันข้อบกพร่องของการแข่งขันภายใน (BPFI ที่มีแถบข้าง 1×)
• การกระทำ: กำหนดการเปลี่ยนตลับลูกปืนภายใน 2-4 สัปดาห์ ขึ้นอยู่กับขนาด

ความสำคัญของการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

• การเตือนล่วงหน้า: ตรวจจับข้อบกพร่อง 6-24 เดือนก่อนเกิดความล้มเหลว
• การวินิจฉัยเฉพาะ: ระบุชิ้นส่วนตลับลูกปืนที่เสียหาย
• การติดตามแนวโน้ม: ติดตามแอมพลิจูดความถี่ความผิดพลาดเพื่อคาดการณ์อายุการใช้งานที่เหลืออยู่
• การบำรุงรักษาตามแผน: กำหนดการเปลี่ยนทดแทนในช่วงเวลาที่สะดวก
• ป้องกันความเสียหายรอง: เปลี่ยนตลับลูกปืนก่อนที่ความล้มเหลวร้ายแรงจะทำให้เพลา ตัวเรือน หรือส่วนประกอบอื่นๆ เสียหาย
• ประหยัดต้นทุน: หลีกเลี่ยงการซ่อมแซมฉุกเฉิน การสูญเสียการผลิต และความเสียหายเพิ่มเติม

ความถี่ของข้อบกพร่องของตลับลูกปืนเป็นหนึ่งในเครื่องมือวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ความสามารถในการคาดการณ์ทางคณิตศาสตร์ ผสานกับเทคนิคการวิเคราะห์ซองจดหมายที่ทันสมัย ช่วยให้สามารถตรวจจับข้อบกพร่องของตลับลูกปืนได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับอุปกรณ์หมุน.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก