ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความถี่ในการส่งบอลของ BPFO – วงนอก

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: BPFO คืออะไร?

สมาคมป้องกันประเทศ (BPFO) (ความถี่ในการส่งบอล, วงนอก) เป็นหนึ่งในสี่ปัจจัยพื้นฐาน ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน ซึ่งระบุอัตราที่ลูกกลิ้ง (ลูกบอลหรือลูกกลิ้ง) เคลื่อนผ่านจุดบกพร่องที่อยู่บนวงแหวนด้านนอกของตลับลูกปืนลูกกลิ้ง เมื่อเกิดการแตก ร้าว หลุม หรือข้อบกพร่องอื่นๆ บนวงแหวนด้านนอก ลูกกลิ้งแต่ละชิ้นจะกระทบกับจุดบกพร่องนั้นขณะเคลื่อนผ่าน ก่อให้เกิดแรงกระแทกซ้ำๆ ที่ก่อให้เกิด การสั่นสะเทือน ที่ความถี่ BPFO.

BPFO เป็นความถี่ของตลับลูกปืนที่สำคัญที่สุดในการวินิจฉัย เนื่องจากข้อบกพร่องที่วงแหวนด้านนอกเป็นประเภทของความล้มเหลวของตลับลูกปืนที่พบบ่อยที่สุด คิดเป็นประมาณ 40% ของความล้มเหลวของตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งทั้งหมด การตรวจจับจุดสูงสุดของ BPFO ในสเปกตรัมการสั่นสะเทือนช่วยให้สามารถระบุปัญหาวงแหวนด้านนอกได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ก่อนที่ตลับลูกปืนจะล้มเหลว.

การคำนวณทางคณิตศาสตร์

สูตร

BPFO คำนวณโดยใช้รูปทรงของตลับลูกปืนและความเร็วเพลา:

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

ตัวแปร

• เอ็น = จำนวนของลูกกลิ้ง (ลูกบอลหรือลูกกลิ้ง) ในตลับลูกปืน
• n = ความถี่การหมุนของเพลา (Hz) หรือ ความเร็ว (RPM/60)
• บีดี = เส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอลหรือลูกกลิ้ง
• พีดี = เส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ (เส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมที่ผ่านศูนย์กลางของชิ้นส่วนกลิ้ง)
• เบต้า = มุมสัมผัส (โดยทั่วไป 0° สำหรับตลับลูกปืนแบบเรเดียล 15-40° สำหรับการสัมผัสเชิงมุม)

การประมาณแบบง่าย

สำหรับตลับลูกปืนมุมสัมผัสศูนย์ (β = 0°):

• BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
• สำหรับตลับลูกปืนทั่วไปที่มี Bd/Pd ≈ 0.2 จะให้ BPFO ≈ 0.6 × N × n
• กฎหลัก: BPFO ≈ 60% ของ (จำนวนลูกบอล × ความถี่เพลา)

ค่าทั่วไป

• สำหรับตลับลูกปืนที่มีลูกกลิ้ง 8-12 ชิ้น: BPFO โดยทั่วไปจะมีความเร็วเพลา 3-5 เท่า
• ตัวอย่าง: ตลับลูกปืน 10 ลูก ที่ความเร็ว 1,800 รอบต่อนาที (30 เฮิรตซ์) → BPFO ≈ 107 เฮิรตซ์ (ความเร็วเพลา 3.6 เท่า)

กลไกทางกายภาพ

เหตุใดข้อบกพร่องทางเชื้อชาติภายนอกจึงก่อให้เกิด BPFO

วงแหวนด้านนอกจะอยู่กับที่ในตลับลูกปืนส่วนใหญ่ โดยยึดไว้ในตัวเรือน:

1. มีข้อบกพร่อง (แตก หลุม) อยู่ที่ตำแหน่งคงที่บนวงแหวนด้านนอก
2. เมื่อกรงหมุน มันจะพาชิ้นส่วนกลิ้งไปรอบๆ ตลับลูกปืน
3. แต่ละองค์ประกอบกลิ้งจะเคลื่อนผ่านตำแหน่งที่มีข้อบกพร่องตามลำดับ
4. เมื่อลูกบอลกระทบกับจุดบกพร่อง จะเกิดการกระทบเล็กน้อยหรือ "คลิก"
5. ด้วยองค์ประกอบกลิ้ง N ชิ้น ข้อบกพร่องจะถูกกระแทก N ครั้งต่อการหมุนกรงหนึ่งครั้ง
6. เนื่องจากกรงหมุนด้วยความเร็วเพลาประมาณ 0.4 เท่า และลูกบอลแต่ละลูกกระทบหนึ่งครั้งต่อการหมุนกรง อัตราการกระทบรวม = N × ความถี่กรง ≈ BPFO

ลักษณะการกระแทก

• ผลกระทบแต่ละครั้งจะสั้น (ระยะเวลาไมโครวินาที)
• ผลกระทบเกิดขึ้นเป็นระยะๆ ตามความถี่ BPFO
• พลังงานการกระแทกกระตุ้นการสั่นพ้องความถี่สูงในโครงสร้างลูกปืน
• ธรรมชาติที่เกิดซ้ำทำให้เกิดจุดสูงสุดของสเปกตรัมที่ชัดเจน

ลายเซ็นการสั่นสะเทือนใน Spectra

ในสเปกตรัม FFT มาตรฐาน

• จุดสูงสุดหลัก: ที่ความถี่ BPFO
• ฮาร์โมนิกส์: ที่ 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (บ่งชี้ความรุนแรงของข้อบกพร่อง)
• แถบข้าง: อาจมีแถบข้าง ±1× หากวงแหวนด้านนอกสามารถหมุนได้เล็กน้อยหรือเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโซนโหลด
• แอมพลิจูด: เพิ่มขึ้นเมื่อข้อบกพร่องแพร่กระจาย

ในสเปกตรัมซองจดหมาย

• จุดสูงสุดของ BPFO ชัดเจนและมีแอมพลิจูดสูงกว่าใน FFT มาตรฐานมาก
• ฮาร์มอนิกส์แสดงอย่างเด่นชัด
• สามารถตรวจพบได้ในระยะเริ่มต้น (ตรวจพบข้อบกพร่องได้เร็วกว่าหลายเดือน)
• การรบกวนจากการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำน้อยลง

ความก้าวหน้าของแอมพลิจูดโดยทั่วไป

• จุดเริ่มต้น: 0.1-0.5 กรัม (ซอง) แทบจะตรวจไม่พบ
• แต่แรก: 0.5-2 กรัม พีค BPFO ที่ชัดเจนพร้อมฮาร์มอนิก 1-2
• ปานกลาง: 2-10 กรัม ฮาร์มอนิกหลายตัว แถบข้างปรากฏขึ้น
• ขั้นสูง: >10 กรัม, ฮาร์มอนิกจำนวนมาก, พื้นเสียงรบกวนสูง

เหตุใดข้อบกพร่องทางเชื้อชาติภายนอกจึงพบได้บ่อยที่สุด

ความล้มเหลวของเผ่าพันธุ์ภายนอกมีสาเหตุหลายประการดังนี้:

ความเข้มข้นของโหลด

• ในการวางแนวเพลาแนวนอนทั่วไป โซนโหลดจะอยู่ที่ด้านล่าง
• รางด้านนอกที่ด้านล่างรับภาระส่วนใหญ่
• การโหลดส่วนวงแหวนด้านนอกเดียวกันอย่างต่อเนื่องทำให้ความเหนื่อยล้าเพิ่มขึ้น
• วงแหวนด้านในหมุนกระจายภาระไปทั่วทั้งเส้นรอบวง

ความเครียดในการติดตั้ง

• วงแหวนด้านนอกที่กดเข้าไปในตัวเรือนอาจได้รับความเสียหายจากการติดตั้ง
• การรบกวนทำให้เกิดความเค้นตกค้าง
• การติดตั้งที่ไม่เหมาะสม (การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง การง้าง) จะทำให้วงแหวนด้านนอกเสียหาย

ผลกระทบจากการปนเปื้อน

• อนุภาคเข้าสู่แบริ่งที่วงแหวนด้านนอก
• การปนเปื้อนกระจุกตัวอยู่ในบริเวณรอบนอก
• อนุภาคฝังอยู่ในวัสดุด้านนอกที่อ่อนนุ่มกว่า

ความสำคัญของการวินิจฉัย

ความมั่นใจในการวินิจฉัยสูง

BPFO เป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้การวินิจฉัยที่เชื่อถือได้มากที่สุด:

• ความถี่สามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำและมีลักษณะเฉพาะสำหรับตลับลูกปืนแต่ละประเภท
• ไม่น่าจะสับสนกับความถี่ของเครื่องจักรอื่น
• รูปแบบความก้าวหน้าที่ชัดเจนเมื่อข้อบกพร่องแย่ลง
• ความสัมพันธ์ที่เข้าใจกันดีระหว่างแอมพลิจูดและขนาดข้อบกพร่อง

การประเมินความรุนแรง

• จำนวนฮาร์มอนิกส์: ฮาร์โมนิกส์มากขึ้น = ข้อบกพร่องขั้นสูงมากขึ้น
• แอมพลิจูดสูงสุด: ยิ่งแอมพลิจูดสูง = พื้นที่ข้อบกพร่องมีขนาดใหญ่ขึ้น
• การมีอยู่ของแถบข้าง: แถบข้างที่กว้างขวางบ่งชี้การมอดูเลต ซึ่งมักเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของโซนโหลด
• พื้นเสียง: พื้นเสียงที่ยกสูงขึ้นบ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพของพื้นผิวอย่างกว้างขวาง

ความสัมพันธ์กับความถี่แบริ่งอื่น ๆ

BPFO เทียบกับ BPFI

• BPFI (วงแหวนด้านใน) มักจะมีความถี่สูงกว่า BPFO เสมอสำหรับตลับลูกปืนเดียวกัน
• อัตราส่วนทั่วไป: BPFI/BPFO ≈ 1.6-1.8
• หากมีทั้งสองอย่าง แสดงว่ามีความบกพร่องหลายประการ (ความล้มเหลวขั้นสูง)
• BPFO พบได้บ่อยในระยะแรก BPFI อาจพัฒนาเป็นความเสียหายรอง

แถบข้างที่ความเร็ว 1×

• ในขณะที่วงแหวนด้านนอกอยู่นิ่ง อาจมีการเคลื่อนไหวเล็กน้อย
• ตลับลูกปืนที่หลวมทำให้วงแหวนด้านนอกเลื่อนหรือหมุนเล็กน้อย
• การเปลี่ยนแปลงโซนโหลดเมื่อวงโคจรของโรเตอร์สร้างการปรับแอมพลิจูด
• ผลลัพธ์ในแถบข้าง ±1× รอบจุดสูงสุด BPFO

กลยุทธ์การติดตามผลเชิงปฏิบัติ

การติดตามตามปกติ

• การวิเคราะห์ซองจดหมายรายเดือนหรือรายไตรมาสที่ตำแหน่งแบริ่งแต่ละแห่ง
• การตรวจจับจุดสูงสุดและแนวโน้ม BPFO อัตโนมัติ
• ตั้งสัญญาณเตือนไว้ที่แอมพลิจูดพื้นฐาน 2-3 เท่า
• ข้อมูลประวัติแนวโน้มเพื่อคาดการณ์เวลาความล้มเหลว

การทดสอบยืนยัน

เมื่อตรวจพบ BPFO:

• ตรวจสอบความถี่ให้ตรงกับค่าที่คำนวณได้ (ภายใน ±5%)
• ตรวจสอบฮาร์โมนิกส์ (2×BPFO, 3×BPFO)
• มองหารูปแบบแถบข้างที่มีลักษณะเฉพาะ
• เปรียบเทียบกับตลับลูกปืนอื่นในเครื่องเดียวกัน (ควรเป็นตลับลูกปืนที่ชำรุดเท่านั้น)
• เพิ่มความถี่ในการตรวจติดตามเป็นรายสัปดาห์หรือรายวัน

การตรวจจับและการติดตาม BPFO ถือเป็นหนึ่งในการประยุกต์ใช้การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ ช่วยป้องกันความเสียหายของตลับลูกปืน และช่วยให้สามารถใช้กลยุทธ์การเปลี่ยนทดแทนตามเงื่อนไขได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทั้งความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และต้นทุนการบำรุงรักษา.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก