FTF'yi Anlamak — Temel Tren Sıklığı
FTF (Temel Tren Frekansı — kafes frekansı veya tutucu frekansı olarak da bilinir) dört temel frekanstan biridir rulman arıza frekansları. Bu, rulman kafesinin (yuvarlanma elemanlarını yerinde tutan ve aralıklarını eşit tutan ayırıcı veya tutucu) dönme hızını ifade eder. Kafes, yuvarlanma elemanlarını da beraberinde taşıyarak rulman etrafında döner ve tüm yuvarlanma elemanlarının yuvarlanma yolları etrafında bir tur atması için gereken sürede bir tur tamamlar. FTF, dört rulman frekansı arasında en düşük olanıdır — tipik olarak şaft hızının 0,35× ila 0,48×'i kadardır ve bu nedenle her zaman alt-eşzamanlı. Her ne kadar kafes kusurları nadir görülse de, FTF, bu kusurları ortaya çıkaran modülasyon frekansı nedeniyle tanı açısından önemlidir yan bantlar diğer taşıyıcı frekansların çevresinde, özellikle BSF.
1. Tanım: FTF'nin Anlamı
Her rulman, bilyeleri veya makaraları ceplerinde tutan ve bunları iç ve dış yuvarlak halkalar arasındaki halka boşluğunda yönlendiren bir kafese sahiptir. İç yuvarlak halka mil ile birlikte dönerken, yuvarlanma elemanlarını da beraberinde sürükler ve kafes, bu elemanların toplam yörünge hızında hareket eder. Bu yörünge hızı, sabit dış yuvanın (sıfır) ve dönen iç yuvanın (mil hızı) ortalaması olduğundan, kafes mil hızının yalnızca yaklaşık 'ında döner. Bu yörünge hızı, Temel Tren Frekansıdır — rulmandaki en yavaş, en yumuşak ritimdir, ancak rulman arızalarının teşhisinin temelini oluşturur.
2. Matematiksel Hesaplama
Formül
FTF, rulman geometrisinden ve mil hızından hesaplanır. Tam anlamıyla, bu değer dönen iç yuvadan bakıldığında kafesin hızıdır; dış yuva sabit, iç yuva dönerken bu değer şöyledir:
FTF = (n / 2) × [1 − (Bd / Pd) × cos β]
Değişkenler
- n = şaft dönme frekansı (Hz cinsinden; yani dev/dak. ÷ 60).
- Bd = top veya makara çapı.
- Pd = adım çapı (yuvarlanma elemanlarının merkezlerinden geçen dairenin çapı).
- β = temas açısı.
Basitleştirilmiş Form
Temas açısı sıfır olan rulmanlar için (β = 0°, cos β = 1):
- FTF ≈ (n / 2) × [1 − Bd / Pd]
- Bd/Pd ≈ 0,2 olan tipik bir rulman için bu, FTF ≈ 0,4 × n sonucunu verir.
- Genel kural: FTF, şaft hızının yaklaşık 0,4 katıdır — şaft frekansının 'ı.
Tipik Aralık
- FTF, geometriye bağlı olarak genellikle şaft hızının 0,35 katı ile 0,48 katı arasında değişir.
- Örnek: 1800 dev/dk (30 Hz) hızında, FTF ≈ 12 Hz (mil hızının 0,4 katı).
- Her zaman senkron hızın altındadır (çalışma hızının 1 katının altında).
- Bu, dört yatak arızası sıklığı arasında en düşük olanıdır.
Bu hesaplamalar, her türlü rulman arızası incelemesinin bir parçasıdır; bir Yatak arızası sıklığı hesaplayıcı FTF'yi BPFO, BPFI ve BSF ile birlikte doğrudan geometriden hesaplar; bu, bir makinedeki her bir yatak için formülü elle hesaplamaya kıyasla çok daha hızlı ve hataya daha az açık bir yöntemdir.
3. Fiziksel Önemi
Kafes Hareketi
Kafesin dönüşü, üzerinde bulunan yuvarlanma elemanları tarafından belirlenir:
- Yuvarlanma elemanları, iç ve dış yuvarlanma halkaları arasında kaymadan yuvarlanır.
- Kafes, yuvarlanma elemanlarının merkezlerinin ortalama hızında hareket eder.
- Bu hız, sabit dış bilezik (0) ile dönen iç bilezik (mil hızı) arasındaki yaklaşık orta noktadır.
- Dolayısıyla kafes, şaft hızının yaklaşık 'ında dönmektedir.
0,5× oranından bu küçük sapma — ve gerçek kafeslerin ufak bir kayma yaşayabileceği gerçeği — tam da FTF'nin koşu hızına göre mantıksız olmasının ve hiçbir zaman düzgün bir harmonik frekansa denk gelmemesinin sebebidir.
Kafesin İşlevi
- Aralık: yuvarlanma elemanları arasında eşit aralık sağlar.
- Rehberlik: her bir yuvarlanma elemanını kendi yörüngesinde tutar.
- Yağlama: yağın rulman içinde yayılmasına yardımcı olabilir.
- Ayrılma: bitişik yuvarlanma elemanlarının birbirine sürtünmesini önler.
4. Titreşim spektrumlarında FTF'nin ortaya çıkması
Doğrudan Kafes Kusurları
Kafesin kendisi hasar gördüğünde birincil FTF zirvesi ortaya çıkar:
- Kırık kafes: kırık veya çatlaklı kafes yapısı.
- Yıpranmış cepler: kafes ile yuvarlanma elemanları arasında aşırı boşluk.
- Kafes sürtünmesi: kafesin yataklara veya contalara temas etmesi.
- Sıklık: doğrudan bir FTF zirvesi, genellikle harmoniklerle birlikte.
- Nadirlik: Sadece kafesle ilgili arızalar nadirdir ve rulman arızalarının yaklaşık %5’inden azını oluşturur.
Yan Bant Modülasyonu Olarak (Daha Yaygın Olan Rol)
Çoğu zaman, FTF kendi başına bir tepe noktası olarak değil, BSF’nin etrafındaki yan bant aralığı olarak ortaya çıkar:
- Yuvarlanma elemanında bir kusur olduğunda, BSF devreye girer.
- Arızalı topun çarpma şiddeti, yükleme bölgesine girip çıkarken artıp azalır.
- Bu salınım, kafes yörünge frekansı (FTF) düzeyinde meydana gelir.
- Sonuç olarak, BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, BSF ± 3×FTF vb. aralıklarında yan bantlar ortaya çıkar.
- Bu desen, yuvarlanma elemanlarındaki kusurlar için güvenilir bir tanısal belirti olup, şu şekilde daha da netleşir: zarf analizi.
Yatak Kararsızlığında
- Yatak kaynaklı kararsızlıktan kaynaklanan alt senkron titreşim, FTF civarında ortaya çıkabilir.
- Bu, yetersizliğe işaret ediyor olabilir ön yükleme veya aşırı yatak boşluğu.
- Bu durum, hasarlı bir kafesin kesikli ve tekrarlayan çarpma seslerinden ziyade, sürekli ve geniş bantlı olmasıyla gerçek bir kafes kusurundan ayrılır.
5. Kafes Kusurlarının Teşhisi
Kafes Sorunlarının Belirtileri
- FTF frekansındaki bir tepe noktası titreşim spektrumu.
- 2×FTF, 3×FTF ve daha yüksek frekanslardaki harmonikler.
- Genellikle sabit olmaktan ziyade düzensiz veya değişken olan genlik.
- Çoğu durumda duyulabilir bir tıklama veya tıkırtı sesi.
- Bazen şurada görülebilen periyodik etkiler zaman dalga formu.
Kafes Kusurlarının Nedenleri
- Yetersiz yağlama: Yetersiz yağlama, kafesin aşınmasına neden olur.
- Yüksek hızda çalışma: kafes üzerinde aşırı merkezkaç kuvveti.
- Kirlenme: kafes malzemesine veya ceplerine zarar veren parçacıklar.
- Aşırı Isınma: kafes malzemesinde termal bozulma veya yumuşama.
- Tükenmişlik: yüksek döngü tükenmişlik ince kafes bölümlerinde.
- Kurulum sırasında meydana gelen hasar: montaj sırasında bükülmüş veya darbe almış bir kafes.
6. Pratik Önemi ve Diğer Yatak Frekanslarıyla İlişkisi
FTF’nin Tanı Belirteci Olarak Kullanımı
FTF’nin temel pratik değeri, yan bantlara uyguladığı aralıkta yatmaktadır:
- 1× yan bantlar: iç lastik kusurlarına işaret eder (kusur yük bölgesinden geçerken şaftın dönüşüyle oluşan modülasyon).
- FTF yan bantları: yuvarlanan elemanlardaki kusurlara işaret eder (kafesin yörünge hareketi kaynaklı modülasyon).
- Örüntü tanıma: Yalnızca yan bant aralığı bile çoğu zaman kusur türünü bir bakışta ortaya çıkarır.
- Gelişmiş tanı: FTF'yi anlamak, bir analistin aksi takdirde kafa karıştırıcı olabilecek yön spektrumunu doğru bir şekilde yorumlamasını sağlar.
Otomatik Tanılamada
- Modern analiz cihazları, dört yatak frekansının tamamını yatak modelinden otomatik olarak hesaplar.
- Yazılım, BPFO, BPFI, BSF ve FTF'de zirve sinyalleri veriyor.
- Otomatik yan bant algılama, arama aralıkları olarak FTF ve 1× değerlerini kullanır.
- Ciddiyet derecesi, tepe genliği ve harmonik içeriğe göre belirlenir.
Frekans Hiyerarşisi
Büyüklük sırasına göre artan dört temel frekans:
- En düşük: FTF (≈ 0,4× şaft hızı).
- Düşük-orta: BSF (yaklaşık 2–3 kat şaft hızı).
- Orta: BPFO (yaklaşık 3–5 kat şaft hızı).
- En yüksek: BFI (yaklaşık 5–7 kat şaft hızı).
Matematiksel İlişkiler
- Bu dört frekansın tümü aynı rulman geometrisinden kaynaklanmaktadır.
- Bir frekansı ve yön tipini bildiğinizde, diğerlerini geriye doğru hesaplayabilirsiniz.
- Belirli bir rulman modeli için aralarındaki oranlar sabittir ve bu da dahili çapraz doğrulama sağlar.
- Özellikle, Z adet yuvarlanma elemanına sahip bir rulman için BPFO + BPFI = Z × mil hızı ve BPFO = Z × FTF formülleri, bir teşhisi doğrulamak için kullanışlı eşitsizliklerdir.
Sahada, bu frekanslar ancak cihazınız makinenin gerçek çalışma hızında bunları net bir şekilde ayırt edebiliyorsa işe yarar. Şu gibi taşınabilir iki kanallı bir analizör: Denge-1a spektrumu ve zaman dalga formunu doğrudan cihazın kendi sensörlerinde yakalar; böylece yavaş FTF ritmi ve bunun oluşturduğu BSF ± FTF yan bant ailesi yerinde tespit edilebilir — ve altta yatan sorunun aşırı dengesizlik gerçek bir kafes arızasından ziyade yatağın aşırı yüklenmesinden kaynaklanıyordu; bu sorun o anda giderildi. Başlamadan önce her bir yatak sesini spektrumda konumlandırmak için, yatak geometrisini bir Yatak arızası sıklığı hesaplayıcı ve tahmin edilen FTF, BSF, BPFO ve BPFI çizgilerini üst üste bindirin.
FTF, rulman arıza frekansları arasında en düşük ve en seyrek gözlemlenen frekans olabilir, ancak bu durum onun önemsiz olduğu anlamına gelmez. Yuvarlanma elemanlarındaki kusurların modülasyon frekansı olarak üstlendiği rol ve zaman zaman gerçek kafes sorunlarına işaret etmesi, eksiksiz ve doğru bir rulman durum değerlendirmesi için FTF’yi iyi kavramayı vazgeçilmez kılar.
