Що таке частоти дефектів підшипника?

Частоти дефектів підшипника – це характерні частоти вібрацій, що виникають, коли підшипник кочення має локалізований дефект на одному зі своїх компонентів (зовнішнє кільце, внутрішнє кільце, тіла кочення або сепаратор). Кожен компонент створює унікальну частоту, що залежить від геометрії підшипника та швидкості вала.

Як дефект зовнішнього кільця проявляється у спектрі?

Дефект зовнішньої доріжки може створювати складові поблизу BPFO та її гармонік. FTF чи інші бічні смуги також можуть виникати, оскільки навантаження, ковзання, шлях передачі й модуляція впливають на спектр. Сам збіг частоти не доводить дефект; підтверджуйте обвідним аналізом, трендами та контекстом огляду.

У чому різниця між ознаками дефектів внутрішнього та зовнішнього кілець?

Дефекти зовнішньої доріжки досліджуються навколо BPFO; дефекти внутрішньої доріжки — навколо BPFI. Модуляція швидкістю вала поширена навколо BPFI, тоді як BPFO також може показувати FTF чи інші бічні смуги. Інтерпретуйте закономірність разом з навантаженням, положенням вимірювання й обвідним спектром.

Чому гармоніки важливі під час аналізу підшипників?

Гармоніки та бічні смуги можуть посилювати гіпотезу про дефект підшипника, але їхня кількість не є універсальною шкалою тяжкості чи розрахунком залишкового ресурсу. Оцінюйте тренди амплітуди, обвідні спектри, рівень шуму, робочий стан та підтверджувальні вимірювання.

Де знайти геометричні дані підшипника?

Дані про геометрію підшипників (кількість тіл кочення, діаметр кульок, діаметр кроку, кут контакту) можна знайти в каталогах виробників SKF, FAG/Schaeffler, NSK, Timken, NTN та інших. Багато виробників також надають онлайн-інструменти та бази даних. Деяке програмне забезпечення для аналізу вібрацій містить вбудовані бази даних підшипників.

Безкоштовний інженерний інструмент #035

Калькулятор частоти дефектів підшипників

Розрахуйте BPFO, BPFI, BSF та FTF на основі геометрії підшипника та швидкості обертання вала. Включає 2× та 3× гармоніки для вібродіагностики.

BPFO BPFI BSF FTF

Результати

BPFO — Частота дефекту зовнішнього кільця

—

BPFI — Частота дефекту внутрішнього кільця

—

BSF — Частота обертання тіла кочення

—

FTF — Частота сепаратора (клітки)

—

Частота вала

—

Таблиця гармонік

Частота	1× (Hz)	1× (порядок)	2× (Hz)	2× (порядок)	3× (Hz)	3× (порядок)

Частоти дефектів підшипника

Коли в підшипнику кочення виникає локальний дефект, повторюваний удар генерує характерні частоти, які залежать від геометрії підшипника та швидкості вала. Чотири основні частоти дефектів:

Основна частота сепаратора (FTF)

Частота обертання сепаратора. Підвищений рівень FTF вказує на знос або пошкодження сепаратора.

Частота проходження тіл кочення по зовнішньому кільцю (BPFO)

Частота, з якою тіла кочення проходять певну точку на зовнішньому кільці. Піки поблизу BPFO можуть підтверджувати діагностику несправності зовнішнього кільця, але їх наявність і амплітуда залежать від зони навантаження, шляху передавання, проковзування та положення вимірювання.

Частота проходження тіл кочення по внутрішньому кільцю (BPFI)

Швидкість, з якою тіла кочення проходять точку на внутрішньому кільці. Дефекти внутрішнього кільця зазвичай проявляються бічними смугами навколо BPFI з інтервалом, що дорівнює частоті обертання вала.

Частота обертання тіла кочення (BSF)

Частота обертання елемента кочення навколо власної осі. Дефекти тіл кочення часто проявляються на 2× BSF, оскільки за один оберт дефект контактує з обома доріжками кочення.

Зауважте: Ці кінематичні формули передбачають чисте кочення без проковзування. Фактичні частоти можуть змінюватися залежно від навантаження, зазору, змащення, швидкості та проковзування; використовуйте розраховані значення як пошукові маркери, а не як точний доказ дефекту.

Практичний приклад

Розрахунковий приклад — задана геометрія, 1500 об/хв

Дано: Z = 9, B_d = 7.94 мм, P_d = 38.5 мм, α = 0°, RPM = 1500

Частота вала = 1500/60 = 25 Гц

B_d/P_d = 0.2062, cos(0°) = 1

FTF = 25/2 × (1 − 0,2062) = 9,92 Гц

BPFO = 9/2 × 25 × (1 − 0,2062) = 89.30 Гц

BPFI = 9/2 × 25 × (1 + 0,2062) = 135.70 Гц

BSF = (38,5/(2×7,94)) × 25 × (1 − 0,2062²) = 58.03 Гц

⚠️ Примітка: Для точного варіанта підшипника використовуйте внутрішню геометрію та кут контакту, указані виробником. Не визначайте кут контакту або розміри тіл кочення лише за позначенням.

Частоти дефектів підшипників — це характерні частоти вібрації, що виникають за наявності локального дефекту в підшипнику кочення. Кожен елемент підшипника — зовнішнє кільце, внутрішнє кільце, тіла кочення та сепаратор — формує власну частотну картину залежно від геометрії підшипника та швидкості обертання вала.

Чотири основні частоти: BPFO (частота проходження тіл кочення по зовнішньому кільцю), BPFI (частота проходження тіл кочення по внутрішньому кільцю), BSF (частота обертання тіл кочення) та FTF (частота обертання сепаратора).

Дефект зовнішнього кільця може створювати складові поблизу BPFO та її гармонік. Бічні смуги FTF або інші складові також можуть бути присутніми, оскільки навантаження, проковзування та модуляція впливають на відгук.

Сам лише збіг частоти не є доказом. Підтверджуйте за допомогою аналізу обвідної, трендів, режиму роботи та результатів огляду.

Дефекти зовнішнього кільця досліджуються поблизу BPFO, а дефекти внутрішнього кільця — поблизу BPFI. Модуляція обертовою частотою вала є типовою поблизу BPFI, тоді як BPFO також може проявляти бічні смуги FTF.

Інтерпретуйте обидві картини разом із навантаженням, місцем вимірювання, спектром обвідної та трендами.

Гармоніки та бічні смуги можуть підсилити гіпотезу про дефект підшипника, але їхня кількість не є універсальною шкалою тяжкості дефекту чи розрахунком залишкового ресурсу.

Оцінюйте амплітуди й тренди разом зі спектрами обвідної, рівнем шумового фону, режимом роботи та підтверджувальними вимірюваннями.

Використовуйте геометричні дані від виробника підшипника або перевірену базу даних підшипників для точного позначення та суфікса внутрішньої конструкції.

Діаметр отвору та зовнішній діаметр не визначають однозначно діаметр тіл кочення, ділильний діаметр або кут контакту. Якщо точна геометрія недоступна, зазначайте розраховані частоти як оціночні та перевіряйте їх за виміряними спектрами; не подавайте оціночну геометрію як дані виробника.

Процедури, описані на цій сторінці, були розроблені та випробувані в польових умовах командою Vibromera за допомогою Balanset-1A — портативного двоканального балансувального пристрою та аналізатора вібрації для балансування роторів на місці експлуатації.