Що таке BPFI? Пояснення частоти кульового проходу внутрішньої обойми • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів Що таке BPFI? Пояснення частоти кульового проходу внутрішньої обойми • Портативний балансувальник, аналізатор вібрацій "Balanset" для динамічного балансування дробарок, вентиляторів, мульчерів, шнеків комбайнів, валів, центрифуг, турбін та багатьох інших роторів

Що таке BPFI? Частота передач м'яча. Пояснення внутрішньої дистанції.

Опубліковано admin на

Розуміння BPFI – Внутрішня гонка частоти передач м'яча

Визначення: Що таке BPFI?

БПФІ (Частота передач м'яча, внутрішня гонка) є одним із чотирьох фундаментальних частоти несправностей підшипників що вказує на швидкість, з якою елементи кочення перетинають дефект на внутрішньому кільці підшипника кочення. Коли на обертовому внутрішньому кільці є відкол, тріщина або виїмка, нерухомі елементи кочення неодноразово вдаряються об дефект під час обертання повз них, створюючи періодичні удари, які генерують вібрація на частоті BPFI.

BPFI характеризується вищою частотою, ніж БПФО (частота зовнішнього кільця) і майже завжди демонструє відмінні ±1× бічні смуги через амплітудну модуляцію, коли дефект обертається в зоні навантаження підшипника та поза нею. Ці бічні смуги є ключовим діагностичним маркером, який відрізняє дефекти внутрішнього кільця від інших проблем з підшипником.

Математичний розрахунок

Формула

BPFI розраховується з використанням геометрії підшипника та швидкості обертання вала:

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

Змінні

  • Н = Кількість тіл кочення в підшипнику
  • n = Частота обертання вала (Гц) або швидкість (об/хв/60)
  • Bd = Діаметр кульки або ролика
  • Пд = Діаметр ділильного отвору (діаметр кола через центри тіл кочення)
  • β = Кут контакту

Чому BPFI > BPFO

BPFI завжди вищий за BPFO для одного й того ж підшипника, оскільки:

  • Внутрішня обойма обертається разом з валом, тоді як елементи кочення обертаються зі швидкістю клітки (~0,4×)
  • Відносна швидкість між внутрішнім кільцем та тілами кочення вища
  • Формула показує, що BPFI = (N × n / 2) × [1 – Bd/Pd], тоді як BPFO = (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Знак мінус у BPFI збільшує його (віднімання дробу від 1)
  • Типове співвідношення: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8

Типові значення

  • Для звичайних підшипників: BPFI зазвичай 5-7× швидкість вала
  • Приклад: 10-кульковий підшипник при 1800 об/хв (30 Гц) → BPFI ≈ 173 Гц (5,8× швидкість вала)

Фізичний механізм та модуляція зони навантаження

Обертовий дефект

Дефекти внутрішньої раси створюють унікальну ситуацію:

  1. Дефект знаходиться на внутрішній обоймі, що обертається
  2. Під час обертання внутрішньої обойми дефект переміщується по колу підшипника
  3. Кожен елемент кочення натикається на дефект під час проходження (частота BPFI)
  4. Але тяжкість удару залежить від розташування дефекту відносно зони навантаження

Вплив зони навантаження

Зона навантаження підшипника створює амплітудну модуляцію:

  • Дефект у зоні навантаження: Висока контактна сила, сильний удар при зіткненні з елементом кочення
  • Дефект протилежної зони навантаження: Низька або нульова контактна сила, слабкий або відсутній вплив
  • Частота модуляції: Дефект проходить через зону навантаження один раз за оберт вала (1× частота)
  • Результат: Амплітудно-модульований BPFI при швидкості вала 1×

Генерація бічної смуги

Амплітудна модуляція створює математичні бічні смуги:

  • Несуча частота: БПФІ
  • Частота модуляції: 1× швидкість вала
  • Бічні смуги: BPFI ± 1×, BPFI ± 2×, BPFI ± 3×
  • Візерунок: Симетричні бічні смуги, розташовані з інтервалом 1× навколо BPFI
  • Діагностичне значення: Цей патерн бічних смуг майже патогномонічний для дефектів внутрішньої раси

Характеристики вібраційних сигнатур

Типовий вигляд спектру

  • Центральний пік: На частоті BPFI
  • Сімейство бічних смуг: Множинні піки при BPFI ± n×(1×), де n = 1, 2, 3, …
  • Гармонічні родини: Додаткові сімейства бічних смуг при 2×BPFI, 3×BPFI з власними бічними смугами ±1×
  • Візуальний візерунок: Виглядає як “штахетник” або гребінчастий візерунок

Особливості спектру обвідної

  • Пік BPFI домінує в спектрі обвідної
  • Бічні смуги надзвичайно чіткі та діагностичні
  • Раннє виявлення за кілька місяців до того, як стандартне ШПФ покаже піки
  • Амплітуда зростає експоненціально зі зростанням дефекту

Виявлення та діагностика

Кроки розпізнавання

  1. Розрахуйте BPFI: Від номера моделі підшипника або геометрії
  2. Спектр пошуку: Шукайте пік на розрахунковій частоті (допуск ±5%)
  3. Перевірте бічні смуги: Підтвердіть наявність ±1× бічних смуг (ключова діагностична ознака)
  4. Перевірте гармоніки: Шукайте 2×BPFI, 3×BPFI з власними бічними смугами
  5. Оцінка амплітуди: Порівняйте з базовим рівнем або рекомендаціями щодо тяжкості
  6. Підтвердження діагнозу: BPFI + бічні смуги = підтверджено дефект внутрішньої обойми

Диференціальна діагностика

Функція BPFI (Внутрішня гонка) BPFO (зовнішня раса)
Частота Вища (5-7× швидкість вала) Нижча (3-5× швидкість вала)
Бічні смуги Майже завжди присутній (±1×) Може бути присутнім або ні
Візерунок бічної смуги Дуже рівні, чіткі інтервали Менш регулярний, якщо присутній
Випадок Менш поширені (~25% збоїв) Найпоширеніші (~40% збоїв)

Прогресування та тяжкість

Стадії розвитку дефекту

  1. Ініціація: Утворюються мікроскопічні тріщини або ямки, які ще не виявляються
  2. Початковий: Невеликий пік BPFI з'являється в спектрі обвідної (0,1-0,5 г)
  3. Рано: Чіткий пік BPFI з 1-2 гармоніками та бічними смугами (0,5-2 g)
  4. Помірний: Кілька гармонік, помітні бічні смуги, відколи видно при огляді (2-10 g)
  5. Розширений: Дуже висока амплітуда, численні гармоніки, підвищений рівень шуму (>10 g)
  6. Сильний: Домінує широкосмуговий шум, носій близький до виходу з ладу, катастрофічна поломка неминуча

Оцінка залишкового терміну служби

  • Початковий до раннього: Зазвичай залишається 6-18 місяців
  • Ранній до помірного: Залишилося 3-6 місяців
  • Помірний до просунутого: Залишилося 1-3 місяці
  • Від прогресуючого до тяжкого стану: Залишилося днів або тижнів
  • Змінні: Фактичний термін залежить від навантаження, швидкості, умов експлуатації та розміру підшипника

Причини дефектів внутрішньої раси

  • Втома: Багатоциклова втома від повторюваного навантаження
  • Неправильне встановлення: Пошкодження під час монтажу (удар молотком по внутрішньому кільцю)
  • Пошкодження вала: Шорстка або пошкоджена поверхня вала, що спричиняє фреттинг
  • Щільне прилягання з перетягуванням: Надмірне зусилля під час пресування
  • Нерівність: Нерівномірне навантаження, що прискорює втому
  • Забруднення: Частинки, що спричиняють пошкодження вм'ятинами
  • Порушення змащення: Недостатнє змащення, що призводить до пошкодження поверхні

Коригувальні дії

Негайне реагування (після виявлення)

  • Збільште частоту моніторингу (щомісяця → щотижня → щоденно в міру зростання тяжкості)
  • Заплануйте заміну підшипників під час наступного зручного для вас простежування
  • Амплітуда тренду для прогнозування залишкового терміну корисного використання
  • Уникайте роботи на критичних швидкостях, які можуть прискорити вихід з ладу

Планування заміни

  • Замовити підшипник на заміну (підтвердити правильну модель)
  • План перевірки вала (дефекти внутрішньої обойми можуть пошкодити вал)
  • З'ясуйте першопричину, щоб запобігти рецидиву
  • Розгляньте можливість покращення специфікації підшипника у разі передчасного виходу з ладу

Виявлення дефектів внутрішнього кільця підшипника за допомогою вібраційного аналізу є основою моніторингу стану підшипників. Характерний високочастотний пік з бічними смугами 1× забезпечує однозначну індикацію дефектів внутрішнього кільця, що дозволяє своєчасно вживати заходів з технічного обслуговування, які запобігають катастрофічним виходам підшипників на ладу та пов'язаним з ними вторинним пошкодженням валів і корпусів.

← Назад до головного індексу

Категорії:
WhatsApp