Tần số lỗi ổ trục là gì? Phát hiện lỗi • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều rôto khác Tần số lỗi ổ trục là gì? Phát hiện lỗi • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều rôto khác

Tần số lỗi ổ trục là gì? Phát hiện lỗi

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về tần suất lỗi ổ trục

Định nghĩa: Tần số lỗi ổ trục là gì?

Tần số lỗi ổ trục (còn gọi là tần số khuyết tật ổ trục hoặc tần số đặc trưng) là cụ thể rung động Tần số được tạo ra khi các chi tiết lăn (bi hoặc con lăn) trong ổ trục đi qua các khuyết tật như vết nứt, vết vỡ hoặc vết lõm trên rãnh ổ trục hoặc bản thân các chi tiết lăn. Các tần số này có thể dự đoán được về mặt toán học dựa trên hình dạng của ổ trục và tốc độ quay của trục, khiến chúng trở thành những chỉ báo chẩn đoán vô giá để phát hiện sớm các khuyết tật. khuyết tật ổ trục.

Hiểu và xác định các tần số này thông qua vibration analysis cho phép nhân viên bảo trì phát hiện các vấn đề về ổ trục nhiều tháng trước khi chúng trở nên rõ ràng do nhiệt độ tăng, tiếng ồn hoặc hỏng hóc nghiêm trọng, cho phép bảo trì theo kế hoạch và ngăn ngừa thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch tốn kém.

Bốn tần số lỗi cơ bản

Mỗi ổ trục lăn có bốn tần số lỗi đặc trưng, mỗi tần số tương ứng với một loại khuyết tật khác nhau:

1. BPFO – Tần suất chuyền bóng, Vòng ngoài

Tốc độ mà các phần tử lăn đi qua một điểm cố định trên vòng ngoài:

  • Ý nghĩa vật lý: Nếu có khuyết tật ở vòng ngoài, mỗi phần tử lăn sẽ va vào khuyết tật đó khi đi qua, tạo ra tác động lặp đi lặp lại
  • Giá trị điển hình: Tốc độ trục 3-5 lần cho hầu hết các ổ trục
  • Công thức: BPFO = (N × n / 2) × (1 + (Bd/Pd) × cos β)
  • Phổ biến nhất: Lỗi vòng ngoài là chế độ hỏng vòng bi thường gặp nhất
  • Hiệu ứng vùng tải: Vòng ngoài cố định có nghĩa là khuyết tật ở vị trí không đổi so với tải

2. BPFI – Tần suất chuyền bóng, Đường đua bên trong

Tốc độ mà các phần tử lăn đi qua một điểm cố định trên vòng đua bên trong:

  • Ý nghĩa vật lý: Vòng trong quay cùng với trục, do đó, một khuyết tật trên vòng trong sẽ bị va chạm bởi mỗi phần tử lăn khi chúng đi qua
  • Giá trị điển hình: Tốc độ trục 5-7 lần cho hầu hết các ổ trục
  • Công thức: BPFI = (N × n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
  • Cao hơn BPFO: Luôn có tần số cao hơn BPFO cho cùng một ổ trục
  • Dải bên: Hầu như luôn hiển thị 1× dải bên do điều chế vùng tải

3. BSF – Tần số xoáy bóng

Tần số quay của một phần tử lăn quay quanh trục của nó:

  • Ý nghĩa vật lý: Nếu một phần tử lăn có khuyết tật, nó sẽ tác động đến cả hai chủng tộc ở tần số này
  • Giá trị điển hình: Tốc độ trục 1,5-3×
  • Công thức: BSF = (Pd / Bd) × (n / 2) × [1 – (Bd/Pd)² × cos² β]
  • Ít phổ biến nhất: Các lỗi của phần tử lăn ít xảy ra hơn các lỗi của vòng đua
  • Mẫu phức tạp: Lỗi tiếp xúc với cả hai chủng tộc, tạo ra dấu hiệu rung động phức tạp

4. FTF – Tần suất tàu cơ bản

Tần số quay của lồng ổ trục (giá đỡ):

  • Ý nghĩa vật lý: Tốc độ mà lồng quay, mang các thành phần lăn xung quanh ổ trục
  • Giá trị điển hình: Tốc độ trục 0,35-0,45× (không đồng bộ)
  • Công thức: FTF = (n / 2) × (1 – (Bd/Pd) × cos β)
  • Lỗi lồng: Lồng bị mòn hoặc hư hỏng sẽ kích thích tần số này
  • Chỉ báo mất ổn định: Cũng có thể xuất hiện trong quá trình mất ổn định rôto do ổ trục gây ra

Giải thích về các biến công thức

Công thức tần suất lỗi sử dụng các thông số hình học ổ trục sau:

  • N = Số lượng phần tử lăn (bóng hoặc con lăn)
  • N = Tần số quay trục (Hz) hoặc tốc độ (RPM)
  • Bd = Đường kính bi hoặc con lăn
  • Pd = Đường kính bước (đường kính của hình tròn đi qua tâm của các phần tử lăn)
  • β = Góc tiếp xúc (góc giữa hướng tải và trục ổ trục, thường là 0-40°)

Hầu hết các phần mềm phân tích độ rung đều bao gồm cơ sở dữ liệu ổ trục với các thông số được tính toán trước cho hàng nghìn mô hình ổ trục.

Tần số lỗi xuất hiện như thế nào trong quang phổ rung động

Ngoại hình cơ bản

Khi ổ trục bị lỗi:

  • Đỉnh chính: Tần số lỗi xuất hiện như một đỉnh riêng biệt trong phổ tần số
  • Sóng hài: Nhiều sóng hài (2×, 3×, 4×) của tần số lỗi xuất hiện khi lỗi trở nên tồi tệ hơn
  • Dải bên: Đối với các khuyết tật của phần tử lăn và vòng đua bên trong, dải bên 1× xung quanh tần số lỗi là phổ biến
  • Tăng trưởng biên độ: Biên độ tần số lỗi tăng lên khi lỗi tiến triển

Các mẫu dải bên

Dải bên cung cấp thông tin chẩn đoán quan trọng:

  • Khuyết điểm của chủng tộc bên trong: BPFI với dải bên ±1×, ±2× (khuyết tật xoay vào/ra khỏi vùng tải)
  • Khuyết tật chủng tộc bên ngoài: BPFO có thể có dải bên 1× nếu vòng ngoài có thể quay nhẹ
  • Lỗi phần tử lăn: BSF với dải bên ở khoảng cách FTF (điều chế tần số lồng)
  • Khoảng cách dải bên: Xác định thành phần nào bị lỗi

Giai đoạn đầu và giai đoạn cuối

  • Giai đoạn đầu: Các đỉnh nhỏ chỉ cao hơn một chút so với mức nhiễu nền, có thể yêu cầu phân tích phong bì để phát hiện
  • Giai đoạn trung bình: Xóa các đỉnh với sóng hài và dải bên trong FFT chuẩn
  • Giai đoạn nâng cao: Biên độ rất cao, nhiều sóng hài, tiếng ồn băng thông rộng tăng
  • Giai đoạn cuối: Phổ trở nên hỗn loạn với nền nhiễu tăng cao và nhiều đỉnh

Kỹ thuật phát hiện

Phân tích FFT tiêu chuẩn

  • Calculate FFT của tín hiệu rung động
  • Tìm kiếm các đỉnh ở tần số mang được tính toán
  • Có hiệu quả đối với các khuyết tật từ trung bình đến nặng
  • Có thể bỏ sót những khiếm khuyết giai đoạn đầu bị chôn vùi trong tiếng ồn

Phân tích phong bì (Hiệu quả nhất)

Phân tích phong bì (giải điều chế) là tiêu chuẩn vàng để phát hiện lỗi ổ trục:

  • Lọc bỏ rung động tần số thấp, năng lượng cao (do mất cân bằng, v.v.)
  • Tập trung vào các tác động tần số cao từ các khuyết tật ổ trục
  • Có thể phát hiện lỗi sớm hơn 6-12 tháng so với FFT tiêu chuẩn
  • Phổ bao phủ cho thấy rõ tần số và kiểu lỗi

Kỹ thuật miền thời gian

Ứng dụng thực tế

Quy trình chẩn đoán

  1. Xác định vòng bi: Xác định mô hình ổ trục và vị trí
  2. Tính toán tần số: Sử dụng hình học ổ trục để tính toán BPFO, BPFI, BSF, FTF (hoặc tra cứu trong cơ sở dữ liệu)
  3. Thu thập dữ liệu rung động: Đo tại vỏ ổ trục với máy đo gia tốc
  4. Phân tích quang phổ: Tìm kiếm tần số được tính toán trong FFT hoặc phổ bao
  5. Xác nhận chẩn đoán: Kiểm tra sóng hài và dải bên phù hợp với loại khuyết tật
  6. Đánh giá mức độ nghiêm trọng: Biên độ và nội dung hài hòa chỉ ra giai đoạn tiến triển của khuyết tật
  7. Kế hoạch hành động: Lên lịch thay thế ổ trục dựa trên mức độ nghiêm trọng và tính quan trọng của thiết bị

Ví dụ chẩn đoán

Động cơ có vòng bi SKF 6308 chạy ở tốc độ 1800 vòng/phút (30 Hz):

  • Tần số tính toán: BPFO = 107 Hz, BPFI = 173 Hz, BSF = 71 Hz, FTF = 12 Hz
  • Quan sát trong quang phổ bao: Đỉnh ở 173 Hz với sóng hài ở 346 Hz, 519 Hz
  • Dải bên: Dải bên ±30 Hz xung quanh đỉnh 173 Hz
  • Chẩn đoán: Đã xác nhận khuyết tật chủng tộc bên trong (BPFI với dải bên 1×)
  • Hoạt động: Lên lịch thay vòng bi trong vòng 2-4 tuần dựa trên biên độ

Tầm quan trọng của bảo trì dự đoán

  • Cảnh báo sớm: Phát hiện lỗi 6-24 tháng trước khi hỏng
  • Chẩn đoán cụ thể: Xác định bộ phận ổ trục nào bị hỏng
  • Theo dõi xu hướng: Theo dõi biên độ tần số lỗi để dự đoán tuổi thọ còn lại
  • Bảo trì theo kế hoạch: Lên lịch thay thế vào thời gian ngừng hoạt động thuận tiện
  • Ngăn ngừa thiệt hại thứ cấp: Thay thế ổ trục trước khi hỏng hóc nghiêm trọng làm hỏng trục, vỏ hoặc các bộ phận khác
  • Cost Savings: Tránh sửa chữa khẩn cấp, mất sản xuất và thiệt hại tài sản thế chấp

Tần suất lỗi ổ trục là một trong những công cụ chẩn đoán mạnh mẽ nhất trong phân tích rung động. Khả năng dự đoán toán học của chúng kết hợp với các kỹ thuật phân tích bao phủ hiện đại cho phép phát hiện sớm các khuyết tật ổ trục một cách đáng tin cậy, tạo thành nền tảng cho các chương trình bảo trì dự đoán hiệu quả cho thiết bị quay.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp