BPFO là gì? Giải thích về vòng ngoài của tần số đi qua bi • 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 loại rôto khác BPFO là gì? Giải thích về vòng ngoài của tần số đi qua bi • 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 loại rôto khác

BPFO là gì? Giải thích về tần suất chuyền bóng và vòng ngoài

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về BPFO – Vòng ngoài tần suất chuyền bóng

Định nghĩa: BPFO là gì?

BPFO (Tần suất chuyền bóng, Vòng ngoài) là một trong bốn yếu tố cơ bản tần số lỗi ổ trục cho biết tốc độ các chi tiết lăn (bi hoặc con lăn) đi qua một khuyết tật nằm trên rãnh ngoài của ổ trục chi tiết lăn. Khi có vết nứt, vết vỡ, vết lõm hoặc khuyết tật khác trên rãnh ngoài, mỗi chi tiết lăn sẽ va chạm vào khuyết tật khi nó đi qua, tạo ra một lực tác động lặp đi lặp lại, tạo ra rung động ở tần số BPFO.

BPFO là tần số ổ trục quan trọng nhất về mặt chẩn đoán vì khuyết tật vòng ngoài là loại hư hỏng ổ trục phổ biến nhất, chiếm khoảng 40% trong tổng số tất cả các hư hỏng ổ trục con lăn. Việc phát hiện các đỉnh BPFO trong phổ rung động cho phép xác định sớm các vấn đề về vòng ngoài trước khi ổ trục xảy ra hư hỏng.

Tính toán toán học

Công thức

BPFO được tính toán bằng cách sử dụng hình dạng của ổ trục và tốc độ trục:

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

Biến số

  • N = Số lượng các phần tử lăn (bi hoặc con lăn) trong ổ trục
  • N = Tần số quay trục (Hz) hoặc tốc độ (RPM/60)
  • Bd = Đường kính bi hoặc con lăn
  • Pd = Đường kính bước (đường kính của hình tròn đi qua tâm của phần tử lăn)
  • β = Góc tiếp xúc (thường là 0° đối với ổ bi hướng tâm, 15-40° đối với tiếp xúc góc)

Xấp xỉ đơn giản hóa

Đối với ổ trục góc tiếp xúc bằng không (β = 0°):

  • BPFO ≈ (N × n / 2) × [1 + Bd/Pd]
  • Đối với ổ trục thông thường có Bd/Pd ≈ 0,2, điều này cho BPFO ≈ 0,6 × N × n
  • Nguyên tắc chung: BPFO ≈ 60% của (số lượng bóng × tần số trục)

Giá trị điển hình

  • Đối với vòng bi có 8-12 con lăn: BPFO thường gấp 3-5 lần tốc độ trục
  • Ví dụ: Vòng bi 10 bi ở tốc độ 1800 vòng/phút (30 Hz) → BPFO ≈ 107 Hz (tốc độ trục gấp 3,6 lần)

Cơ chế vật lý

Tại sao các khuyết tật chủng tộc bên ngoài tạo ra BPFO

Vòng ngoài là cố định ở hầu hết các ổ trục, được cố định trong vỏ:

  1. Một khuyết tật (vết nứt, vết lõm) tồn tại ở vị trí cố định trên đường đua bên ngoài
  2. Khi lồng quay, nó mang các phần tử lăn xung quanh ổ trục
  3. Mỗi phần tử lăn lần lượt đi qua vị trí khuyết tật
  4. Khi một quả bóng chạm vào khuyết tật, một tác động nhỏ hoặc "tách" xảy ra
  5. Với N phần tử lăn, khuyết tật bị va chạm N lần trên mỗi vòng quay của lồng
  6. Vì lồng quay với tốc độ xấp xỉ 0,4 lần tốc độ trục và mỗi quả bóng va chạm một lần trong mỗi vòng quay của lồng, nên tổng tốc độ va chạm = N × tần số lồng ≈ BPFO

Đặc điểm tác động

  • Mỗi tác động đều ngắn ngủi (kéo dài tính bằng micro giây)
  • Các tác động có tính định kỳ ở tần số BPFO
  • Năng lượng va chạm kích thích cộng hưởng tần số cao trong kết cấu chịu lực
  • Bản chất lặp đi lặp lại tạo ra các đỉnh quang phổ rõ ràng

Chữ ký rung động trong quang phổ

Trong phổ FFT chuẩn

  • Đỉnh chính: Ở tần số BPFO
  • Sóng hài: Ở 2×BPFO, 3×BPFO, 4×BPFO (chỉ ra mức độ nghiêm trọng của khuyết tật)
  • Dải bên: Có thể có dải bên ±1× nếu vòng ngoài có thể quay nhẹ hoặc do sự thay đổi vùng tải
  • Biên độ: Tăng lên khi lỗi lan truyền

Trong phổ phong bì

  • Đỉnh BPFO rõ ràng hơn nhiều và có biên độ cao hơn so với FFT tiêu chuẩn
  • Sóng hài được hiển thị nổi bật
  • Có thể phát hiện sớm (có thể phát hiện lỗi sớm hơn vài tháng)
  • Ít bị nhiễu hơn từ rung động tần số thấp

Tiến trình biên độ điển hình

  • Người mới bắt đầu: 0,1-0,5 g (phong bì), hầu như không thể phát hiện
  • Sớm: 0,5-2 g, đỉnh BPFO rõ ràng với 1-2 sóng hài
  • Vừa phải: 2-10 g, nhiều sóng hài, xuất hiện dải bên
  • Trình độ cao: >10 g, nhiều sóng hài, độ ồn nền cao

Tại sao các khuyết tật chủng tộc bên ngoài phổ biến nhất

Sự thất bại của chủng tộc bên ngoài chiếm ưu thế vì một số lý do:

Tập trung tải trọng

  • Trong hướng trục ngang điển hình, vùng tải nằm ở phía dưới
  • Vòng đua bên ngoài ở phía dưới chịu phần lớn tải trọng
  • Tải liên tục của cùng một phần vòng đua ngoài làm tăng tốc độ mệt mỏi
  • Vòng trong quay, phân phối tải trọng xung quanh toàn bộ chu vi

Ứng suất lắp đặt

  • Vòng ngoài ép vào vỏ có thể bị hư hỏng khi lắp đặt
  • Sự giao thoa tạo ra ứng suất dư
  • Lắp đặt không đúng cách (sai lệch, lên đạn) làm hỏng vòng ngoài

Tác động của ô nhiễm

  • Các hạt đi vào ổ trục ở vòng đua ngoài
  • Ô nhiễm tập trung ở vùng ngoài dòng chảy
  • Các hạt nhúng vào vật liệu đua bên ngoài mềm hơn

Ý nghĩa chẩn đoán

Độ tin cậy chẩn đoán cao

BPFO là một trong những chỉ số chẩn đoán đáng tin cậy nhất:

  • Tần số có thể tính toán chính xác và duy nhất cho từng loại ổ trục
  • Không có khả năng bị nhầm lẫn với các tần số máy móc khác
  • Mô hình tiến triển rõ ràng khi khiếm khuyết trở nên tồi tệ hơn
  • Mối quan hệ được hiểu rõ giữa biên độ và kích thước khuyết tật

Đánh giá mức độ nghiêm trọng

  • Số lượng sóng hài: Nhiều sóng hài hơn = khuyết tật nâng cao hơn
  • Biên độ đỉnh: Biên độ cao hơn = diện tích khuyết tật lớn hơn
  • Sự hiện diện của dải bên: Dải bên mở rộng cho thấy sự điều chế, thường là từ sự thay đổi vùng tải
  • Mức ồn nền: Độ ồn nền tăng cao cho thấy bề mặt bị hư hỏng trên diện rộng

Mối quan hệ với các tần số mang khác

BPFO so với BPFI

  • BPFI (vòng trong) luôn có tần số cao hơn BPFO cho cùng một ổ trục
  • Tỷ lệ điển hình: BPFI/BPFO ≈ 1,6-1,8
  • Nếu cả hai đều có, biểu thị nhiều lỗi (hỏng hóc nghiêm trọng)
  • BPFO ban đầu phổ biến hơn; BPFI có thể phát triển như tổn thương thứ phát

Dải bên ở tốc độ 1×

  • Trong khi chủng tộc bên ngoài đứng yên, có thể có chuyển động nhẹ
  • Vòng bi lỏng lẻo cho phép vòng ngoài trượt hoặc xoay nhẹ
  • Sự thay đổi vùng tải khi rotor quay tạo ra sự điều chế biên độ
  • Kết quả là dải bên ±1× xung quanh đỉnh BPFO

Chiến lược giám sát thực tế

Giám sát thường xuyên

  • Phân tích bao phủ hàng tháng hoặc hàng quý tại mỗi vị trí ổ trục
  • Tự động phát hiện đỉnh BPFO và xu hướng
  • Báo động được đặt ở biên độ cơ bản 2-3 lần
  • Dữ liệu lịch sử xu hướng để dự đoán thời gian hỏng hóc

Kiểm tra xác nhận

Khi BPFO phát hiện:

  • Xác minh tần số khớp với giá trị tính toán (trong phạm vi ±5%)
  • Kiểm tra sóng hài (2×BPFO, 3×BPFO)
  • Tìm kiếm mẫu dải bên đặc trưng
  • So sánh với các ổ trục khác trên cùng một máy (phải là ổ trục bị lỗi duy nhất)
  • Tăng tần suất giám sát lên hàng tuần hoặc hàng ngày

Phát hiện và giám sát BPFO là một trong những ứng dụng thành công nhất của phân tích rung động trong bảo trì dự đoán, ngăn ngừa hỏng hóc ổ trục và cho phép áp dụng các chiến lược thay thế dựa trên tình trạng nhằm tối ưu hóa cả độ tin cậy của thiết bị và chi phí bảo trì.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp