Defekty łożysk – obliczenia

Monitorowanie kondycji maszyn polega na sprawdzaniu czy dany układ pracuje prawidłowo, a jeśli coś wygląda nie tak jak powinno – trzeba postawić diagnozę co się dzieje.  Okej, załóżmy zatem, że w naszym przypadku dzieje się coś złego z łożyskiem. Ta notka odpowie na pytanie co może się łożysku przytrafić i jak określić częstotliwość odpowiadającą konkretnym defektom .

Czym jest łożysko i z jakich elementów się składa opowiadałem w dedykowym wpisie. Wiemy już zatem, że głównymi składowymi łożysk są: pierścień zewnętrzny, pierścień wewnętrzny, kulki oraz koszyk. Co się może zatem popsuć ? Hmm idąc przykladem jednego z polskich banków wymyślę sobie coś co nazwę Prawem Ironii Losu numer na przykład 101 i palnę, iż jeśli coś może się popsuć to popsuje się na pewno (pozdrawiam prawa pana Murphy’ego). Okej – nic odkrywczego zatem. Nas interesuje jednak jak daną usterkę wykryć w gąszczu częstotliwości generowanych przez maszynę. Z racji, że łożysko pracuje w bardzo przewidywalny sposób, nie trudno jest obliczyć jaką częstotliwość będzie generowała dana usterka. I tak posłużę się szeroko prezentowanymi w literaturze wzorami. Życie na szczęście nie jest polską szkołą gdzie wszystkie wzory świata trzeba umieć na pamięc przed sprawdzianem, ale bardziej szkołą fińską, gdzie po wzory sięgamy do źródeł. W tym akurat wypadku informacji dobyłem z poniższej publikacji dostępnej (za opłatą $35) w cudnym serwisie Science Direct.

„A comparison of some vibration parameters for the condition monitoring of rolling element bearings„, N.Tandon, Measurement, Vol. 12, p.285-289, 1994

Zestawienie poniżej przedstawia wzory na podstawie których obliczyć można poszczególne częstotliwości defektów elementów łożysk

gdzie: BPFO – Ball Pass Frequency Outer – Częstotliwość defektu pierścienia zewnętrznego, BPFI – Ball Pass Frequency Inner – Częstotliwość defektu pierścienia wewnętrznego, BSF – Ball Spin Frequency – Częstotliwość defektu kulki, FTF – Fundamental Train Frequency – Częstotliwość defektu koszyka, Nb – Number of balls – ilość kulek w łożysku, Bd – Ball diameter – średnica kulki, Pd – pitch diameter – odległość między przeciwległymi kulkami w łożysku, θ – Contact angle – kąt pomiędzy kulkami a pierścieniami, fr – prędkość obrotu wału na którym dane łożysko pracuje.

Wszystkie informacje znajdujące się po prawej stronie znaków równości są zazwyczaj dostarczane przez producenta łożysk. Wystarczy trochę pogrzebać w katalogach. Niestety – nie każdy producent (jak na przykład potentat SKF) chce się chwalić detalami swoich produktów i zamiast podawać szczegółowe dane, umieszcza w internecie kalkulatory lub wręcz gotowe wartości częstotliwości defektów (zależne od prędkości wału oczywiście). Jak ktoś ufa i nie lubi liczyć – jak znalazł.

W następnej notce opiszę w jaki sposób szukać tych częstotliwości w spektrum wibracji generowanych przez wadliwy komponent.

---