Rulman Arıza Frekansı Hesaplayıcı

Rulmanın ölçülerini, yayımlanmış frekans katsayılarını ya da yalnızca yuvarlanma elemanı sayısını girin; hesaplayıcı dört arıza frekansını hem hertz hem de devir katı olarak versin. Altta yatan formüller, elemanların kaymadan yuvarlandığını varsayan standart kinematik bağıntılardır.

Dört frekans

Yuvarlanma elemanlı bir rulmanda hasar görebilecek dört yüzey vardır ve her biri kendi hızında darbe üretir.

Hiçbiri mil devrinin tam katına düşmez. Bu, onlarla ilgili en işe yarar tek özelliktir: dengesizlik tam 1x’te, eksen kaçıklığı 2x’te, gevşek bir ayak ise düzgün bir tam sayı dizisinde oturur. Dolayısıyla mil devrinin 3,58 katındaki güçlü bir tepe, neredeyse kesinlikle bunların hiçbiri değildir.

Formüller

n yuvarlanma elemanı, d eleman çapı, D bölüm dairesi çapı, φ temas açısı ve hertz cinsinden fr mil frekansı ile:

• FTF = (fr / 2) × (1 − (d/D) cos φ)
• BPFO = (n × fr / 2) × (1 − (d/D) cos φ)
• BPFI = (n × fr / 2) × (1 + (d/D) cos φ)
• BSF = (D × fr / 2d) × (1 − ((d/D) cos φ)²)

Bölüm dairesi çapı rulmanın merkezden merkeze ölçüsüdür; iç çap ya da dış çap değil. Sık yapılan hata iç çapı kullanmaktır; bu, d/D oranını çok büyütür ve BPFO’yu kafes frekansına doğru aşağı çeker.

Akılda tutmaya değer iki bağıntı var. BPFO ile BPFI her zaman n × fr eder, yani birini biliyorsanız diğerini çıkarırsınız. Ayrıca BPFO tam olarak n × FTF değerindedir, çünkü dış bilezik her kafes turunda her elemanı bir kez görür.

Yalnızca eleman sayısı biliniyorsa

Rulmanın kodu okunmuyor ve çizim elinizde değilse, yuvarlanma elemanlarını sayın ve şunu kullanın:

• BPFO ≈ 0,4 × n × fr
• BPFI ≈ 0,6 × n × fr

Bu yaklaşım işe yarar, çünkü (d/D) cos φ çoğu bilyeli rulmanda 0,2 civarındadır ve formüllerdeki parantezleri 0,8 ile 1,2 yapar. İmleci nereye koyacağınıza karar vermek için kullanın, rapor yazmak için değil. Bilye dönme frekansı bu orana doğrudan bağlı olduğu için, 0,2’ye ne kadar yakın olduğuna değil, eşdeğer bir yaklaşımı yoktur ve hesaplayıcı uydurmaz.

Tepe neden hiçbir zaman tam hesaplanan yerde değildir

Formüller saf yuvarlanmayı anlatır. Gerçek rulmanlar kayar da, tipik olarak yüzde bir iki, ve ne kadar kaydıkları yük, boşluk, sıcaklık ve yağlamayla değişir. Dolayısıyla ölçülen frekans kayar; üstelik hafif yüklü bir rulmanda ağır yüklü olandan farklı biçimde kayar.

Genellikle atlanan kısım şu: bu kaymanın bir yönü vardır. Kayma, bir yuvarlanma elemanının devir başına saf yuvarlanmadakinden daha kısa bir açısal yol almasıdır; bu yüzden ölçülen değer hesaplananın iki yanında değil, altında çıkar. Hesaplanan 3,67 devir katı ile ölçülen 3,61 aynı rulmandır ve aradaki fark yüzde 1,6’dır. Simetrik bir yüzde bir aralığı hem bunu içine alamayacak kadar dar, hem de tek yöne giden bir kayma için yanlış biçimdedir.

Alarm bandı da böyle kurulur. Hesaplanan devir katından başlayın, alt kenarı kayma için yaklaşık yüzde bir aşağı çekin, rulman hafif yüklüyse biraz daha aşağı; üst kenarı hesaplanan değerin yakınında bırakın ve sızıntı eteği için iki yana birer çizgi ekleyin. Sonra komşuya bakın: gevşeklik bulunan bir makinede temel frekansa konan bir rulman bandı, mil devrinin üçüncü harmoniğinin üzerine sarkabilir; bu durumda arıza frekansının ikinci harmoniğini kullanmak gereken açıklığı sağlar. Bandı hertz olarak değil devir katı olarak tanımlayın ki devir değiştiğinde makineyi takip etsin; bulguyu da tek bir imleç konumuyla değil, harmonik ailesiyle doğrulayın.

Nerede aranmalı

Zarf spektrumunda. Yenmiş bir yuvarlanma yolu çok kısa bir darbe üretir; kısa darbe de yakınındaki yapısal rezonansı çınlatır, bu tipik olarak kilohertz mertebesindedir. İşin içindeki enerji küçüktür; 1x ve 2x’in hâkim olduğu bir hız spektrumunda görünmez. Zarf işlemesi sinyali o rezonans çevresinde bant geçiren süzgeçten geçirir, doğrultur ve sonucun spektrumunu alır; böylece rezonans atılır, darbelerin tekrarlanma hızı kalır.

O tekrarlanma hızı arıza frekansıdır ve zarf spektrumunda, başka hiçbir yerde görünmeden çok önce ortaya çıkar.

Bandın hem o rezonansın üzerine oturması, hem de sensör bağlantısının kendi rezonansının altında kalması gerekir. Bu iki koşul çakışabilir ve çakışma sessizdir. 2 ile 5 kHz arası yaygın bir hazır banttır; aynı zamanda klasik tuzaktır: iki kutuplu bir mıknatısın bağlı rezonansı 2,5 kHz civarındadır ve tam o bandın içine düşer, dolayısıyla bandın üst kısmı yanıtı çoktan çökmüş bir bağlantı üzerinden ölçülür. Geriye makinenin değil, bağlantının kendisi kalır. Önce birkaç kilohertze kadar sıradan bir ivme spektrumu alıp geniş bantlı tümseği bulun, bandı onun üzerine ve mil devri bölgesinden uzağa koyun, band kilohertze uzanıyorsa mıknatıs yerine saplama ya da yapıştırma bağlantı kullanın; el probunu hiç kullanmayın. Çok yavaş bir makinede darbeler yüksek bir rezonansı çınlatamayacak kadar zayıf olabilir; o zaman daha alçak bir bant, çok daha uzun bir kayıt ve zaman dalga biçimine bakmak yolu açar.

Tepeyi değil, aileyi okumak

BPFO’da tek bir tepe zayıf bir kanıttır. Harmonikleriyle birlikte gelen bir arıza frekansı güçlü bir kanıttır, çünkü gerçek bir darbe sinüs değildir ve darbe dizisi harmonik dizisi üretir. Ailenin görünümü, arızanın kabaca ne kadar ilerlediğini de söyler:

• Erken. Zarf spektrumunda arıza frekansında bir tepe, hız spektrumunda hiçbir şey, genel seviyede değişiklik yok.
• Gelişen. Arıza frekansının harmonikleri belirir. Hata iç bilezikte ya da bir yuvarlanma elemanındaysa çevrelerinde yan bantlar çıkar.
• Geç. Ayrık frekanslar yükselen bir gürültü tabanının içinde kaybolmaya başlar, çünkü hasar yayılmıştır ve darbeler artık düzenli değildir. Genel seviye yükselir, bazen önce düştükten sonra.

Sonuncusu insanları yanıltandır. Arıza frekansları susmuş bir rulman, iyileşmiş bir rulman değildir.

Çözümlü örnek

Dokuz bilyeli, bilye çapı 7,94 mm ve bölüm dairesi çapı 39,04 mm olan sabit bilyeli bir rulman, 1797 dev/dak dönen bir mil üzerinde.

Mil frekansı 1797 / 60 = 29,95 Hz. Temas açısı sıfır olduğundan (d/D) cos φ değeri 7,94 / 39,04 = 0,2034.

• BPFO = (9 × 29,95 / 2) × (1 − 0,2034) = 107,4 Hz, yani 3,58x
• BPFI = (9 × 29,95 / 2) × (1 + 0,2034) = 162,2 Hz, yani 5,42x
• BSF = (39,04 × 29,95 / 15,88) × (1 − 0,2034²) = 70,6 Hz, yani 2,36x
• FTF = (29,95 / 2) × (1 − 0,2034) = 11,9 Hz, yani 0,40x

BPFO ile BPFI toplamının 269,6 Hz, yani 9 × 29,95 ettiğine dikkat edin. Bu denetim hiçbir şeye mal olmaz ve yanlış girilmiş bir bölüm dairesi çapını anında yakalar.

Sık sorulan sorular

BPFO, BPFI, BSF ve FTF nedir?

Yuvarlanma elemanlı bir rulmandaki hatanın ürettiği dört frekanstır. Dış bilezik bilye geçiş frekansı BPFO, yuvarlanma elemanlarının dış bilezik üzerindeki bir noktadan geçme hızıdır. BPFI aynı şeyin iç bilezik karşılığıdır. Bilye dönme frekansı BSF, bir yuvarlanma elemanının kendi ekseni etrafında dönme hızıdır. Temel kafes frekansı FTF ise elemanları ayrı tutan kafesin dönme hızıdır. Hiçbiri mil devrinin tam katı değildir; onları spektrumda tanınır kılan da budur.

Rulman ölçüleri olmadan arıza frekansı hesaplanabilir mi?

Yaklaşık olarak evet. Yuvarlanma elemanı sayısı biliniyorsa dış bilezik frekansı, eleman sayısı ile mil devrinin çarpımının 0,4 katına; iç bilezik frekansı ise 0,6 katına yakındır. Bu yaklaşım, yuvarlanma elemanı çapının bölüm dairesi çapına oranının çoğu bilyeli rulmanda 0,2 civarında olmasından gelir. Spektrumda nereye bakılacağını söylemeye yeter, orada bulunanı doğrulamaya yetmez. Bilye dönme frekansının böyle bir kestirme yolu yoktur.

Hesaplanan frekans neden spektrumdaki tepeyle tam olarak çakışmıyor?

Çünkü formüller yuvarlanma elemanlarının kaymadan yuvarlandığını varsayar, gerçek rulmanlar ise yuvarlanmanın yanında kayar da. Bu kaymanın bir yönü vardır: ölçülen değer hesaplanandan biraz aşağıda, çoğunlukla yüzde bir iki aşağıda çıkar; dolayısıyla eşleştirme aralığı simetrik değil, tek yönlüdür. Hesaplanan değerin kabaca yüzde iki altına kadar, üstüne ise yalnızca bir çizgi kadar pay bırakın. Hesaplanan 3,67 devir katı ile ölçülen 3,61 aynı rulmandır; tam çakışma dayatmak, gerçek bir bulgunun tartışılarak yok edilme yoludur. Bulguyu tek bir sayıyla değil, ait olduğu aileyle doğrulayın.

Rulman frekansları hangi spektrumda aranmalı?

Ham spektrumdan önce zarf spektrumunda. Rulman hatası çok kısa bir darbe üretir, bu darbe yüksek frekanslı bir rezonansı uyarır ve içerdiği enerji, spektrumun alt ucundaki dengesizlik ya da eksen kaçıklığının yanında çok küçüktür. Zarf işlemesi rezonansı atar, geriye darbelerin tekrarlanma hızını bırakır; aranan arıza frekansı odur. Ham hız spektrumunda erken evre bir rulman hatası genellikle görünmez.

Rulman frekansı çevresindeki yan bantlar ne anlatır?

Rulmanın hangi parçasının yük bölgesinden geçtiğini anlatır. İç bilezik hatası mille birlikte döner, her devirde yük bölgesine bir kez girip çıkar ve darbe mil frekansında genlik modülasyonuna uğrar; bu da BPFI çevresinde mil devri aralıklı yan bantlar üretir. Dış bilezik hatası yerinde durur ve genellikle yan bant üretmez. Bilye dönme frekansı çevresindeki yan bantların aralığı ise kafes frekansıdır.