Калькуляторы
Расчёт дефектных частот подшипников качения SKF
Калькулятор частот вибрации подшипников SKF
Расчёт дефектных частот BPFO, BPFI, BSF, FTF для радиальных шарикоподшипников
[OK] Официальные данные SKF | 219 подшипников | Точность коэффициентов согласно каталогу SKFFn Параметры расчёта
Коэффициенты можно найти в каталоге SKF, программе SKF @ptitude Observer, или рассчитать по геометрии подшипника.
1. Выберите подшипник из базы данных
2. Введите частоту вращения вала
3. Введите обнаруженную на спектре частоту
4. Калькулятор определит возможный источник дефекта
Расшифровка частот
Hz Результаты расчёта
Детали расчёта
Дефектные частоты подшипников качения: теоретические основы
Вибродиагностика шарикоподшипников базируется на анализе характерных частотных составляющих, возникающих при контакте тел качения с дефектами на рабочих поверхностях. Каждый структурный элемент подшипникового узла при повреждении генерирует вибрационный сигнал строго определённой частоты, что позволяет идентифицировать источник неисправности на ранней стадии развития.
Современные системы мониторинга технического состояния роторного оборудования используют четыре базовые частоты для оценки состояния шариковых подшипников SKF и изделий других производителей:
Указанные величины не являются постоянными — они напрямую зависят от скорости вращения вала и внутренней геометрии конкретного типоразмера. Производитель SKF публикует для каждой модели безразмерные коэффициенты, умножение которых на частоту вращения даёт искомые значения в герцах.
Формулы расчёта частот вибрации подшипников SKF
Аналитические зависимости для вычисления характеристических частот выводятся из кинематики качения шарика между двумя кольцами. Для радиальных шарикоподшипников с нулевым углом контакта применяются следующие соотношения:
Где применяются обозначения:
- Nb — количество тел качения (шариков)
- Bd — диаметр шарика, мм
- Pd — диаметр окружности центров шариков (pitch diameter), мм
- fвр — частота вращения вала, Гц (обороты в минуту делить на 60)
Математическое свойство дефектных частот
Важное соотношение для самопроверки вычислений: сумма коэффициентов BPFO и BPFI всегда равна числу шариков Nb. Это следует непосредственно из формул — при сложении члены с Bd/Pd взаимно сокращаются:
Таблица коэффициентов частот для популярных подшипников
Ниже приведены характеристики наиболее распространённых типоразмеров радиальных шарикоподшипников, применяемых в электродвигателях, насосах, вентиляторах и редукторах. Полный ассортимент доступен в каталоге подшипников.
| Обозначение | Размеры d×D×B, мм | Шариков | BPFO | BPFI | BSF | FTF |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6204 | 20×47×14 | 8 | 3.08 | 4.92 | 2.06 | 0.39 |
| 6205 | 25×52×15 | 9 | 3.59 | 5.41 | 2.36 | 0.40 |
| 6206 | 30×62×16 | 9 | 3.58 | 5.42 | 2.34 | 0.40 |
| 6207 | 35×72×17 | 9 | 3.57 | 5.43 | 2.31 | 0.40 |
| 6208 | 40×80×18 | 9 | 3.61 | 5.39 | 2.42 | 0.40 |
| 6305 | 25×62×17 | 7 | 2.61 | 4.39 | 1.83 | 0.37 |
| 6306 | 30×72×19 | 8 | 3.09 | 4.91 | 2.07 | 0.39 |
| 6307 | 35×80×21 | 8 | 3.06 | 4.94 | 2.01 | 0.38 |
| 6308 | 40×90×23 | 8 | 3.06 | 4.94 | 2.01 | 0.38 |
| 6309 | 45×100×25 | 8 | 3.06 | 4.94 | 2.00 | 0.38 |
| 6310 | 50×110×27 | 8 | 3.07 | 4.93 | 2.04 | 0.38 |
Коэффициенты представляют собой множители для частоты вращения вала в герцах. При работе с оборотами в минуту результат необходимо разделить на 60.
Пример расчёта дефектных частот подшипника 6205
Электродвигатель 4 кВт, номинальная скорость 1450 об/мин, установлены подшипники SKF 6205-2RS.
BPFI = 5.41 × 24.17 = 130.76 Гц — частота дефекта внутреннего кольца
BSF = 2.36 × 24.17 = 57.04 Гц — частота дефекта шарика
FTF = 0.40 × 24.17 = 9.67 Гц — частота вращения сепаратора
Контрольная проверка: 3.59 + 5.41 = 9.00 — совпадает с количеством шариков в подшипнике 6205. Расчёт выполнен корректно.
Интерпретация спектра вибрации при диагностике подшипников
Обнаружение пиков на расчётных частотах свидетельствует о развитии конкретного типа повреждения. Для достоверной оценки состояния подшипникового узла необходимо учитывать ряд диагностических признаков:
| Частота | Тип дефекта | Характерные признаки в спектре | Типичные причины |
|---|---|---|---|
| BPFO | Повреждение наружной обоймы | Чёткий пик на основной частоте, гармоники 2×, 3×. Амплитуда стабильна при изменении нагрузки | Усталостное выкрашивание, коррозия, неправильная посадка в корпус |
| BPFI | Повреждение внутренней обоймы | Основная частота с боковыми полосами на расстоянии fвр. Амплитуда модулирована оборотной частотой | Усталость материала, проворот на валу, электроэрозия |
| BSF | Дефект тела качения | Частота BSF и удвоенная 2×BSF. Нестабильная амплитуда из-за хаотичного вращения шарика | Раковины, сколы, загрязнение смазки абразивом |
| FTF | Неисправность сепаратора | Низкочастотный пик ниже частоты вращения. Часто с модуляцией Nb×FTF | Износ направляющих, недостаток смазки, деформация |
Стадии развития дефектов подшипников качения
Деградация подшипникового узла проходит четыре характерных этапа, каждый из которых имеет специфическую вибрационную картину:
| Стадия | Состояние | Вибрационные признаки | Остаточный ресурс |
|---|---|---|---|
| I | Зарождение | Рост высокочастотных составляющих (ультразвуковой диапазон 20-60 кГц). Стандартный спектр без изменений | 10-20% от L10 |
| II | Развитие | Появление резонансных частот подшипника (1-5 кГц). Начало роста огибающей спектра | 5-10% от L10 |
| III | Выраженный дефект | Чёткие пики BPFO/BPFI/BSF с гармониками. Рост общего уровня вибрации | 1-5% от L10 |
| IV | Аварийное | Широкополосный шум, снижение дискретных составляющих. Механический шум | Замена немедленно |
L10 — базовая расчётная долговечность, при которой 90% подшипников данного типа не проявляют признаков усталости.
Практические рекомендации по вибромониторингу
Для получения достоверных результатов измерений при диагностике подшипников SKF и аналогов следует придерживаться ряда правил:
- Точка установки датчика — максимально близко к подшипниковому узлу на жёсткой металлической поверхности. Избегать установки на крышках, кожухах и тонкостенных элементах.
- Частотный диапазон анализа — верхняя граница не менее 1000 Гц или 40×fвр для охвата третьей гармоники BPFI. Для ранней диагностики применять огибающую спектра в полосе 500-5000 Гц.
- Разрешение спектра — число линий FFT выбирать из условия: ширина бина не более 0.5 Гц для надёжного разделения близких частот (например, BPFO и кратных оборотной).
- Стабильность режима — измерения выполнять при установившейся скорости и температуре. Колебания частоты вращения более 2% искажают спектральную картину.
- Трендовый анализ — единичное измерение малоинформативно. Вести историю замеров с интервалом 1-4 недели для отслеживания динамики деградации.
Справочные материалы и каталоги подшипников
Для подбора подшипников под конкретное применение и получения полных технических характеристик воспользуйтесь профессиональными ресурсами:
Шариковые подшипники SKF Полный каталог подшипников
Каталог содержит радиальные и радиально-упорные шарикоподшипники, роликовые подшипники различных конструкций, а также подшипниковые узлы для промышленного оборудования.
