Rulman Arıza Frekansları

Rulman arıza frekansları, yuvarlanmalı rulmanın iç geometrisi ile mil devri arasındaki kinematik ilişkiden hesaplanan teorik tekrar frekanslarıdır. Dış bilezik, iç bilezik, yuvarlanma elemanı veya kafes üzerindeki yerel bir düzensizlik yük bölgesinden geçerken darbe üretebilir. Bu darbelerin tekrar aralığı, olası kaynağı sınıflandırmaya yardım eder; ancak tek bir spektrum piki kesin rulman teşhisi değildir.

Rulmanın kinematik bileşenleri

Bir yuvarlanmalı rulmanda iç bilezik, dış bilezik, bilya veya makara ve kafes birlikte hareket eder. Mil devri dönme referansını oluşturur. Yuvarlanma elemanı sayısı, eleman çapı, hatve çapı ve temas açısı karakteristik frekansları belirler. Yük, yağ filmi, boşluk ve kayma nedeniyle gerçek geçiş frekansı teorik değerden bir miktar ayrılabilir.

Hesap yapılırken etiket devri yerine ölçülen gerçek RPM kullanılmalıdır. Değişken hızlı makinelerde frekanslar Hz ekseninde yer değiştirir; order veya devir senkronlu analiz daha tutarlı takip sağlar.

Temel karakteristik frekanslar

FTF – kafes frekansı

Fundamental Train Frequency, kafesin dönme frekansıdır ve çoğunlukla 1X'in altındadır. Kafes hasarı, gevşeklik, yuvarlanma elemanı kayması veya yağlama sorunlarıyla ilişkili bileşenler bu bölgede görülebilir. Düşük frekanslı proses olaylarıyla karışabileceği için uzun kayıt ve yeterli çözünürlük gerekir.

BPFO – dış bilezik geçiş frekansı

Ball Pass Frequency Outer race, yuvarlanma elemanlarının dış bilezikteki sabit bir noktadan geçiş hızıdır. Dış bilezik çoğu makinede gövdeye göre sabit olduğundan yük bölgesindeki yerel kusur düzenli darbeler üretebilir. BPFO harmonikleri ve 1X aralıklı yan bantlar yük veya modülasyon etkisini gösterebilir.

BPFI – iç bilezik geçiş frekansı

Ball Pass Frequency Inner race, elemanların iç bilezikteki bir noktadan geçiş frekansıdır. Kusur mil ile döndüğü için yük bölgesine giriş-çıkış genliği modüle edebilir. BPFI çevresinde 1X aralıklı yan bantlar görülebilir; fakat bu örüntü tek başına yeterli değildir.

BSF – yuvarlanma elemanı dönme frekansı

Ball Spin Frequency, bilya veya makaranın kendi ekseni çevresindeki dönüşüyle ilişkilidir. Bir elemanın iki yüzeyinde temas oluştuğundan bazı durumlarda BSF'nin iki katı belirginleşebilir. Kayma oranı yük ve yağlama ile değişebilir.

Hesaplama yaklaşımı

Teorik formüllerde yuvarlanma elemanı sayısı z, eleman çapı d, hatve çapı D, temas açısı θ ve mil frekansı fr kullanılır. BPFO ve BPFI, z/2 ile fr'nin; geometri oranına bağlı artı veya eksi terimle çarpımına dayanır. BSF ve FTF için de aynı geometrik oran farklı biçimde kullanılır. Temas açısının derece/radyan dönüşümü ve doğru hatve çapı önemlidir.

Üretici veri tabanı varsa doğrudan verilen karakteristik order değerleri tercih edilir. Aynı dış ölçülere sahip iki rulmanın iç geometrisi farklı olabilir. Tahmini oranlarla hesaplanan değerler yalnız arama bölgesi oluşturur, kesin eşleşme olarak kullanılmaz.

Darbe, rezonans ve zarf analizi

Küçük yüzey kusuru her geçişte çok kısa darbe oluşturur. Darbenin enerjisi geniş frekans bandına yayılır ve yatak gövdesinin yüksek frekanslı doğal rezonansını uyarabilir. Klasik düşük frekans hız spektrumunda karakteristik frekans zayıf kalırken yüksek frekans ivme sinyalinde salınım paketleri görülebilir.

Zarf analizi, seçilen yüksek frekans bandını filtreler, genlik zarfını çıkarır ve bu zarfın spektrumunu hesaplar. Böylece darbe tekrar frekansı görünür hale gelir. Bant rastgele seçilmemelidir; makine kaynaklı taşıyıcılar, sensör cevabı ve gürültü dikkate alınır. Ham ivme, filtrelenmiş sinyal ve zarf spektrumu birlikte saklanmalıdır.

Hasar gelişimi ve ölçüm parametreleri

Erken aşamada yüksek frekanslı darbeler ve Crest Factor değişimi görülebilir. Yüzey hasarı büyüdükçe karakteristik frekans harmonikleri, yan bantlar ve geniş bant enerji artabilir. İleri aşamada boşluk, sürtünme ve yük dağılımı değiştiğinden 1X ve harmonikleri de etkilenebilir. Bu sıralama her rulmanda aynı olmak zorunda değildir.

İvme Peak, ivme RMS, zarf genliği ve hız RMS farklı aşamalara farklı duyarlılık gösterebilir. Ölçüm birimleri için vibrasyon ölçüm birimleri rehberi kullanılabilir. Trendde aynı sensör, montaj, bant, örnekleme ve yük koşulu korunmalıdır.

Saha uygulama yöntemi

1. Rulman kodu, gerçek devir, yük, yağlama türü ve son bakım bilgisi kaydedilir.
2. Yük taşıyan yatak bölgesinde yatay, dikey ve gerekirse eksenel noktalar belirlenir.
3. Overall hız, geniş bant ivme, zaman dalga formu ve uygun yüksek frekans kayıtları alınır.
4. Teorik frekanslar gerçek devirle hesaplanır ve toleranslı arama bölgeleri oluşturulur.
5. Harmonik, yan bant, darbe aralığı ve farklı yönlerdeki dağılım incelenir.
6. Sonuç geçmiş trend, sıcaklık, ses, yağlama ve proses verileriyle karşılaştırılır.

Saha örnekleri

Sabit hızlı bir motorun tahrik tarafı yatağında zarf spektrumunda BPFO çevresinde düzenli harmonikler gelişebilir. Aynı anda hız RMS kararlı kalabilir. Bu bulgu dış bilezik geçişiyle ilişkili tekrarlayan darbeyi araştırmayı gerektirir; sensör montajı, yağlama ve yakın ekipmanlardan iletilen darbeler kontrol edilmeden parça değişimi kararı verilmez.

Değişken hızlı bir fan yatağında karakteristik pikler Hz ekseninde devirle birlikte kayıyorsa order takibi kullanılabilir. Pik sabit Hz'de kalıyorsa yapısal veya elektriksel başka kaynak olasılığı değerlendirilir. Farklı yüklerde yan bantların değişmesi, yük bölgesi ve kaymanın etkisini anlamaya yardım eder.

Sık yapılan yorum hataları

• Yanlış rulman geometrisiyle hassas frekans eşleşmesi aramak.
• Gerçek devir yerine nominal devri kullanmak.
• Bir BPFO veya BPFI imlecini kesin arıza kanıtı saymak.
• Yalnız overall hız trendiyle erken rulman durumunu değerlendirmek.
• Her yüksek frekanslı darbeyi rulmana bağlamak.
• Farklı zarf bantlarındaki genlikleri doğrudan karşılaştırmak.
• Yağlama, montaj boşluğu ve elektriksel aşındırma olasılıklarını göz ardı etmek.

Yan bantlar ve yük bölgesi

Rulman kusuru yük bölgesinden geçerken darbe genliği değişebilir. İç bilezik kusuru mil ile döndüğü için her turda yükün en yüksek olduğu konuma yaklaşır ve uzaklaşır. Bu genlik modülasyonu BPFI ve harmoniklerinin çevresinde 1X aralıklı yan bantlar oluşturabilir. Dış bilezik sabit olsa da değişken radyal yük veya gevşek yatak yuvası BPFO genliğini modüle edebilir.

Yan bant sayısını hasar boyutuyla doğrudan eşleştirmek doğru değildir. Pencere, çözünürlük, hız değişimi ve komşu frekanslar görünümü etkiler. Yan bant aralığının gerçek devirle uyumu ve zaman dalga formundaki genlik değişimi birlikte kontrol edilir.

Yağlama ve montaj etkileri

Yetersiz film kalınlığı metal temasını ve yüksek frekans enerjisini artırabilir. Aşırı yağlama sıcaklık ve sürükleme oluşturabilir. Yanlış viskozite, kirlenme veya su girişi yüzey hasarı olmadan önce ölçüm karakterini değiştirebilir. Yağlama sonrası geçici genlik değişimi, kalıcı iyileşme olarak hemen yorumlanmamalı; kararlı sıcaklıkta yeniden ölçülmelidir.

Aşırı sıkı geçme, yanlış iç boşluk, mil veya yatak yuvası ovalitesi yük dağılımını değiştirir. Eksenel ön yük bazı rulmanlarda temas açısını ve teorik frekansları etkileyebilir. Montaj geçmişi ve sıcaklık trendi spektral bulgularla birlikte incelenir.

Elektriksel aşındırma ve dış darbeler

Değişken hızlı sürücülü motorlarda mil akımı, bilezik yüzeyinde oluklanma veya elektriksel çukurcuk oluşturabilir. Spektrumda karakteristik rulman frekanslarına ek olarak geniş bant enerji ve yüzey desenine bağlı bileşenler görülebilir. Topraklama, mil gerilimi ve izolasyon ölçümleri mekanik analizle birlikte gerekebilir.

Yakındaki kırıcı, pres, dişli veya kavrama darbeleri makine gövdesinden sensöre iletilebilir. Motor dururken devam eden yüksek frekanslı olaylar dış kaynak ihtimalini destekler. Eş zamanlı çok nokta ölçümü, olayın hangi bölgede önce ve güçlü görüldüğünü karşılaştırmaya yardım eder.

Bakım kararı ve takip sıklığı

Alarm yalnız bir pikin varlığına göre değil; değişim hızı, makinenin kritiklik düzeyi, yedeklilik, sıcaklık ve proses etkisiyle oluşturulur. Hızla büyüyen darbe trendi daha kısa takip aralığı gerektirir. Kararlı ve düşük seviyeli bir bulgu ise kontrollü tekrar ölçümüyle izlenebilir.

Rulman değiştirildiğinde sökülen parçanın yüzeyi incelenmeli ve ölçüm hipotezi doğrulanmalıdır. Gerçek hasar konumu, yağ durumu ve montaj izleri analiz veri tabanına işlendiğinde gelecekteki yorumların güvenilirliği artar.

Ultrason, yağ partikül analizi ve sıcaklık ölçümü rulman değerlendirmesini tamamlayabilir. Ultrason sürtünme ve erken darbe değişimine, yağ analizi aşınma parçacığı ve kirlenmeye duyarlıdır. Bu yöntemlerin alarm eşikleri ve örnekleme aralıkları farklıdır; sonuçlar aynı zaman çizelgesinde birleştirildiğinde bakım kararının dayanağı güçlenir.

Yedek rulman takılmadan önce depolama koşulları, paket bütünlüğü ve montaj temizliği de kontrol edilmelidir. Hasarsız yeni bir rulmanın kirli montaj veya yanlış geçme nedeniyle kısa sürede benzer belirtiler üretmesi önlenmelidir.

Sonuç

Rulman frekans analizi, doğru geometri ve gerçek devirle başladığında güçlü bir durum izleme aracıdır. En güvenilir yaklaşım tek piki değil, darbenin zaman davranışını, harmonik ve yan bant ailesini, farklı ölçüm büyüklüklerini ve değişim trendini birlikte ele alır. Profesyonel ölçüm için BALANSTEK vibrasyon analizi hizmeti, temel spektrum bilgisi için FFT analizi ve sensör seçenekleri için vibrasyon sensörleri incelenebilir.