¿Cómo diagnosticar problemas de vibración en los rodamientos de bola de ranuras profundas?

Las inortestalaciones industriales en todo el mundo confían en la operación suave y tranquila de rodamiento de bolas de ranura profunda s. Cuando surgen vibraciones inesperadas, indican problemas potenciales: los problemas de que, si se quedan sin control, se pueden aumentar en tiempo de inactividad costoso no planificado, daño secundario y falla prematura del rodamiento. Diagnosticar la causa raíz de estas vibraciones no es conjeturas; Requiere un enfoque analítico estructurado basado en los fundamentos de análisis de vibraciones.

Paso 1: identificar los síntomas y el contexto de recolección

El diagnóstico comienza mucho antes de conectar un sensor. Los técnicos notan meticulosamente:

• Características de vibración: ¿Es un zumbido constante, un retumbar intermitente o un golpe afilado? ¿Dónde es más fuerte, radial o axialmente? ¿La intensidad cambia con la velocidad o la carga?
• Contexto operativo: ¿Cuándo comenzó la vibración? ¿Hubo actividades de mantenimiento recientes (reemplazo de rodamiento, realineación, cambios de lubricación)? ¿Cuáles son las condiciones de funcionamiento (velocidad, carga, temperatura)?
• Pistas audibles: ¿Hay ruidos específicos (raspado, molienda, clic) que acompañan la vibración?
• Inspección física: Verificaciones iniciales para problemas obvios: calor excesivo cerca del cojinete, fuga de grasa visible o contaminación, soltura o daño externo.

Paso 2: Emplear herramientas de análisis de vibración

El diagnóstico preciso depende de la medición cuantitativa:

1. Colocación del sensor: Los acelerómetros se montan estratégicamente en la carcasa del rodamiento, típicamente perpendicular al eje (medición radial) y, a veces, paralelo (axial), capturando datos de vibración.
2. Adquisición de datos: Un analizador de vibración portátil recoge formas de onda del dominio del tiempo y las convierte en el dominio de frecuencia utilizando la transformación rápida de Fourier (FFT), revelando las frecuencias vibratorias específicas presentes.
3. Análisis de espectro: la herramienta de diagnóstico central: El espectro FFT es la ventana de diagnóstico principal. Los técnicos lo examinan por frecuencias dominantes y sus armónicos (múltiplos). Los indicadores clave se relacionan directamente con la geometría y la cinemática del rodamiento:
   • Race exterior de frecuencia de pase de pelota (BPFO): Indica defectos en la pista de carreras exteriores. Picos de frecuencia en (N * F_R / 2) * (1 - (BD / PD) * Cosβ) (dónde n = número de bolas, F_R = Velocidad de rotación, Bd = diámetro de la bola, Pd = diámetro de tono, β = ángulo de contacto).
   • Ball Pass Frecuencia Race interna (BPFI): Indica defectos en la pista de carreras interna. Picos de frecuencia en (N * F_R / 2) * (1 (BD / PD) * Cosβ) .
   • Frecuencia de giro de bola (BSF): Indica defectos en los elementos rodantes mismos. Picos de frecuencia en (Pd / (2 * bd)) * f_r * [1 - ((bd / pd) * cosβ)^2] .
   • Frecuencia de tren fundamental (FTF): Asociado con defectos de la jaula. Picos de frecuencia en (F_R / 2) * (1 - (BD / PD) * Cosβ) .
   • Frecuencia de velocidad de ejecución (1x rpm) y armónicos: A menudo indican desequilibrio, desalineación, flojedad o ejes doblados, condiciones que pueden causa daños en el rodamiento o amplificando su firma de vibración.

Paso 3: Interpretar la evidencia

Los picos espectrales coincidentes con las frecuencias características apuntan al tipo de falla probable:

• Picos claros en BPFO, BPFI, BSF o FTF: Fuerte evidencia de daño localizado (spalling, picaduras, grietas) en el componente correspondiente (carrera externa, raza interna, pelota, jaula).
• Mayor piso de ruido (vibración de banda ancha): A menudo sugiere problemas de lubricación (insuficientes, degradados o lubricantes incorrectos) o desgaste/puntuación generalizada.
• Presencia de armónicos de velocidad de carrera: Puede indicar cuestiones subyacentes como la desalineación o la flojedad que contribuyen a la angustia de los rodamientos.
• Modulación (bandas laterales): Las frecuencias espaciadas alrededor de una frecuencia de rodamiento dominante (especialmente BPFI) a menudo indican una combinación de defectos de soporte y otro problema como la flojencia o el desequilibrio.

Paso 4: Hallazgos de corroboración e identificación de causa raíz

El análisis de vibración es poderoso pero se beneficia de la correlación:

• Análisis de forma de onda de tiempo: Examinar la forma y la amplitud de la señal de vibración sin procesar puede confirmar los impactos (picos de corta duración indicativos de grietas o spalls) o falta de lubricación ("ruido" de alta frecuencia).
• Envoltura (demodulación): Esta técnica aísla los impactos de alta frecuencia (como los de los defectos de la carga) de las vibraciones de las máquinas de menor frecuencia, lo que hace que las fallas sean más fáciles de detectar, especialmente en entornos ruidosos o falla en la etapa temprana.
• Tendencia: La comparación de los espectros actuales y los niveles generales de vibración con los datos de referencia históricos revela tasas de deterioro y ayuda a confirmar la importancia de los cambios.
• Cheques suplementarios: Revisar el tipo e intervalo de lubricación, confirmar la instalación adecuada (ajustes, autorizaciones) y evaluar la alineación es crucial para comprender por qué El rodamiento falló.

Diagnóstico de problemas de vibración en los rodamientos de bola de ranura profunda es un proceso metódico que combina una gran observación, una medición precisa utilizando el análisis del espectro FFT e interpretación experta de frecuencias características. Al identificar sistemáticamente las firmas de vibración específicas asociadas con defectos de componentes, problemas de lubricación o fallas mecánicas contribuyentes, los equipos de mantenimiento pueden ir más allá de las reparaciones reactivas. Este enfoque de diagnóstico dirigido permite un mantenimiento predictivo, que permite intervenciones oportunas, como la reposición de lubricación o el reemplazo de rodamiento programado, que evitan fallas catastróficas, maximizan la vida útil del rodamiento y garanticen la operación confiable y eficiente de la maquinaria crítica. Invertir en habilidades y tecnología de análisis de vibraciones es una inversión en resistencia operativa y control de costos.