BPFI Là Gì? — Thuật Ngữ Vòng Bi

BPFI (Ball Pass Frequency Inner — tần số vòng bi đi qua vòng trong) là tần số rung đặc trưng xuất hiện trong phổ rung khi vòng trong của vòng bi bị hỏng — mỗi lần một phần tử lăn đi qua vết hỏng trên vòng trong quay tạo ra một xung va chạm.

BPFI khó phân tích hơn BPFO vì vòng trong quay — vết hỏng di chuyển vào và ra khỏi vùng chịu tải (load zone) theo phân tích chuẩn ISO 15243. Xem kỹ thuật phát hiện sớm tại bài giám sát rung động vòng bi và chọn vòng bi cầu cho ứng dụng cần theo dõi BPFI. Khi vết hỏng trong vùng chịu tải, xung va chạm mạnh; khi ra ngoài vùng tải, xung yếu hơn. Hiện tượng này gọi là modulation — BPFI bị điều biên bởi tần số trục (1× RPM), tạo ra sidebands đặc trưng tại BPFI ± k×RPM trong phổ. Đây là đặc điểm nhận dạng quan trọng phân biệt BPFI với các tần số khác.

Công thức và ví dụ tính BPFI

Công thức: BPFI = (Z/2) × n × (1 + d/D × cos α)

Với vòng bi 6205 (Z=9, d=7,94 mm, D=38,5 mm, α=0°) tại 1.450 rpm (24,17 Hz): BPFI = (9/2) × 24,17 × (1 + 7,94/38,5) = 4,5 × 24,17 × 1,206 = 131,2 Hz

Hệ số BPFI của 6205 = 5,42. Kiểm tra: 5,42 × 24,17 = 131,0 Hz — khớp. So sánh: BPFO 6205 = 3,59 × 24,17 = 86,8 Hz — BPFI luôn cao hơn BPFO ở cùng vòng bi và tốc độ.

Dấu hiệu BPFI trong phổ rung: đỉnh tại tần số BPFI + sidebands tại BPFI ± 1×RPM, ± 2×RPM. Sidebands mạnh là đặc trưng của hỏng vòng trong — không thấy ở BPFO. Biên độ sidebands bằng 30–60% biên độ BPFI chính là ngưỡng cảnh báo trung bình.

Ví dụ thực tế: Phát hiện hỏng vòng trong NU2216 E

Tại một nhà máy cao su ở Đồng Nai, roller press 1.460 rpm dùng vòng bi trụ NU2216 E (d=80, D=140, B=33 mm, Z=14 con lăn). Hệ số BPFI = 7,94. Tại 1.460 rpm: BPFI = 7,94 × (1.460/60) = 193,1 Hz. Phổ rung phát hiện đỉnh 193 Hz + sidebands tại 168,6 Hz và 217,4 Hz (cách 24,3 Hz = 1× RPM). Xác nhận: hỏng vòng trong NU2216 E. Thay vòng bi sau 3 tuần lên lịch dừng máy, tránh gãy vòng trụ đột ngột.