BPFO Là Gì? — Thuật Ngữ Vòng Bi

BPFO (Ball Pass Frequency Outer — tần số vòng bi đi qua vòng ngoài) là tần số rung đặc trưng xuất hiện trong phổ rung khi vòng ngoài của vòng bi bị hỏng (spalling, pitting, brinelling) — mỗi lần một phần tử lăn đi qua vết hỏng tạo ra một xung va chạm.

BPFO là tần số chuẩn đoán quan trọng nhất trong phân tích rung vòng bi vì vòng ngoài đứng yên nên vết hỏng chịu tải đều đặn — tín hiệu BPFO rõ và ổn định hơn BPFI. Phương pháp phân tích tần số vòng bi được chuẩn hóa theo ISO 15243. Xem hướng dẫn giám sát rung toàn diện tại bài giám sát rung động vòng bi và chọn vòng bi cầu phù hợp cho thiết bị cần giám sát BPFO. Công thức tính: BPFO = (Z/2) × n × (1 − d/D × cos α), trong đó Z = số phần tử lăn, n = tốc độ (Hz), d = đường kính phần tử lăn, D = đường kính vòng quỹ tích tâm, α = góc tiếp xúc. BPFO thường nằm trong khoảng 3–8 lần tốc độ quay (3–8× RPM/60).

Cách tính và ứng dụng thực tế

Với vòng bi 6205 (Z=9 viên bi, d=7,94 mm, D=38,5 mm, α=0°):

• Tại 1.450 rpm (24,17 Hz): BPFO = (9/2) × 24,17 × (1 − 7,94/38,5) = 4,5 × 24,17 × 0,794 = 86,5 Hz

Mỗi nhà sản xuất công bố hệ số nhân BPFO (ký hiệu BPFO_factor hoặc Z × Fo). Cách tra nhanh: dùng hệ số trong catalog hoặc phần mềm SKF @ptitude, Emerson AMS. Hệ số BPFO của 6205 = 3,59, vậy BPFO tại 1.450 rpm = 3,59 × (1.450/60) = 86,7 Hz — khớp với tính tay.

Trong phổ rung, BPFO hỏng nhẹ xuất hiện là đỉnh đơn tại tần số cơ bản. Hỏng trung bình: đỉnh BPFO + harmonics (2×BPFO, 3×BPFO). Hỏng nặng: đỉnh BPFO + sidebands cách tần số trục (1× RPM).

Ví dụ thực tế: Phát hiện hỏng vòng ngoài 6308 C3

Tại một nhà máy chế biến thủy sản ở Cà Mau, máy bơm 2.900 rpm dùng vòng bi 6308 C3 (d=40, D=90, B=23 mm, Z=8 viên). Hệ số BPFO = 3,57. Tại 2.900 rpm: BPFO = 3,57 × (2.900/60) = 172,5 Hz. Phân tích phổ rung phát hiện đỉnh tại 172 Hz (±1% dung sai đo) với biên độ 0,8 mm/s — vượt ngưỡng cảnh báo 0,5 mm/s. Vòng bi được thay trong đợt dừng kế tiếp, tránh hỏng đột ngột.