Amplituda vibrací: klíčový ukazatel stavu stroje

Definice: Co je to amplituda vibrací?

Amplituda vibrací je mírou intenzity nebo závažnosti vibrací. Kvantifikuje, „jak moc“ stroj vibruje, a je jedním z nejzákladnějších parametrů používaných při monitorování stavu a diagnostice strojů. Změna amplitudy v čase je často prvním příznakem rozvíjejícího se mechanického problému. Zatímco frekvence pomáhá diagnostikovat *typ* poruchy, amplituda pomáhá určit její *závažnost*.

Důležitost měření amplitudy

Sledování amplitudy vibrací je nezbytné pro jakýkoli program prediktivní údržby. Zvýšení amplitudy přímo koreluje se zvýšením dynamických sil působících na součásti stroje. Monitorování těchto úrovní pomáhá:

• Stanovení základní linie: Měření amplitudy na zdravém stroji poskytuje základ pro budoucí srovnání.
• Stav stroje Trend: Vykreslením odečtů amplitudy v čase mohou inženýři detekovat postupné zhoršování stavu dlouho předtím, než dojde k poruše.
• Nastavení budíků: Úrovně amplitudy se používají k nastavení výstražných a nebezpečných alarmů, které upozorňují personál na výrazné zhoršení stavu stroje.
• Posouzení závažnosti: Velikost amplitudy je přímým ukazatelem závažnosti problému, což pomáhá stanovit priority údržbářských prací.

Různé způsoby měření amplitudy

Vibrace je dynamický signál a její amplitudu lze kvantifikovat několika různými způsoby. Volba měření závisí na typu stroje a hledané informaci.

1. Vrcholová (Pk) amplituda

Vrcholová hodnota je maximální amplituda dosažená vibračním průběhem v jednom směru (kladném nebo záporném) od své nulové nebo rovnovážné polohy. Měření vrcholů jsou obzvláště užitečná pro posouzení krátkodobých událostí s vysokým nárazem, jako jsou ty způsobené zlomeným zubem ozubeného kola nebo vážnou vadou ložiska. Udává maximální napětí nebo sílu působící na součást během vibračního cyklu.

2. Amplituda mezi vrcholy (Pk-Pk)

Hodnota Peak-to-Peak je celková vzdálenost, kterou vibrující součást urazí od svého maximálního kladného vrcholu k svému maximálnímu zápornému vrcholu. Představuje celkovou výchylku nebo celkový pohyb součásti. Peak-to-Peak se nejčastěji používá pro měření přemístění, protože je zásadní pro posouzení vůlí. Například dokáže určit, zda se rotující hřídel pohybuje dostatečně, aby hrozilo riziko kontaktu se stacionárním ložiskovým pouzdrem.

3. RMS (střední kvadratická hodnota) amplituda

Hodnota RMS je nejběžnějším a nejužitečnějším měřítkem pro posouzení celkové závažnosti vibrací. Vypočítává se odmocninou z průměru čtverců hodnot průběhu vibrací v čase. Klíčovou výhodou RMS je, že přímo souvisí s... energetický obsah a destruktivní sílu vibrací. Hodnota RMS zohledňuje celý vibrační signál v čase, nejen maximální vrcholy, což z ní činí mnohem stabilnější a reprezentativnější měřítko celkového stavu stroje. Většina mezinárodních norem, jako je ISO 10816, používá rychlost RMS k určení limitů vibrací.

Vztah mezi Pk, Pk-Pk a RMS

Pro dokonalou sinusovou vlnu mají tyto hodnoty jednoduchý matematický vztah:

• Vrchol-vrchol = 2 × vrchol
• RMS = Špička / √2 ≈ 0,707 × Špička

Pro komplexní, nesinusové signály, které se nacházejí v reálných strojích (které často obsahují rázy a harmonické), však tento vztah neplatí. Poměr vrcholu k efektivní hodnotě (RMS) je známý jako faktor výkyvu (Crest Factor), který sám o sobě může být užitečným diagnostickým nástrojem.

Kterou jednotku amplitudy použít?

Amplituda se měří v jednotkách posunutí, rychlosti nebo zrychlení a volba závisí na sledované frekvenci:

• Posun (μm, mils): Nejlepší pro nízkofrekvenční vibrace (<10 Hz), jako jsou strukturální pohyby nebo nevyváženost u velmi pomalých strojů.
• Rychlost (mm/s, in/s): Nejlepší univerzální indikátor pro střední frekvence (10 Hz až 1 000 Hz), kde dochází k nejčastějším poruchám strojů, jako je nevyváženost a nesouosost.
• Zrychlení (g, m/s²): Nejlepší pro vysokofrekvenční vibrace (> 1 000 Hz), jako je záběr ozubených kol a vady ložisek.

← Zpět na hlavní index