کشیدگی در تحلیل ارتعاشات برای تشخیص عیب

تعریف: کورتوز چیست؟

کورتوز یک پارامتر آماری است که شکل توزیع احتمال را توصیف می‌کند. در تحلیل ارتعاش، این پارامتر بر روی سیگنال شکل موج زمانی اعمال می‌شود تا «میزان اوج» یا «ضربه‌ای بودن» آن اندازه‌گیری شود. سیگنالی با کشیدگی بالا با پیک‌ها یا ضربات تیز و متمایز مشخص می‌شود، در حالی که سیگنالی با کشیدگی پایین، مسطح‌تر یا گردتر است. این پارامتر یک مقدار عددی واحد ارائه می‌دهد که می‌تواند تغییر در ویژگی اساسی سیگنال ارتعاش را نشان دهد، حتی اگر انرژی کلی (مقدار RMS) به طور قابل توجهی تغییر نکرده باشد.

ارزش تشخیصی کشیدگی

ارزش اصلی کشیدگی در پایش وضعیت، حساسیت بالای آن به ... است. گسل‌های ضربه‌ای و اولیهبسیاری از عیوب مکانیکی به صورت ترک‌ها یا پوسته‌های میکروسکوپی شروع می‌شوند. با ایجاد تماس بین این عیوب، ضربات کوتاه مدت و با فرکانس بالا ایجاد می‌شود. این ضربات باعث ایجاد پیک‌های تیز در شکل موج زمان ارتعاش می‌شوند که مقدار کشیدگی را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهند، مدت‌ها قبل از اینکه عیب به اندازه کافی بزرگ شود تا بر سطح کلی ارتعاش RMS دستگاه تأثیر بگذارد.

بنابراین، کورتوزیس ابزاری عالی برای موارد زیر است:

• تشخیص زودهنگام عیب یاتاقان: این یکی از موثرترین روش‌ها برای تشخیص اولین نشانه‌های پوسته پوسته شدن روی حلقه یاتاقان یا عنصر غلتشی است.
• تشخیص عیب دندانه چرخ دنده: یک دندانه چرخ‌دنده ترک‌خورده یا شکسته، در هر دور چرخش، ضربه مشخصی ایجاد می‌کند که به راحتی با افزایش مقدار کشیدگی قابل تشخیص است.
• تشخیص سایش یا ضربه‌های متناوب: هر رویداد غیر یکنواخت و تأثیرگذار در یک ماشین را می‌توان با این اندازه‌گیری برجسته کرد.

تفسیر مقادیر کرتوز

کشیدگی یک مقدار نرمال شده است. برای یک توزیع گاوسی (نرمال) کامل، که نمونه‌ای از ارتعاش تصادفی پس‌زمینه در یک ماشین سالم است، مقدار کشیدگی **3.0** است. انحراف از این مقدار از نظر تشخیصی قابل توجه است:

• کشیدگی ≈ ۳.۰: نشان می‌دهد که ارتعاش تصادفی و گاوسی است و نشان‌دهنده عملکرد طبیعی و سالم دستگاه می‌باشد.
• کشیدگی > ۳.۰: نشان می‌دهد که سیگنال نسبت به حالت عادی «پیکی‌تر» یا ضربه‌ای‌تر می‌شود. افزایش مقدار کشیدگی، نشانه هشدار واضحی از ایجاد ضربه است. مقادیر ۵، ۱۰ یا حتی بالاتر در صورت وجود نقص‌های قابل توجه در بلبرینگ یا چرخ‌دنده رایج هستند.
• کورتوز < 3.0: نشان می‌دهد که سیگنال از توزیع نرمال مسطح‌تر است. این حالت گاهی اوقات می‌تواند در انواع خاصی از سایش یا زمانی که سیگنال تحت سلطه یک ارتعاش سینوسی بسیار تمیز است، رخ دهد.

چرخه عمر کشیدگی یک عیب یاتاقان

هنگام ردیابی خطای یاتاقان از ابتدا تا خرابی، مقدار کشیدگی اغلب از یک الگوی قابل پیش‌بینی پیروی می‌کند:

1. مرحله سلامت: کرتوز پایدار و نزدیک به ۳.۰ است.
2. مرحله اولیه خطا: یک نقص میکروسکوپی ایجاد می‌شود. ضربات تیز و مشخصی ایجاد می‌شود که باعث افزایش قابل توجه کرتوزیس (به عنوان مثال، تا ۵.۰ یا بالاتر) می‌شود. ممکن است مقدار کلی ارتعاش RMS هنوز کم باشد. این زمان ایده‌آل برای تشخیص عیب است.
3. مرحله خطای توسعه‌یافته: با بزرگتر شدن و گسترش نقص، برخوردها مکررتر و کمتر مشخص می‌شوند. سیگنال دوباره شبیه نویز تصادفی می‌شود، هرچند در سطح انرژی بسیار بالاتری. در نتیجه، مقدار کشیدگی ممکن است *کاهش* یابد و به سمت ۳.۰ برگردد، در حالی که سطح ارتعاش RMS اکنون به طور چشمگیری افزایش می‌یابد.
4. مرحله‌ی دیرهنگام/شکست: یاتاقان به شدت آسیب دیده است و ارتعاش زیاد و اغلب تصادفی است. مقدار کرتوسیس نزدیک به ۳.۰ باقی مانده است، اما مقدار RMS اکنون در وضعیت هشدار است.

این چرخه عمر نشان می‌دهد که چرا کرتوزیس بسیار ارزشمند است. «نقطه حساس» برای تشخیص در مراحل اولیه است که کرتوزیس افزایش می‌یابد. تکیه صرف بر RMS به این معنی است که خطا تا زمانی که قابل توجه نشده باشد، شناسایی نمی‌شود.

محدودیت‌ها

اگرچه کرتوزیس قدرتمند است، اما باید در کنار تکنیک‌های دیگری مانند تحلیل طیف و شکل موج استفاده شود. این روش می‌تواند به شوک‌های تصادفی و غیرمرتبط با ماشین حساس باشد، بنابراین بهتر است به عنوان یک پارامتر روندیاب استفاده شود. افزایش مداوم کرتوزیس در طول زمان، شاخص بسیار قابل اعتمادتری نسبت به یک قرائت بالا و واحد است.

← بازگشت به فهرست اصلی