Huipukkuus värähtelyanalyysissä vian havaitsemiseksi

Määritelmä: Mikä on kurtoosi?

Kurtoosi on tilastollinen parametri, joka kuvaa todennäköisyysjakauman muotoa. Värähtelyanalyysissä sitä sovelletaan aika-aaltomuotoiseen signaaliin sen "huippujen" tai "impulsiivisuuden" mittaamiseksi. Korkean huipukkuuden omaavalle signaalille on ominaista terävät, selkeät piikit tai iskut, kun taas matalan huipukkuuden omaava signaali on loivempi tai pyöreämpi. Se antaa yhden numeerisen arvon, joka voi osoittaa muutoksen värähtelysignaalin taustalla olevassa luonteessa, vaikka kokonaisenergia (RMS-arvo) ei olisi muuttunut merkittävästi.

Kurtoosin diagnostinen arvo

Huipukkuusasteen ensisijainen arvo kunnonvalvonnassa on sen korkea herkkyys varhaisvaiheen, impulsiiviset viatMonet mekaaniset viat alkavat mikroskooppisina halkeamina tai lohkeamina. Kun nämä kehittyvät viat koskettavat toisiaan, ne aiheuttavat lyhytaikaisia, korkeataajuisia iskuja. Nämä iskut aiheuttavat teräviä piikkejä värähtelyaika-aaltomuodossa, mikä lisää dramaattisesti huipukkuusarvoa kauan ennen kuin vika on kasvanut niin suureksi, että se vaikuttaa koneen kokonaisvärähtelytasoon (RMS).

Kurtoosi on siksi erinomainen työkalu:

• Laakerivian varhainen havaitseminen: Se on yksi tehokkaimmista menetelmistä laakerirenkaan tai vierintäelimen lohkeamisen ensimmäisten merkkien havaitsemiseen.
• Vaihteiston hampaan vian havaitseminen: Säröillä oleva tai rikkoutunut hammaspyörän hammas tuottaa selkeän iskun kerran kierrosta kohden, mikä on helposti havaittavissa nousevana huipukkuusarvona.
• Ajoittaisten hankaumien tai iskujen havaitseminen: Tämän mittauksen avulla voidaan havaita kaikki koneen sisällä tapahtuvat epätasaiset, iskevät tapahtumat.

Kurtosis-arvojen tulkinta

Huipukkuus on normalisoitu arvo. Täydelliselle Gaussiselle (normaali) jakaumalle, joka on tyypillistä satunnaiselle taustavärähtelylle terveessä koneessa, huipukkuusarvo on **3,0**. Poikkeamat tästä arvosta ovat diagnostisesti merkittäviä:

• Huipukkuus ≈ 3,0: Ilmaisee, että värähtely on satunnaista ja Gaussista, mikä viittaa normaaliin ja terveeseen toimintaan.
• Huipukkuus > 3.0: Ilmaisee, että signaalista on tulossa normaalia "huippuisempi" tai impulsiivisempi. Nouseva huipukkuusarvo on selvä varoitusmerkki kehittyvistä iskuista. Arvot 5, 10 tai jopa korkeammat ovat yleisiä, kun laakeri- tai vaihteistovikoja on merkittäviä.
• Kurtoosi < 3.0: Ilmaisee, että signaali on loivempi kuin normaalijakauma. Tämä voi joskus tapahtua tietyntyyppisten hankausten yhteydessä tai kun signaalia hallitsee erittäin puhdas, sinimuotoinen värähtely.

Laakerivian kurtosis-elinkaari

Kun laakerin vikaa seurataan alusta vikaantumiseen, kurtoosiarvo noudattaa usein ennustettavaa kaavaa:

1. Terve vaihe: Kurtoosi on vakaa ja lähellä arvoa 3,0.
2. Varhainen vikaantumisvaihe: Muodostuu mikroskooppinen vika. Teräviä, selkeitä iskuja syntyy, jotka aiheuttavat huipukkuusarvon merkittävän nousun (esim. 5,0:aan tai korkeammalle). Kokonais-RMS-värähtely voi silti olla alhainen. Tämä on ihanteellinen aika vian havaitsemiseen.
3. Kehittynyt vikavaihe: Vian kasvaessa ja levitessä iskuista tulee tiheämpiä ja vähemmän havaittavia. Signaali alkaa jälleen muistuttaa satunnaista kohinaa, vaikkakin paljon korkeammalla energiatasolla. Tämän seurauksena huipukkuusarvo voi *laskeutua* ja palata kohti arvoa 3,0, kun taas RMS-värähtelytaso alkaa nyt nousta dramaattisesti.
4. Myöhäinen/epäonnistumisvaihe: Laakeri on pahasti vaurioitunut ja tärinä on voimakasta ja usein satunnaista. Huipukkuus pysyy lähellä 3,0:aa, mutta RMS-arvo on nyt hälytystilassa.

Tämä elinkaari korostaa, miksi huipukkuus on niin arvokas. Havaitsemisen "kultainen piste" on alkuvaiheessa, kun huipukkuus kasvaa. Pelkkään RMS-arvoon luottaminen tarkoittaisi, että vikaa ei havaita, ennen kuin siitä on jo tullut merkittävä.

Rajoitukset

Vaikka huipukkuus on tehokas menetelmä, sitä tulisi käyttää yhdessä muiden tekniikoiden, kuten spektri- ja aaltomuotoanalyysin, kanssa. Se voi olla herkkä satunnaisille, koneista riippumattomille häiriöille, joten sitä on parasta käyttää trendiparametrina. Huipukkuuden tasainen nousu ajan myötä on paljon luotettavampi indikaattori kuin yksittäinen korkea lukema.

← Takaisin päähakemistoon