Comprensione del fattore di cresta nell'analisi delle vibrazioni

Definizione: Che cos'è il fattore di cresta?

Fattore di cresta è un rapporto adimensionale che fornisce una misura semplice della "spigolosità" o impulsività di un segnale di vibrazione. Si calcola dividendo l'ampiezza di picco di una forma d'onda temporale per la sua RMS (valore quadratico medio) valore.

Fattore di cresta = Ampiezza di picco / Valore RMS

Mentre il valore RMS quantifica l'energia o la potenza complessiva del segnale, il fattore di cresta evidenzia la presenza di impatti di breve durata e di elevata ampiezza che altrimenti potrebbero andare persi nella media energetica complessiva.

Perché il fattore di cresta è importante?

L'uso principale del Crest Factor nel monitoraggio delle condizioni è per il rilevamento precoce di guasti in cuscinetti volventiUn cuscinetto in buone condizioni produce un segnale di vibrazione uniforme e continuo, molto vicino a un'onda sinusoidale pura. Un'onda sinusoidale pura ha un fattore di cresta pari a 1,414 (radice quadrata di 2).

Man mano che si sviluppano difetti microscopici (come scheggiature o cricche) sulle piste dei cuscinetti o sugli elementi volventi, ogni impatto genera un piccolo e netto picco nella forma d'onda temporale. Questi picchi hanno un'ampiezza di picco elevata ma contengono pochissima energia, quindi inizialmente non aumentano significativamente il valore RMS complessivo. Tuttavia, causano un aumento significativo del fattore di cresta.

• A fattore di cresta basso e stabile (ad esempio, inferiore a 3) indica in genere una macchina in buone condizioni.
• A fattore di cresta crescente è spesso il primo segnale di avvertimento che un cuscinetto sta iniziando a guastarsi, anche prima che il guasto sia visibile nello spettro FFT o udibile dall'orecchio umano.

Il ciclo di vita di un guasto del cuscinetto e il fattore di cresta

L'andamento del Crest Factor segue uno schema distinto durante l'intero ciclo di vita del guasto di un cuscinetto:

1. Fase 1: Guasto precoce – Con l'inizio degli impatti microscopici, il fattore di cresta inizia ad aumentare significativamente. Il valore RMS rimane basso. Questo è il momento ideale per rilevare la faglia.
2. Fase 2: Sviluppo della colpa – Con l'aggravarsi del danno, gli impatti diventano più frequenti e intensi. Il valore RMS inizia ad aumentare con l'aumentare dell'energia vibrazionale. Il fattore di cresta può stabilizzarsi o addirittura iniziare a diminuire leggermente man mano che il segnale diventa meno "spigoloso" e generalmente più rumoroso.
3. Fase 3: Fallimento in fase avanzata – Il danno ai cuscinetti è ora esteso. Il segnale di vibrazione è molto rumoroso e caotico, con ampiezze elevate. Il valore RMS è molto elevato. Il fattore di cresta diminuisce significativamente, spesso tornando verso l'intervallo "buono", perché il segnale non è più dominato da picchi distinti ma da vibrazioni casuali continue e ad alta energia.

Questo è un punto critico: un basso Crest Factor non è sempre indicatore di una macchina sanaSe il valore RMS è elevato, un fattore di cresta basso può indicare uno stadio di guasto molto avanzato. Pertanto, il fattore di cresta deve essere sempre analizzato e valutato in combinazione con il valore RMS complessivo.

Limitazioni

Sebbene utile, Crest Factor presenta delle limitazioni:

• Non è un buon strumento diagnostico. Un Crest Factor elevato indica la presenza di impatti, ma non ne rivela la fonte o la frequenza. Ulteriori analisi utilizzando tecniche come Analisi dell'involucro è necessario per una diagnosi completa.
• È sensibile a eventi isolati. Un singolo urto non ripetuto (come un carrello elevatore che urta la base della macchina) può causare un picco temporaneo del Fattore di Cresta, che può generare un falso allarme se non viene adeguatamente indagato.
• Diventa meno utile man mano che un guasto progredisce, come descritto nel ciclo di vita sopra.

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