振動解析における波高率の理解

定義: クレスト ファクターとは何ですか?

クレストファクター 振動信号の「スパイク性」または衝撃性を簡便に測定する無次元比。時間波形のピーク振幅をその振幅で割ることで算出される。 RMS（二乗平均平方根） 価値。

波高率 = ピーク振幅 / RMS値

RMS 値は信号の全体的なエネルギーまたは電力を定量化しますが、波高係数は、全体的なエネルギー平均では失われる可能性のある、短時間の高振幅の影響の存在を強調します。

クレストファクターはなぜ重要ですか?

状態監視におけるクレストファクタの主な用途は、故障の早期検出である。 転がり軸受健全なベアリングは、滑らかで連続的な振動信号を生成します。これは純粋な正弦波に非常に近いものです。純粋な正弦波の波高率は1.414（2の平方根）です。

ベアリングレースや転動体に微細な欠陥（剥離や亀裂など）が発生すると、衝撃を受けるたびに時間波形に小さく鋭いスパイクが発生します。これらのスパイクはピーク振幅は大きいものの、エネルギーが非常に小さいため、当初は全体のRMS値に大きな変化は見られません。しかし、クレストファクター（波高率）は劇的に増加します。

• A 低く安定した波高係数 (例: 3 未満) は通常、マシンが良好な状態であることを示します。
• A 上昇するクレストファクター これは、障害が FFT スペクトルで目に見えるようになる前、または人間の耳で聞こえるようになる前であっても、ベアリングが故障し始めていることを示す最初の警告サインであることがよくあります。

ベアリング故障のライフサイクルと波高率

クレスト ファクターの傾向は、ベアリングの故障ライフサイクル全体にわたって明確なパターンに従います。

1. ステージ1：初期故障 – 初期の微視的な衝撃が発生すると、クレストファクターが大幅に上昇し始めます。RMS値は低いままです。これは故障を検出するのに最適なタイミングです。
2. ステージ2：障害の発生 – 損傷が悪化するにつれて、衝撃はより頻繁に、より強くなります。振動エネルギーが増加するにつれて、RMS値は増加し始めます。信号の「スパイク状」が減り、ノイズが全体的に増加するにつれて、波高率は横ばいになるか、わずかに減少し始めることもあります。
3. ステージ3：後期障害 – ベアリングの損傷は広範囲に及んでいます。振動信号は非常にノイズが多く、振幅が大きく、混沌としています。RMS値は非常に高くなっています。クレストファクターは大幅に低下し、多くの場合「良好」な範囲に戻ります。これは、信号がもはや明確なスパイクではなく、連続的で高エネルギーのランダム振動に支配されているためです。

これは重要なポイントです: 低いクレストファクターは必ずしも機械の健全性を示すものではないRMS値が高い場合、クレストファクターが低いことは、故障がかなり進行していることを示している可能性があります。したがって、クレストファクターは常に全体のRMS値と併せて傾向分析し、評価する必要があります。

制限事項

クレスト ファクターは便利ですが、制限もあります。

• これは良い診断ツールではありません。波高率が高いということは衝撃の存在を示していますが、その衝撃の発生源や頻度は明らかになりません。さらに、以下のような技術を用いて分析する必要があります。 エンベロープ分析 完全な診断には必要です。
• 単発的な事象に敏感です。例えば、フォークリフトが機械のベースに衝突するなど、一度だけ発生する非反復的な衝撃は、クレストファクタの一時的な急上昇を引き起こす可能性があり、適切に調査しないと誤報につながる可能性があります。
• 上記のライフサイクルで説明したように、障害が進行するにつれて、有用性が低下します。

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