Zrozumienie współczynnika szczytu w analizie drgań

Definicja: Czym jest współczynnik szczytu?

Współczynnik szczytu to bezwymiarowy współczynnik, który stanowi prostą miarę „szorstkości” lub impulsywności sygnału wibracyjnego. Oblicza się go, dzieląc amplitudę szczytową przebiegu czasowego przez jego RMS (średnia kwadratowa) wartość.

Współczynnik szczytu = amplituda szczytowa / wartość RMS

Podczas gdy wartość RMS określa całkowitą energię lub moc sygnału, współczynnik szczytu podkreśla obecność krótkotrwałych uderzeń o dużej amplitudzie, które w przeciwnym razie mogłyby zostać utracone w ogólnej średniej energii.

Dlaczego współczynnik Crest jest ważny?

Podstawowym zastosowaniem współczynnika szczytu w monitorowaniu stanu jest wczesne wykrywanie usterek łożyska toczneZdrowe łożysko generuje płynny, ciągły sygnał wibracyjny, który jest bardzo zbliżony do czystej fali sinusoidalnej. Czysta fala sinusoidalna ma współczynnik szczytu 1,414 (pierwiastek kwadratowy z 2).

W miarę jak na bieżniach łożysk lub elementach tocznych rozwijają się mikroskopijne defekty (takie jak odpryski lub pęknięcia), każde uderzenie generuje niewielki, ostry impuls w przebiegu czasowym. Impulsy te mają wysoką amplitudę szczytową, ale zawierają bardzo mało energii, więc początkowo nie zwiększają znacząco całkowitej wartości RMS. Powodują jednak gwałtowny wzrost współczynnika szczytu.

• A niski i stabilny współczynnik szczytu (np. poniżej 3) zazwyczaj oznacza, że maszyna jest w dobrym stanie.
• A rosnący współczynnik szczytu jest często pierwszym sygnałem ostrzegawczym, że łożysko zaczyna ulegać awarii, jeszcze zanim usterka stanie się widoczna w widmie FFT lub słyszalna dla ludzkiego ucha.

Cykl życia uszkodzenia łożyska i współczynnik szczytu

Trend współczynnika szczytu podąża za wyraźnym wzorcem przez cały cykl życia łożyska:

1. Etap 1: Wczesna usterka – Wraz z pojawieniem się pierwszych mikroskopijnych uderzeń, współczynnik szczytu zaczyna znacząco rosnąć. Wartość RMS pozostaje niska. To idealny moment na wykrycie usterki.
2. Etap 2: Rozwój wady – Wraz z pogłębianiem się uszkodzeń, uderzenia stają się częstsze i silniejsze. Wartość RMS zaczyna rosnąć wraz ze wzrostem energii wibracji. Współczynnik szczytu może osiągnąć plateau lub nawet zacząć nieznacznie spadać, gdy sygnał staje się mniej „szpiczasty” i ogólnie bardziej zaszumiony.
3. Etap 3: Późna faza awarii – Uszkodzenie łożyska jest teraz rozległe. Sygnał drgań jest bardzo zaszumiony i chaotyczny, o wysokich amplitudach. Wartość RMS jest bardzo wysoka. Współczynnik szczytu znacznie spada, często z powrotem w kierunku „dobrego” zakresu, ponieważ sygnał nie jest już zdominowany przez wyraźne impulsy, lecz przez ciągłe, losowe drgania o dużej energii.

To jest kluczowy punkt: niski współczynnik szczytu nie zawsze jest wskaźnikiem zdrowej maszynyJeśli wartość RMS jest wysoka, niski współczynnik szczytu może wskazywać na bardzo zaawansowany etap awarii. Dlatego współczynnik szczytu należy zawsze analizować i oceniać w powiązaniu z ogólną wartością RMS.

Ograniczenia

Choć Crest Factor jest przydatny, ma on jednak swoje ograniczenia:

• Nie jest to dobre narzędzie diagnostyczne. Wysoki współczynnik szczytu wskazuje na obecność uderzeń, ale nie ujawnia źródła ani częstotliwości tych uderzeń. Dalsza analiza z wykorzystaniem technik takich jak Analiza koperty jest niezbędne do postawienia pełnej diagnozy.
• Jest wrażliwy na zdarzenia jednorazowe. Pojedynczy, niepowtarzalny wstrząs (np. uderzenie wózka widłowego w podstawę maszyny) może spowodować chwilowy wzrost współczynnika szczytu, co w przypadku braku odpowiedniej analizy może doprowadzić do fałszywego alarmu.
• Staje się on mniej użyteczny w miarę postępu usterki, jak opisano powyżej w cyklu życia.

← Powrót do indeksu głównego