Pochopenie amplitúdy vrcholu (Pk & Pk-Pk)
Špičková amplitúda (Pk) je mierou maximálnej úrovne vibrácie signál, meraný od nulovej alebo rovnovážnej polohy až po najvyšší bod, ktorého dosiahne priebeh signálu. V prípade čistej sínusovej krivky predstavuje najvyššiu okamžitú úroveň kmitania, ktorá sa vyskytla počas merania. Je to jeden z troch spôsobov vyjadrenia amplitúda — spolu s Peak-to-Peak a RMS — a voľba medzi nimi patrí medzi najdôležitejšie rozhodnutia v analýza vibrácií.
Vrchol-vrchol (Pk-Pk) amplitúda je celkový výkyv priebehu vlny, meraný od najhlbšieho bodu k najvyššiemu bodu. V prípade čistej sínusovej vlny je hodnota špička-špička presne dvojnásobkom hodnoty špičky. Obe veličiny sa odčítajú z časový priebeh skôr než zo spektra.
Príklad – pre sinusovú vlnu, ktorá osciluje v rozmedzí od +5 mm/s do −5 mm/s:
- Stránka Vrchol (Pk) amplitúda je 5 mm/s.
- Stránka Vrchol-vrchol (Pk-Pk) amplitúda je 10 mm/s.
1. Špičková hodnota, špičková hodnota medzi dvoma špičkami a vzťah k efektívnej hodnote
V prípade ideálnej sínusovej krivky sú tieto tri veličiny prepojené pevnými pomermi: efektívna hodnota sa rovná špičkovej hodnote vydelenej √2 (približne 0,707 × špičková hodnota) a špičková hodnota sa rovná 1,414 × efektívna hodnota. Je však dôležité poznamenať, že tieto presné vzťahy platia len pre čistú sínusovú vlnu. V okamihu, keď signál obsahuje impulzy, šum alebo viacero frekvencií, skutočná špička a špička odvodená z RMS sa rozchádzajú – a práve preto sa skutočný detektor špičiek, ktorý analyzuje každý vzorok jednotlivo, správa odlišne od detektora, ktorý jednoducho škaluje hodnotu RMS.
2. Kedy sa používajú merania vrcholov?
Hoci RMS je najbežnejším meradlom na posúdenie celkovej energie a deštruktívneho potenciálu vibrácií, hodnoty špičkového napätia a špičkového napätia medzi špičkami sa osvedčujú v dvoch konkrétnych situáciách.
a) Posúdenie voľného priestoru a mechanického priestoru
Špička-špička výchylka je kľúčový parameter, najmä u strojov s klzné ložiská monitorované bezdotykové sondy. Hodnota Pk-Pk udáva analytikovi celkovú vzdialenosť, ktorú hriadeľ prekoná v rámci voľného priestoru ložiska. Ak sa táto hodnota začne približovať k fyzickej veľkosti voľného priestoru ložiska, ide o jasné varovanie pred závažným problémom, ktorý by mohol vyústiť do katastrofálneho kontaktu medzi rotorom a pevnými časťami. Keďže táto hodnota vyjadruje mechanické medzery – mikrometre alebo mils skutočného posunu –, posun Peak-to-Peak je prirodzenou jednotkou pre otázky týkajúce sa voľného priestoru.
b) Detekcia nárazov a prechodových javov
Špičková amplitúda je veľmi citlivá na krátkodobé udalosti s vysokou energiou, ako sú napríklad nárazy. Prasknutý zub ozubeného kolesa alebo valivý prvok, ktorý sa valí po spall v ložiskovom krúžku spôsobuje prudký výkyv v časovej krivke. Táto Vrchol zrýchlenie Hodnota prudko stúpa počas týchto udalostí, hoci celková efektívna hodnota zostáva nízka, čo robí merania špičkových hodnôt cenným nástrojom pre včasnú ložisko a ozubené koleso detekcia porúch. Samotný pomer špičkovej hodnoty k efektívnej hodnote je uznávaným diagnostickým ukazovateľom — Špičkový faktor — a rastúci faktor špičkovitosti je často úplne prvým náznakom toho, že sa rozvíja porucha spôsobujúca nárazy.
3. Obmedzenia meraní vrcholov
Hlavnou nevýhodou spoliehania sa výlučne na špičkovú amplitúdu pri posudzovaní celkového stavu je to, že zachytáva iba jediný okamih. Na rozdiel od efektívnej hodnoty (RMS) neposkytuje žiadne informácie o energetickom obsahu zvyšnej časti signálu. Vlnová forma s jedným ostrým, izolovaným výkyvom môže vykazovať vysokú špičku, ale nízku hodnotu RMS, čo naznačuje, že nie je zvlášť deštruktívna. Naopak, komplexná vlnová forma zložená z mnohých miernych špičiek môže niesť vysokú, skutočne škodlivú hodnotu RMS, pričom žiadna jednotlivá špička nevyzerá izolovane alarmujúco. Ďalším praktickým problémom je opakovateľnosť: pretože skutočná špička je jednorazové maximum, jediný náhodný prechodný jav alebo výboj elektrického šumu ju môže nafúknuť, takže hodnoty špičiek sa často zaznamenávajú s peak-hold tieto hodnoty by sa mali sledovať v priebehu niekoľkých sekúnd a vyhodnocovať spolu s hodnotou RMS, a nie samostatne.
4. Zhrnutie: Pk vs. Pk-Pk vs. RMS
Tieto tri metódy sa navzájom dopĺňajú, nie sú v konkurencii – umenie spočíva vo výbere tej správnej pre danú otázku:
- Použite RMS celkovo v trende intenzita vibrácií a posudzovanie celkového technického stavu stroja; najviac sa to týka deštruktívnej energie vibrácií a tvorí základ noriem, ako sú ISO 20816.
- Použiť hodnotu špička-špička (posun) ak ide o fyzický priestor a absolútny pohyb súčiastky – predovšetkým hriadeľov bežiacich v kĺbových ložiskách.
- Použiť Peak (zrýchlenie) na detekciu a kvantifikáciu náhlych nárazových udalostí, ktoré sú často prvým príznakom porúch ložísk a prevodoviek.
V praxi má analytik všetky tri faktory neustále na zreteli. Prenosný dvojkanálový prístroj, ako je napríklad Balanset-1A zobrazuje celkové úrovne aj príslušný časový priebeh signálu, takže technik môže z jedného merania bez kompromisov zistiť hodnotu RMS pre posúdenie intenzity vibrácií, hodnotu Peak-to-Peak pre posúdenie voľného priestoru a hodnotu Peak pre posúdenie nárazového obsahu.
