Amplitúda vibrácií: Kľúčový ukazovateľ stavu stroja

Definícia: Čo je to amplitúda vibrácií?

Amplitúda vibrácií je mierou intenzity alebo závažnosti vibrácií. Kvantifikuje „ako veľmi“ stroj vibruje a je jedným z najzákladnejších parametrov používaných pri monitorovaní stavu a diagnostike strojov. Zmena amplitúdy v priebehu času je často prvým príznakom vyvíjajúceho sa mechanického problému. Zatiaľ čo frekvencia pomáha diagnostikovať *typ* poruchy, amplitúda pomáha určiť jej *závažnosť*.

Dôležitosť merania amplitúdy

Sledovanie amplitúdy vibrácií je nevyhnutné pre akýkoľvek program prediktívnej údržby. Zvýšenie amplitúdy priamo koreluje so zvýšením dynamických síl pôsobiacich na komponenty stroja. Monitorovanie týchto úrovní pomáha:

• Stanovte si základnú líniu: Meranie amplitúdy na funkčnom stroji poskytuje základ pre budúce porovnanie.
• Stav stroja Trend: Zobrazením údajov amplitúdy v priebehu času môžu inžinieri odhaliť postupné zhoršovanie stavu dlho predtým, ako dôjde k poruche.
• Nastavenie budíkov: Úrovne amplitúdy sa používajú na nastavenie výstražných a nebezpečných alarmov, ktoré upozorňujú personál na výrazné zhoršenie stavu stroja.
• Posúdenie závažnosti: Veľkosť amplitúdy je priamym ukazovateľom závažnosti problému, čo pomáha pri stanovovaní priorít údržbárskych opatrení.

Rôzne spôsoby merania amplitúdy

Vibrácie sú dynamický signál a ich amplitúdu možno kvantifikovať niekoľkými rôznymi spôsobmi. Výber merania závisí od typu stroja a požadovaných informácií.

1. Vrcholová (Pk) amplitúda

Vrcholová hodnota je maximálna amplitúda dosiahnutá vibračným priebehom v jednom smere (buď kladnom alebo zápornom) od svojej nulovej alebo rovnovážnej polohy. Merania vrcholov sú obzvlášť užitočné na posúdenie krátkodobých udalostí s vysokým nárazom, ako sú napríklad tie, ktoré sú spôsobené zlomeným zubom ozubeného kolesa alebo vážnou chybou ložiska. Udáva maximálne napätie alebo silu pôsobiacu na komponent počas vibračného cyklu.

2. Amplitúda medzi vrcholmi (Pk-Pk)

Hodnota medzi vrcholmi je celková vzdialenosť, ktorú vibrujúca súčiastka prejde od svojho maximálneho kladného vrcholu po svoj maximálny záporný vrchol. Predstavuje celkovú výchylku alebo celkový pohyb súčiastky. Hodnota medzi vrcholmi sa najčastejšie používa na meranie výtlak, pretože je kritický pre posúdenie vôlí. Napríklad dokáže určiť, či sa rotujúci hriadeľ pohybuje dostatočne na to, aby hrozil kontakt so stacionárnym ložiskovým telesom.

3. RMS (stredná kvadratická hodnota) amplitúda

Hodnota RMS je najbežnejším a najužitočnejším meradlom na posúdenie celkovej závažnosti vibrácií. Vypočíta sa ako druhá odmocnina z priemeru druhých mocnín hodnôt priebehu v priebehu času. Kľúčovou výhodou RMS je, že priamo súvisí s energetický obsah a deštruktívnu silu vibrácií. Hodnota RMS zohľadňuje celý vibračný signál v priebehu času, nielen maximálne vrcholy, vďaka čomu je oveľa stabilnejším a reprezentatívnejším meradlom celkového stavu stroja. Väčšina medzinárodných noriem, ako napríklad ISO 10816, používa rýchlosť RMS na určenie limitov vibrácií.

Vzťah medzi Pk, Pk-Pk a RMS

Pre dokonalú sínusovú vlnu majú tieto hodnoty jednoduchý matematický vzťah:

• Vrchol-vrchol = 2 × vrchol
• RMS = Vrchol / √2 ≈ 0,707 × Vrchol

Avšak pre komplexné, nesínusoidné signály nachádzajúce sa v reálnych strojoch (ktoré často obsahujú nárazy a harmonické) tento vzťah neplatí. Pomer špičky k efektívnej hodnote je známy ako faktor výkyvu, ktorý sám o sebe môže byť užitočným diagnostickým nástrojom.

Ktorú jednotku amplitúdy použiť?

Amplitúda sa meria v jednotkách posunutia, rýchlosti alebo zrýchlenia a výber závisí od sledovanej frekvencie:

• Posun (μm, mils): Najlepšie pre nízkofrekvenčné vibrácie (<10 Hz), ako sú napríklad pohyby konštrukcií alebo nevyváženosť na veľmi pomalých strojoch.
• Rýchlosť (mm/s, in/s): Najlepší univerzálny indikátor pre stredné frekvencie (10 Hz až 1 000 Hz), kde sa vyskytujú najčastejšie poruchy strojov, ako je nevyváženosť a nesprávne zarovnanie.
• Zrýchlenie (g, m/s²): Najlepšie pre vysokofrekvenčné vibrácie (> 1 000 Hz), ako sú napríklad zábery ozubených kolies a poruchy ložísk.

← Späť na hlavný index