Biên độ rung: Chỉ số quan trọng về tình trạng máy móc

Định nghĩa: Biên độ rung động là gì?

Biên độ rung động là thước đo cường độ hoặc mức độ nghiêm trọng của rung động. Nó định lượng "mức độ" rung động của máy móc và là một trong những thông số cơ bản nhất được sử dụng trong giám sát tình trạng và chẩn đoán máy móc. Sự thay đổi biên độ theo thời gian thường là dấu hiệu đầu tiên của một vấn đề cơ học đang phát triển. Trong khi tần số giúp chẩn đoán *loại* lỗi, biên độ giúp xác định *mức độ nghiêm trọng* của lỗi.

Tầm quan trọng của việc đo biên độ

Việc theo dõi biên độ rung động là điều cần thiết cho bất kỳ chương trình bảo trì dự đoán nào. Sự gia tăng biên độ rung động có mối tương quan trực tiếp với sự gia tăng lực động tác động lên các bộ phận của máy móc. Việc theo dõi các mức độ này giúp:

• Thiết lập đường cơ sở: Đo biên độ trên một máy khỏe mạnh sẽ cung cấp cơ sở để so sánh trong tương lai.
• Sức khỏe của Trend Machine: Bằng cách vẽ biểu đồ biên độ theo thời gian, các kỹ sư có thể phát hiện sự suy giảm dần dần từ lâu trước khi xảy ra lỗi.
• Đặt báo thức: Mức biên độ được sử dụng để thiết lập cảnh báo và báo động nguy hiểm, thông báo cho nhân viên khi tình trạng của máy móc trở nên tồi tệ hơn đáng kể.
• Đánh giá mức độ nghiêm trọng: Độ lớn của biên độ là chỉ báo trực tiếp về mức độ nghiêm trọng của vấn đề, giúp ưu tiên các hành động bảo trì.

Các cách khác nhau để đo biên độ

Rung động là một tín hiệu động, và biên độ của nó có thể được định lượng theo nhiều cách khác nhau. Việc lựa chọn phép đo phụ thuộc vào loại máy và thông tin cần tìm kiếm.

1. Biên độ đỉnh (Pk)

Giá trị Đỉnh là biên độ cực đại mà dạng sóng rung động đạt được theo một hướng (dương hoặc âm) từ vị trí 0 hoặc vị trí cân bằng. Các phép đo Đỉnh đặc biệt hữu ích để đánh giá các sự kiện tác động mạnh, kéo dài trong thời gian ngắn, chẳng hạn như do gãy răng bánh răng hoặc lỗi ổ trục nghiêm trọng. Giá trị này biểu thị ứng suất hoặc lực tối đa tác động lên một bộ phận trong một chu kỳ rung.

2. Biên độ đỉnh-đỉnh (Pk-Pk)

Giá trị Đỉnh-Đỉnh là tổng quãng đường mà bộ phận rung di chuyển từ đỉnh dương cực đại đến đỉnh âm cực đại. Giá trị này thể hiện độ lệch tổng thể hoặc chuyển động tổng thể của bộ phận. Giá trị Đỉnh-Đỉnh thường được sử dụng để đo lường sự dịch chuyển, vì nó rất quan trọng để đánh giá khe hở. Ví dụ, nó có thể xác định xem trục quay có đủ chuyển động để tránh va chạm với vỏ ổ trục cố định hay không.

3. Biên độ RMS (Căn bậc hai trung bình)

Giá trị RMS là thước đo phổ biến và hữu ích nhất để đánh giá mức độ rung động tổng thể. Giá trị này được tính bằng cách lấy căn bậc hai của giá trị trung bình các bình phương của dạng sóng theo thời gian. Ưu điểm chính của RMS là nó liên quan trực tiếp đến hàm lượng năng lượng và sức mạnh phá hủy của rung động. Giá trị RMS xem xét toàn bộ tín hiệu rung động theo thời gian, chứ không chỉ các đỉnh cực đại, khiến nó trở thành thước đo ổn định và đại diện hơn nhiều cho tình trạng tổng thể của máy móc. Hầu hết các tiêu chuẩn quốc tế, như ISO 10816, sử dụng vận tốc RMS để xác định giới hạn rung động.

Mối quan hệ giữa Pk, Pk-Pk và RMS

Đối với sóng sin hoàn hảo, các giá trị này có mối quan hệ toán học đơn giản:

• Đỉnh-đến-Đỉnh = 2 × Đỉnh
• RMS = Đỉnh / √2 ≈ 0,707 × Đỉnh

Tuy nhiên, đối với các tín hiệu phức tạp, không phải dạng sin trong máy móc thực tế (thường chứa các xung đột và sóng hài), mối quan hệ này không còn đúng nữa. Tỷ số giữa Đỉnh và RMS được gọi là Hệ số Đỉnh, bản thân nó có thể là một công cụ chẩn đoán hữu ích.

Nên sử dụng đơn vị biên độ nào?

Biên độ được đo bằng đơn vị dịch chuyển, vận tốc hoặc gia tốc và sự lựa chọn phụ thuộc vào tần số quan tâm:

• Độ dịch chuyển (μm, mils): Phù hợp nhất với rung động tần số thấp (<10 Hz), chẳng hạn như chuyển động cấu trúc hoặc mất cân bằng trên các máy rất chậm.
• Vận tốc (mm/giây, in/giây): Chỉ báo đa năng tốt nhất cho tần số trung bình (10 Hz đến 1.000 Hz), nơi xảy ra hầu hết các lỗi máy móc phổ biến như mất cân bằng và sai lệch.
• Gia tốc (g, m/s²): Phù hợp nhất với rung động tần số cao (>1.000 Hz), chẳng hạn như lỗi lưới bánh răng và ổ trục.

← Quay lại Mục lục chính