Độ nhọn trong phân tích rung động để phát hiện lỗi

Định nghĩa: Độ nhọn là gì?

Độ nhọn là một tham số thống kê mô tả hình dạng của phân phối xác suất. Trong phân tích rung động, nó được áp dụng cho tín hiệu dạng sóng thời gian để đo "độ nhọn" hoặc "độ xung" của nó. Tín hiệu có độ nhọn cao được đặc trưng bởi các đỉnh hoặc va chạm sắc nét, rõ ràng, trong khi tín hiệu có độ nhọn thấp phẳng hơn hoặc tròn hơn. Nó cung cấp một giá trị số duy nhất có thể biểu thị sự thay đổi trong đặc tính cơ bản của tín hiệu rung động, ngay cả khi năng lượng tổng thể (giá trị RMS) không thay đổi đáng kể.

Giá trị chẩn đoán của độ nhọn

Giá trị chính của độ nhọn trong giám sát tình trạng là độ nhạy cao của nó đối với lỗi bốc đồng giai đoạn đầuNhiều khuyết tật cơ học bắt đầu từ các vết nứt hoặc vết vỡ cực nhỏ. Khi các khuyết tật này tiếp xúc, chúng tạo ra các tác động ngắn hạn, tần số cao. Những tác động này gây ra các đỉnh nhọn trên dạng sóng thời gian rung, làm tăng đáng kể giá trị độ nhọn từ rất lâu trước khi khuyết tật phát triển đủ lớn để ảnh hưởng đến mức độ rung RMS tổng thể của máy.

Do đó, độ nhọn là một công cụ tuyệt vời để:

• Phát hiện lỗi ổ trục sớm: Đây là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để phát hiện những dấu hiệu đầu tiên của vết nứt trên ổ trục hoặc bộ phận lăn.
• Phát hiện lỗi răng bánh răng: Răng bánh răng bị nứt hoặc gãy sẽ tạo ra lực tác động riêng biệt một lần mỗi vòng quay, có thể dễ dàng phát hiện bằng giá trị độ nhọn tăng dần.
• Phát hiện tiếng cọ xát hoặc va chạm không liên tục: Bất kỳ sự kiện tác động không đồng nhất nào trong máy đều có thể được làm nổi bật bằng phép đo này.

Giải thích các giá trị độ nhọn

Độ nhọn là một giá trị chuẩn hóa. Đối với phân phối chuẩn Gauss hoàn hảo, đặc trưng của rung động nền ngẫu nhiên trong một máy móc khỏe mạnh, giá trị độ nhọn là **3.0**. Độ lệch so với giá trị này có ý nghĩa chẩn đoán quan trọng:

• Độ nhọn ≈ 3,0: Chỉ ra rằng rung động là ngẫu nhiên và theo chuẩn Gauss, cho thấy hoạt động bình thường, lành mạnh.
• Độ nhọn > 3,0: Chỉ ra rằng tín hiệu đang trở nên "nhọn" hoặc xung hơn bình thường. Giá trị độ nhọn tăng là dấu hiệu cảnh báo rõ ràng về các tác động đang phát triển. Giá trị 5, 10 hoặc thậm chí cao hơn thường xảy ra khi có khuyết tật đáng kể ở ổ trục hoặc bánh răng.
• Độ nhọn < 3.0: Biểu thị tín hiệu phẳng hơn phân phối chuẩn. Điều này đôi khi có thể xảy ra với một số loại ma sát nhất định hoặc khi tín hiệu bị chi phối bởi dao động hình sin rất rõ nét.

Vòng đời độ nhọn của lỗi ổ trục

Khi theo dõi lỗi ổ trục từ khi bắt đầu đến khi hỏng, giá trị độ nhọn thường tuân theo một mô hình có thể dự đoán được:

1. Giai đoạn khỏe mạnh: Độ nhọn ổn định và gần bằng 3,0.
2. Giai đoạn lỗi sớm: Một khuyết tật cực nhỏ hình thành. Các va chạm mạnh, rõ ràng được tạo ra, khiến độ nhọn tăng đáng kể (ví dụ: lên 5,0 hoặc cao hơn). Độ rung RMS tổng thể có thể vẫn thấp. Đây là thời điểm lý tưởng để phát hiện lỗi.
3. Giai đoạn lỗi đã phát triển: Khi khuyết tật lớn dần và lan rộng, tác động trở nên thường xuyên hơn và kém rõ ràng hơn. Tín hiệu bắt đầu giống nhiễu ngẫu nhiên trở lại, mặc dù ở mức năng lượng cao hơn nhiều. Do đó, giá trị độ nhọn có thể *giảm* và trở về mức 3.0, trong khi mức rung động RMS lúc này bắt đầu tăng đáng kể.
4. Giai đoạn muộn/thất bại: Vòng bi bị hư hỏng nặng, độ rung cao và thường ngẫu nhiên. Độ nhọn vẫn ở mức gần 3,0, nhưng giá trị RMS hiện đang ở mức báo động.

Vòng đời này nhấn mạnh lý do tại sao độ nhọn lại có giá trị đến vậy. "Điểm ngọt" để phát hiện lỗi nằm ở giai đoạn đầu khi độ nhọn tăng lên. Nếu chỉ dựa vào RMS, lỗi sẽ không được phát hiện cho đến khi nó đã trở nên nghiêm trọng.

Hạn chế

Mặc dù mạnh mẽ, độ nhọn nên được sử dụng kết hợp với các kỹ thuật khác như phân tích phổ và dạng sóng. Nó có thể nhạy cảm với các cú sốc ngẫu nhiên, không liên quan đến máy móc, vì vậy tốt nhất nên sử dụng nó như một tham số xu hướng. Sự gia tăng đều đặn của độ nhọn theo thời gian là một chỉ báo đáng tin cậy hơn nhiều so với một giá trị cao duy nhất.

← Quay lại Mục lục chính