Diagnostic des défauts d'engrenage

1. La signature vibratoire des engrenages

Les engrenages sont un élément fondamental de la transmission de puissance des machines industrielles. L'engrènement des dents est un processus intrinsèquement bruyant et vibrant. Des engrenages en bon état produisent une signature vibratoire très claire et stable, et tout écart par rapport à cette signature est un indicateur fort d'usure ou de dommage.

Analyse des vibrations est une méthode très efficace pour détecter les défauts d'engrenages à un stade très précoce, bien avant qu'ils ne puissent conduire à une défaillance catastrophique d'une boîte de vitesses.

2. Fréquence d'engrènement (GMF)

La fréquence la plus importante dans l’analyse des boîtes de vitesses est la Fréquence d'engrènement (GMF)Il s’agit de la vitesse à laquelle les dents des engrenages s’engrènent les unes avec les autres.

GMF = Nombre de dents sur un engrenage × Vitesse de rotation de cet engrenage

Dans une boîte de vitesses saine, le Spectre FFT montrera un pic clair au GMF, souvent avec quelques petits harmoniques (2xGMF, 3xGMF). L'amplitude de ce pic GMF est un indicateur de la charge sur les engrenages. Un pic GMF élevé en soi n'est pas nécessairement le signe d'un défaut, mais plutôt d'une charge importante. La clé du diagnostic réside dans l'observation des fréquences *autour* du pic GMF.

3. Utilisation bandes latérales pour diagnostiquer les défauts

bandes latérales Les bandes latérales constituent l'outil le plus puissant pour diagnostiquer des problèmes d'engrenages spécifiques. Il s'agit de petits pics qui apparaissent de part et d'autre de la fréquence de rotation du rotor et de ses harmoniques. L'espacement des bandes latérales indique quel arbre rencontre le problème.

• Engrenage usé ou excentrique : Si un engrenage est usé, excentrique ou présente un défaut de fabrication, il modulera le GMF à sa vitesse de rotation. Cela créera des bandes latérales autour du pic du GMF, espacées au vitesse de course (1X) de l'arbre de ce pignon spécifique. Par exemple, si le pic GMF présente des bandes latérales espacées selon la vitesse de l'arbre d'entrée, le défaut se situe au niveau du pignon d'entrée.
• Usure des dents : L'usure générale des dents est souvent indiquée par une augmentation de l'amplitude du GMF et de ses harmoniques, accompagnée de bandes latérales 1X provenant de l'engrenage correspondant.
• Dent fissurée ou cassée : Une seule dent fissurée ou cassée génère un fort pic de vibration à une vitesse de rotation de l'engrenage, souvent avec de nombreuses harmoniques. Elle produit également des bandes latérales autour du GMF espacées selon la vitesse de rotation de l'engrenage. forme d'onde temporelle est également très utile ici, car il montrera un impact distinct et périodique à chaque fois que la dent cassée tente de s'engrèner.
• Désalignement des engrenages : Un désalignement des engrenages se traduit souvent par une harmonique GMF 2X élevée, parfois supérieure au pic GMF primaire. Il s'accompagne également de bandes latérales espacées selon la vitesse de rotation.

4. Techniques d'analyse spécialisées

Parce que les vibrations des engrenages peuvent être complexes, des techniques spécialisées sont souvent utilisées :

• Analyse des formes d'onde temporelles: Essentiel pour détecter les dents cassées, qui se manifestent par des impacts répétés et tranchants.
• Analyse du cepstre: Une technique utilisée pour identifier plus clairement les familles de bandes latérales qui peuvent être difficiles à voir dans un spectre FFT standard.

5. Étapes de la défaillance d'un engrenage

L'analyse des vibrations peut suivre la progression d'une défaillance d'engrenage à travers plusieurs étapes :

1. Stade 1 (précoce) : De petites bandes latérales apparaissent autour du GMF. Le niveau vibratoire global peut rester inchangé.
2. Étape 2 (modérée) : L'amplitude des bandes latérales augmente et les harmoniques du GMF peuvent commencer à apparaître avec leurs propres bandes latérales.
3. Stade 3 (grave) : Le GMF et ses harmoniques peuvent présenter de nombreuses bandes latérales larges. La fréquence 1X de l'équipement problématique peut commencer à augmenter. Le plancher de bruit du spectre augmente.
4. Stade 4 (catastrophique) : Le GMF peut disparaître et être remplacé par une signature vibratoire aléatoire et bruyante lorsque les dents sont gravement endommagées ou détruites.

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