ISO 5348 : Vibrations et chocs mécaniques – Montage mécanique des accéléromètres

Résumé

La norme ISO 5348 est une norme fondamentale et très pratique pour tout analyste de vibrations. Elle aborde un facteur critique qui a un impact direct sur la qualité des données : la façon dont accéléromètre est physiquement fixé à la machine. La norme spécifie différentes méthodes de montage et décrit l'impact de chacune sur la réponse en fréquence de la mesure. Le respect des directives de la norme ISO 5348 est essentiel pour obtenir des données vibratoires précises et reproductibles, notamment lors de la mesure de vibrations à haute fréquence.

Table des matières (structure conceptuelle)

La norme est structurée pour fournir des conseils clairs et pratiques sur les techniques de montage :

1. 1. Portée et méthodes de montage :

   Cette première section définit l'objectif de la norme : fournir des conseils techniques clairs sur les méthodes de fixation des accéléromètres sur une surface vibrante afin de garantir l'exactitude des données. L'idée centrale de la norme est présentée ici : la méthode de montage est un élément essentiel du système de mesure et détermine directement la fréquence la plus élevée à laquelle des données fiables peuvent être collectées. Une mauvaise technique de montage agira comme un filtre mécanique, atténuant ou amortissant les vibrations haute fréquence avant qu'elles ne puissent être mesurées. La section présente ensuite les principales méthodes de montage qui seront évaluées en détail : le montage par goujon, le montage adhésif et le montage magnétique, établissant ainsi le cadre du reste du document.

2. 2. Montage des goujons :

   Cette méthode est présentée comme la technique de référence optimale pour la fixation d'un accéléromètre. Elle consiste à percer un trou dans la structure de la machine, à le tarauder, puis à visser le goujon de montage de l'accéléromètre directement dans le trou. La norme précise que la surface de montage doit être propre, plane et lisse, avec un lamage usiné si nécessaire. Une fine couche de graisse silicone ou d'un liquide de couplage similaire doit être appliquée à la base du capteur afin de combler les micro-espaces vides, maximisant ainsi la surface de contact et améliorant la transmission de l'énergie haute fréquence. Cette méthode offre une rigidité de montage maximale, ce qui se traduit par une fréquence de résonance de montage maximale. Le capteur peut ainsi mesurer avec précision la plus large gamme de fréquences possible sans que la résonance du support ne perturbe ses mesures. Considérée comme la référence pour toutes les autres méthodes, elle est essentielle pour les installations de surveillance permanente, les tests de diagnostic haute fréquence (comme pour les roulements et les engrenages) et l'étalonnage des capteurs.

3. 3. Montage adhésif :

   Cette section détaille l'utilisation d'adhésifs comme solution de montage semi-permanente, souvent utilisée lorsque le perçage dans la machine n'est ni pratique ni autorisé. La norme distingue différents types d'adhésifs. Pour un résultat optimal, il est recommandé d'utiliser un adhésif dur et rigide, tel qu'un cyanoacrylate (« super glue ») ou un époxy bicomposant. Le principe essentiel est d'utiliser une quantité minimale d'adhésif pour créer une liaison très fine et rigide entre la base du capteur et la surface de la machine. Un adhésif épais ou souple (comme le caoutchouc de silicone) agira comme un amortisseur, limitant fortement la réponse en haute fréquence. Correctement réalisé sur une surface correctement préparée, un support adhésif rigide peut atteindre une plage de fréquences utilisable presque aussi élevée qu'un support à goujon, ce qui en fait une alternative viable pour de nombreuses applications de diagnostic. La norme couvre également l'utilisation de bases adhésives, qui sont de petites pastilles métalliques collées à la machine pour fournir un emplacement répétable pour la fixation d'un capteur à goujon.

4. 4. Montage magnétique :

   Ce chapitre traite de l’utilisation de bases magnétiques, qui sont extrêmement courantes pour les appareils portables, collecte de données basée sur les itinéraires En raison de leur commodité, la norme souligne toutefois que cette commodité a un impact significatif sur la qualité des données. Un support magnétique est intrinsèquement moins rigide qu'un support à goujon ou adhésif. De plus, l'aimant ajoute une masse importante à l'accéléromètre. Cette combinaison de rigidité plus faible et de masse plus élevée abaisse considérablement la fréquence de résonance du capteur monté, ce qui limite considérablement la plage de fréquences supérieure utilisable pour la mesure. La norme précise que les données haute fréquence (généralement supérieures à 2 000 Hz) collectées avec un aimant sont souvent peu fiables. Elle fournit des conseils pratiques pour optimiser la qualité d'un support magnétique : utilisez un aimant puissant à deux pôles, assurez-vous que les surfaces de contact sont parfaitement propres et planes, et appliquez une pression ferme lors de la fixation de l'aimant à la machine.

5. 5. Autres méthodes (sondes) :

   Cette section traite de l'utilisation de sondes portatives, souvent appelées « stingers », parfois utilisées pour des vérifications rapides ou dans des zones difficiles d'accès. La norme déconseille fortement cette pratique pour tout diagnostic sérieux. Le corps humain est un filtre passe-bas très efficace, et il est impossible de maintenir une sonde avec une pression constante ou à un angle parfaitement perpendiculaire. De ce fait, cette méthode s'avère hautement non reproductible et sa réponse en fréquence est fortement limitée, souvent inférieure à 1 000 Hz. Si une sonde peut confirmer la présence d'une vibration basse fréquence très importante (comme un déséquilibre important), elle est totalement inadaptée à une analyse de tendance fiable ou à la détection de défauts haute fréquence tels que des défauts de roulements et d'engrenages.

6. 6. Préparation de la surface et câblage :

   Cette dernière section fournit des conseils pratiques essentiels pour garantir la qualité des données, quelle que soit la méthode de montage utilisée. Elle souligne la nécessité d'une préparation adéquate de la surface de montage. Il s'agit notamment de s'assurer que la surface est aussi plane et lisse que possible, et d'éliminer toute peinture, rouille ou saleté afin d'assurer un contact métal sur métal direct (ou métal sur adhésif sur métal). Pour le montage sur goujon, elle précise la nécessité d'usiner une lamelle si la surface n'est pas parfaitement plane. La norme fournit également des indications importantes sur le câblage des capteurs. Elle recommande d'attacher fermement le câble à la structure, à courte distance du capteur. Cela soulage le connecteur et, surtout, empêche le câble de bouger. Si un câble est agité pendant la mesure, il peut générer un signal électrique basse fréquence dû à l'effet triboélectrique, ce qui peut contaminer le signal vibratoire réel et fausser les données.

Concepts clés

• La réponse en fréquence est essentielle : Le principe central de la norme est que la méthode de montage agit comme un filtre mécanique. Un montage de mauvaise qualité (comme un aimant) ajoute de la masse et réduit la rigidité, créant ainsi un filtre passe-bas qui arrête les vibrations haute fréquence avant même qu'elles n'atteignent le capteur.
• La rigidité est primordiale : Pour transmettre avec précision les vibrations haute fréquence, la connexion entre le capteur et la machine doit être aussi rigide et légère que possible. C'est pourquoi un montage direct sur goujon est supérieur à toutes les autres méthodes.
• Compromis entre commodité et précision : La norme précise clairement qu'il existe un compromis direct. Les supports magnétiques sont pratiques pour la collecte de données par itinéraire, mais l'analyste doit accepter que la plage de fréquences utilisable soit compromise. Pour l'analyse haute fréquence des roulements ou des engrenages, un support à goujon ou adhésif est fortement recommandé.
• Répétabilité : Suivre les directives de la norme, comme l'utilisation de patins de montage pour un placement répétable des capteurs, est essentiel pour une bonne analyse des tendances, car cela garantit que les changements dans les données sont dus à l'état de la machine, et non à des variations dans la technique de mesure.

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