Comprendre l'accélération dans l'analyse des vibrations

Définition : Qu'est-ce que l'accélération des vibrations ?

Accélération L'accélération est le taux de variation de la vitesse d'un objet en fonction du temps. Dans le contexte de l'analyse vibratoire, il s'agit d'une mesure fondamentale qui quantifie la rapidité de variation de la vitesse d'un composant vibrant. Alors que le déplacement mesure l'amplitude du mouvement d'une pièce et que la vitesse mesure sa vitesse, l'accélération se concentre sur les forces agissant sur la pièce, la rendant particulièrement sensible aux événements à haute fréquence tels que les impacts et les changements brusques de mouvement.

Pourquoi la mesure de l’accélération est-elle importante ?

La mesure de l'accélération est essentielle à un programme complet de surveillance de l'état des machines, car elle permet de détecter des types spécifiques de défauts machines que d'autres mesures pourraient manquer. Son importance tient à plusieurs facteurs clés :

• Détection de défauts à haute fréquence : L'accélération est intrinsèquement plus sensible aux vibrations haute fréquence. Elle constitue donc un paramètre idéal pour détecter les défauts précoces des roulements, les problèmes d'engrènement des engrenages et les fréquences de passage des pales, ces phénomènes générant généralement des vibrations haute fréquence.
• Relation directe avec la force : Selon la deuxième loi de Newton (Force = Masse × Accélération), l'accélération est directement proportionnelle aux forces dynamiques agissant au sein d'une machine. La mesure de l'accélération permet d'identifier directement les forces à l'origine des contraintes et de la fatigue des composants.
• Large plage dynamique : Les accéléromètres, les capteurs utilisés pour mesurer l'accélération, peuvent couvrir une très large gamme de fréquences et d'amplitudes, ce qui les rend polyvalents pour la surveillance de divers types de machines.

Unités et mesures

Unités communes

L'accélération des vibrations est généralement exprimée dans l'une des deux unités suivantes :

• g: Unité sans dimension représentant l'accélération due à la gravité terrestre. 1 g équivaut à environ 9,81 m/s². L'utilisation de « g » est courante car elle fournit une mesure normalisée et fiable de l'intensité des vibrations.
• m/s² (ou mm/s²) : L'unité SI standard pour l'accélération (mètres par seconde au carré).

Comment est-il mesuré ?

L'accélération est presque exclusivement mesurée à l'aide d'un accéléromètreIl s'agit d'un transducteur qui convertit la force mécanique des vibrations en un signal électrique proportionnel. Les accéléromètres piézoélectriques sont les plus couramment utilisés en surveillance industrielle en raison de leur robustesse, de leur précision et de leur large réponse en fréquence.

Applications pratiques en diagnostic

Dans le diagnostic, les données d’accélération sont utilisées pour identifier des problèmes spécifiques :

• Défauts de roulement : Les impacts générés par des défauts microscopiques sur les chemins de roulement, les rouleaux ou les billes créent de petits pics de haute fréquence. Les mesures d'accélération, notamment combinées à des techniques telles que Analyse de l'enveloppe, constituent la principale méthode de détection de ces défauts à leurs premiers stades.
• Analyse de la boîte de vitesses : Les vibrations à haute fréquence provenant de l'engrènement des dents d'engrenage, ainsi que les impacts des dents fissurées ou cassées, sont clairement visibles dans le spectre d'accélération.
• Machines à grande vitesse : Pour les équipements tels que les turbines et les compresseurs à grande vitesse, l'accélération est souvent la mesure de vibration globale préférée car les fréquences dominantes se situent dans une plage où elle constitue le paramètre le plus sensible.

Relation avec la vitesse et le déplacement

Le déplacement, la vitesse et l'accélération sont mathématiquement liés par intégration et dérivation. Pour une vibration sinusoïdale simple :

• La vitesse est l'intégrale de l'accélération.
• Le déplacement est l'intégrale de la vitesse.

Cela signifie que, pour une même quantité d'énergie vibratoire, les amplitudes d'accélération seront naturellement plus élevées à hautes fréquences, tandis que les amplitudes de déplacement seront plus élevées à basses fréquences. C'est pourquoi les analystes choisissent le paramètre de mesure le mieux adapté à la plage de fréquences du défaut attendu.

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