Comprendre le déplacement des vibrations

Définition : Qu'est-ce que le déplacement dans les vibrations ?

Déplacement Mesure de la distance totale parcourue par un objet vibrant depuis sa position de repos (équilibre). Il quantifie la distance parcourue par un composant. Représentation la plus simple du mouvement vibratoire, le déplacement est un paramètre fondamental de l'analyse vibratoire, notamment pour les applications basse fréquence et l'évaluation des jeux mécaniques.

Pourquoi et quand mesurer le déplacement

Bien que la vitesse soit le paramètre le plus courant pour évaluer l'état général d'une machine, le déplacement est la mesure privilégiée dans plusieurs scénarios spécifiques et critiques :

• Analyse basse fréquence : L'énergie vibratoire est proportionnelle au déplacement à très basses fréquences. Pour les machines à faible vitesse (généralement inférieures à 600 tr/min ou 10 Hz), telles que les grands ventilateurs, les tours de refroidissement et les machines à papier, le déplacement est l'indicateur le plus sensible et le plus représentatif de l'intensité des vibrations.
• Évaluation des autorisations : Le déplacement fournit une mesure directe du mouvement physique d'une pièce. Il est essentiel pour déterminer si un arbre rotatif dispose d'un jeu suffisant pour éviter tout frottement contre des composants fixes tels que des roulements ou des joints.
• Déflexion structurelle : Lors de l'analyse du mouvement de structures telles que des bases, des cadres ou des tuyauteries, le déplacement est utilisé pour comprendre les formes de mode et garantir que les déflexions restent dans les limites de conception.
• Équilibrage des rotors à basse vitesse : Lors de l'équilibrage de grands rotors à rotation lente, des mesures de déplacement sont souvent utilisées pour déterminer le degré de déséquilibre.

Unités et mesures

Unités communes

Le déplacement vibratoire est généralement exprimé dans l'une des deux unités suivantes :

• Mils: La norme de l’industrie aux États-Unis, où 1 mil équivaut à un millième de pouce (0,001″).
• Micromètres (µm) : L'unité SI standard, où 1 micromètre équivaut à un millionième de mètre. (1 mil ≈ 25,4 µm).

Le déplacement est presque toujours mesuré en Crête à crête (Pk-Pk) unités, car cette valeur représente la course totale du composant, qui est le facteur le plus important pour l'analyse du jeu.

Comment est-il mesuré ?

Le déplacement peut être mesuré de plusieurs manières :

1. Sondes de proximité : Il s'agit de la méthode la plus courante pour mesurer les vibrations d'un arbre. Une sonde à courants de Foucault sans contact est montée sur une pièce fixe et mesure l'écartement entre son extrémité et l'arbre en rotation. Le déplacement relatif de l'arbre est ainsi directement mesuré.
2. Intégration à partir d'accéléromètres : Un accéléromètre standard mesure l'accélération. Son signal peut être intégré électroniquement une première fois pour obtenir la vitesse, et une seconde fois pour obtenir le déplacement. Cette fonctionnalité est courante dans les capteurs de données modernes, mais elle peut être sujette au bruit et aux erreurs à très basses fréquences.
3. Capteurs de déplacement laser : Ces capteurs sans contact utilisent un faisceau laser pour fournir des mesures de déplacement très précises.

Le rôle du déplacement dans le diagnostic

Bien qu'un déplacement important à la fréquence de rotation de l'arbre (1 fois la vitesse de rotation) sur une machine à basse vitesse indique souvent un déséquilibre, son principal atout diagnostique réside dans sa relation avec la vitesse et l'accélération. Pour une énergie vibratoire donnée :

• À basses fréquences, le déplacement aura l'amplitude la plus élevée.
• À fréquences moyennes, la vitesse aura l'amplitude la plus élevée.
• À hautes fréquences, l'accélération aura l'amplitude la plus élevée.

De ce fait, les analystes utilisent le déplacement pour se concentrer sur des phénomènes basse fréquence qui pourraient être totalement invisibles dans un spectre d'accélération. Une machine peut subir un mouvement basse fréquence important et dommageable générant une très faible accélération, ce qui fait du déplacement un élément essentiel d'une boîte à outils de diagnostic complète.

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