Quelles sont les fréquences de défauts des roulements ?

Les fréquences de défaut des roulements sont des fréquences de vibration caractéristiques générées lorsqu'un roulement présente un défaut localisé sur l'un de ses composants (bague extérieure, bague intérieure, éléments roulants ou cage). Chaque composant produit une fréquence unique en fonction de la géométrie du roulement et de la vitesse de rotation de l'arbre.

Comment identifier un défaut de la bague extérieure ?

Un défaut de la bague extérieure apparaît à la fréquence BPFO et à ses harmoniques (2×, 3× BPFO) dans le spectre vibratoire. La bague extérieure étant généralement immobile, les impacts produisent un motif net et régulier. La fréquence BPFO est la fréquence de défaut de roulement la plus courante.

Quelle est la différence entre les défauts de la bague intérieure et ceux de la bague extérieure ?

Les défauts de la bague extérieure apparaissent à la fréquence BPFO et présentent généralement un spectre plus net, car le défaut se situe dans la zone de charge, à une position fixe. Les défauts de la bague intérieure apparaissent à la fréquence BPFI avec des bandes latérales à la vitesse de rotation de l'arbre, car le défaut oscille entre la zone de charge et l'extérieur.

Pourquoi les harmoniques sont-elles importantes dans l'analyse des roulements ?

Les harmoniques (2×, 3×, etc.) des fréquences de défaut des roulements indiquent la gravité du défaut. Les défauts à un stade précoce présentent principalement la fréquence fondamentale. À mesure que les dommages progressent, davantage d'harmoniques apparaissent avec une amplitude croissante. La présence de plusieurs harmoniques suggère une défaillance progressive.

Où puis-je trouver des données géométriques sur les roulements ?

Les données géométriques des roulements (nombre d'éléments roulants, diamètre des billes, diamètre primitif, angle de contact) sont disponibles dans les catalogues des fabricants SKF, FAG/Schaeffler, NSK, Timken, NTN, etc. De nombreux fabricants proposent également des outils et des bases de données en ligne. Certains logiciels d'analyse vibratoire intègrent des bases de données de roulements.

Outil d'ingénierie gratuit #035

Calculateur de fréquence des défauts de roulement

Calculez le BPFO, le BPFI, le BSF et le FTF à partir de la géométrie des paliers et de la vitesse de rotation de l'arbre. Inclut les harmoniques 2× et 3× pour le diagnostic des vibrations.

BPFO BPFI BSF FTF

Résultats

BPFO — Fréquence des défauts de la bague extérieure

—

BPFI — Fréquence des défauts de la bague intérieure

—

BSF — Fréquence de rotation de la bille

—

FTF — Fréquence de la cage (train)

—

Fréquence de l'arbre

—

Tableau des harmoniques

Fréquence	1 × (Hz)	1× (Commande)	2 × (Hz)	2× (Commande)	3 × (Hz)	3× (Commande)

Fréquences des défauts de roulement

Lorsqu'un roulement à éléments roulants présente un défaut localisé, les impacts répétés génèrent des fréquences caractéristiques qui dépendent de la géométrie du roulement et de la vitesse de rotation de l'arbre. Les quatre fréquences de défaut fondamentales sont :

Fréquence fondamentale de la cage (FTF)

Fréquence de rotation de la cage. Un FTF élevé indique une usure ou un endommagement de la cage.

Fréquence de passage des billes — Bague extérieure (BPFO)

Le taux de passage des éléments roulants par rapport à un point donné de la bague extérieure. Il s'agit de la fréquence de défaut la plus courante, car les défauts de la bague extérieure sont statistiquement les plus fréquents.

Fréquence de passage des billes — Bague intérieure (BPFI)

Le taux de passage des éléments roulants par un point donné de la bague intérieure. Les défauts de la bague intérieure se manifestent généralement par des bandes latérales à la fréquence de rotation de l'arbre autour de la BPFI.

Fréquence de rotation de la bille (BSF)

La fréquence de rotation d'un élément roulant autour de son axe. Les défauts des éléments roulants apparaissent souvent à 2 × BSF car le défaut entre en contact avec les deux bagues par tour.

Remarque : Ces formules supposent l'absence de glissement ; les fréquences réelles peuvent différer de 1 à 3% en raison du glissement et des effets élastohydrodynamiques. En pratique, utilisez-les comme repères approximatifs lors de la recherche dans le spectre des vibrations.

Exemple pratique

Exemple — Roulement 6205, 1500 tr/min

Compte tenu de ce qui précède : Z = 9, B_d = 7,94 mm, P_d = 38,5 mm, α = 0°, RPM = 1500

Fréquence de l'arbre = 1500/60 = 25 Hz

B_d/P_d = 0,2062, cos(0°) = 1

FTF = 25/2 × (1 − 0,2062) = 9,92 Hz

BPFO = 9/2 × 25 × (1 − 0,2062) = 89,31 Hz

BPFI = 9/2 × 25 × (1 + 0,2062) = 135,69 Hz

BSF = (38,5/(2×7,94)) × 25 × (1 − 0,2062²) = 58,55 Hz

⚠️ Remarque : L'angle de contact α est de 0° pour les roulements à billes à gorge profonde. Pour les roulements à contact oblique, il est généralement compris entre 15 et 40°, et pour les roulements à rouleaux coniques, entre 10 et 30°. Un angle de contact incorrect entraînera des fréquences erronées.