Qu'est-ce que la vibration asynchrone ? Composants non synchrones • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors. Qu'est-ce que la vibration asynchrone ? Composants non synchrones • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors.

Qu'est-ce que la vibration asynchrone ? Composantes non synchrones

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Comprendre les vibrations asynchrones

Définition : Qu'est-ce que la vibration asynchrone ?

Vibration asynchrone (également appelée vibration non synchrone) est vibration à des fréquences qui ne sont pas des multiples entiers exacts (ordres) de la vitesse de rotation de l'arbre. Contrairement vibration synchrone depuis déséquilibrer ou désalignement (qui apparaît toujours à 1×, 2×, 3× la vitesse de fonctionnement), les vibrations asynchrones se produisent à des fréquences déterminées par la géométrie des composants, les effets électromagnétiques ou des sources externes plutôt que par la rotation de l'arbre.

Comprendre la distinction entre les vibrations synchrones et asynchrones est fondamental pour le diagnostic des machines, car cela permet d'identifier la source des vibrations : les composants synchrones indiquent des problèmes de masse en rotation ou de géométrie, tandis que les composants asynchrones indiquent des problèmes d'éléments roulants, des défauts électriques ou des influences externes au rotor lui-même.

Sources courantes de vibrations asynchrones

1. Défauts des roulements à éléments roulants (les plus courants)

La principale source de vibrations asynchrones :

  • Fréquences de défaut des roulements: BPFO, BPFI, BSF, FTF ne sont pas des multiples exacts de la vitesse de l'arbre
  • Exemple: Moteur à 1 800 tr/min (30 Hz), le BPFO peut être de 107 Hz (3,57 × vitesse de l'arbre, pas un entier)
  • Valeur diagnostique : Les fréquences asynchrones suggèrent immédiatement un problème de roulement
  • Analyse de l'enveloppe : Technique principale de détection des composants de roulements asynchrones

2. Fréquences électriques

Vibration électromagnétique non liée à la vitesse de l'arbre :

  • 2× Fréquence de ligne : 120 Hz (systèmes 60 Hz) ou 100 Hz (50 Hz), indépendamment de la vitesse du moteur
  • Exemple: Le moteur à 2 pôles de 60 Hz tourne à 3 550 tr/min (59,2 Hz), mais présente une vibration de 2 × f à 120 Hz (2,03 × vitesse de l'arbre)
  • Fréquence de passage des pôles : Peut ne pas être un multiple entier exact
  • Harmoniques du VFD : Fréquences de commutation indépendantes de la vitesse de l'arbre

3. Sources externes

  • Équipement adjacent : Vibrations transmises par des machines à proximité
  • Bâtiment/Fondation : Résonances structurelles à fréquences fixes
  • Pulsations du processus : Ondes de pression dans les canalisations
  • Résonances acoustiques : Ondes stationnaires dans les conduits ou les enceintes

4. Instabilités sous-synchrones

  • Tourbillon d'huile: Généralement 0,42 à 0,48 × la vitesse de l'arbre (pas exactement la moitié)
  • Fouet à huile : Verrouillage à fréquence naturelle, non lié à la vitesse de l'arbre
  • Instabilités des joints : Souvent à des fréquences déterminées par la dynamique des fluides

5. Vibration aléatoire

  • Cavitation : Effondrement aléatoire de la bulle Internet, haut débit
  • Turbulence: Fluctuations aléatoires du débit
  • Frottement: Contact chaotique créant une vibration non périodique

Identification dans les spectres

Caractéristiques du spectre

  • Fréquence fixe : Apparaît à la même valeur Hz indépendamment des changements de vitesse
  • Modifications de commande : Si la vitesse varie, les fréquences asynchrones changent d'ordre (× rapport de vitesse de l'arbre)
  • Parcelle de cascade : Les composants asynchrones apparaissent sous forme de lignes verticales ; les composants synchrones sous forme de lignes diagonales
  • Ordre du spectre : Pics asynchrones aux ordres non entiers (2,47×, 3,57×, etc.)

Procédure de diagnostic

  1. Identifier la vitesse de course : À partir de 1× crête ou tachymètre
  2. Calculer les commandes : Divisez chaque fréquence de crête par la fréquence de vitesse de fonctionnement
  3. Ordres entiers : Vibration synchrone (1,00×, 2,00×, 3,00×)
  4. Commandes non entières : Vibration asynchrone (2,47×, 3,57×, etc.)
  5. Correspondance avec les types de défauts : Comparez les fréquences calculées aux fréquences de roulement, aux fréquences électriques, etc.

Importance diagnostique

Défauts de roulement

  • Les fréquences asynchrones au niveau de BPFO, BPFI, BSF suggèrent immédiatement un problème de roulement
  • Calculer les fréquences de roulement et les comparer aux pics observés
  • Une correspondance dans ±5% confirme un défaut de roulement
  • Les harmoniques et les bandes latérales fournissent une confirmation supplémentaire

Problèmes électromagnétiques

  • Une fréquence de ligne 2× à 100/120 Hz indique des problèmes de stator ou d'entrefer
  • Fréquence fixe indépendante des variations de vitesse
  • L'analyse actuelle confirme l'origine électrique

Vibrations externes

  • Pics qui ne sont pas liés à la vitesse de la machine ou aux roulements
  • Peut correspondre aux vitesses des équipements à proximité
  • Enquête sur la source requise
  • Isolation ou correction de la source nécessaire

Techniques d'analyse des vibrations asynchrones

Analyse de l'enveloppe

  • Technique principale de détection des défauts de roulement
  • Améliore les impacts répétitifs asynchrones
  • Supprime les composantes basse fréquence synchrones
  • Révèle clairement les fréquences de roulement

Accélération à haute fréquence

  • Défauts de roulements asynchrones souvent dans la gamme des hautes fréquences (> 1 kHz)
  • Utilisez des accéléromètres et des réglages Fmax élevés
  • Détecte les impacts et les résonances à haute fréquence

Analyse du cepstre

  • Efficace pour trouver des modèles périodiques dans des signaux asynchrones
  • Détecte les familles d'harmoniques ou de bandes latérales
  • Utile pour les signatures complexes de roulements et d'engrenages

Exemples pratiques

Moteur avec roulement défectueux

  • Vitesse de course : 1750 tr/min (29,17 Hz)
  • Composants synchrones : 1× à 29,17 Hz, 2× à 58,34 Hz
  • Composant asynchrone : Pic à 107 Hz (3,67 × vitesse de l'arbre)
  • Diagnostic: 107 Hz correspond au BPFO calculé → défaut de la bague extérieure
  • Confirmation: La nature asynchrone confirme un problème de roulement et non de rotor

Moteur VFD à vitesse variable

  • La vitesse du moteur varie de 1200 à 1800 tr/min
  • 1× pic se déplace avec la vitesse (synchrone)
  • Le pic de 120 Hz reste fixe (fréquence de ligne asynchrone 2×)
  • Diagnostic : Composante électromagnétique de l'alimentation 60 Hz

Les vibrations asynchrones constituent une classe distincte de vibrations des machines, avec des implications diagnostiques uniques. La reconnaissance des composants asynchrones grâce à leurs relations d'ordre non entier, à leurs fréquences fixes malgré les variations de vitesse ou à leurs caractéristiques verticales dans les diagrammes en cascade permet d'identifier avec précision les défauts de roulement, les problèmes électriques et les influences externes, et d'orienter les stratégies diagnostiques et correctives appropriées.

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