Comprendre la fréquence dans l'analyse des vibrations

Définition : Qu'est-ce que la fréquence de vibration ?

Fréquence Mesure de la fréquence d'un événement répétitif dans une unité de temps donnée. En analyse vibratoire, elle quantifie la vitesse d'oscillation ou de vibration d'un objet. C'est le paramètre le plus important pour diagnostiquer la cause profonde d'un problème mécanique. Si l'amplitude nous renseigne sur la gravité d'une vibration, la fréquence nous en indique la source.

Le pouvoir diagnostique de la fréquence

Le principe fondamental du diagnostic vibratoire repose sur le fait que différents composants mécaniques et électriques génèrent des vibrations à des fréquences spécifiques et prévisibles lorsqu'ils commencent à défaillir. En identifiant les fréquences présentes dans la signature vibratoire d'une machine, un analyste peut identifier précisément le composant à l'origine du problème. Ce principe est comparable à celui utilisé par un médecin pour écouter des sons spécifiques indiquant différentes pathologies.

Chaque défaut potentiel possède une signature fréquentielle caractéristique :

• Un problème avec l'ensemble de l'assemblage rotatif, comme déséquilibrer, apparaîtra à la fréquence de rotation de l'arbre (1x vitesse de fonctionnement).
• Un problème lié à l'alignement entre deux arbres, comme désalignement, apparaîtra généralement à deux fois la vitesse de course (2x).
• Un défaut sur un élément roulant palier générera des fréquences en fonction de sa géométrie précise et de la vitesse de l'arbre.
• Problèmes avec engrenages créera des signaux à la fréquence d'engrènement (GMF), qui est le nombre de dents multiplié par la vitesse de l'engrenage.

Unités de fréquence

La fréquence est exprimée dans plusieurs unités différentes, et il est important de les connaître toutes :

1. Hertz (Hz)

Il s'agit de l'unité internationale standard (SI) de fréquence. Un hertz équivaut à un cycle par seconde. C'est l'unité la plus couramment utilisée dans les contextes techniques et scientifiques.

2. Cycles par minute (CPM)

Le CPM est largement utilisé en maintenance industrielle car il est directement lié à la vitesse de rotation des machines, généralement mesurée en tours par minute (tr/min). Une minute correspondant à 60 secondes, la conversion est simple :

CPM = Hz × 60

Par exemple, une vibration à 30 Hz est égale à 1 800 CPM.

3. Commandes

Les ordres sont des multiples de la vitesse de fonctionnement principale de la machine. La vitesse de fonctionnement elle-même est le premier ordre. Une vibration à deux fois la vitesse de fonctionnement est le deuxième ordre, trois fois la vitesse de fonctionnement est le troisième ordre, et ainsi de suite. Ceci est particulièrement utile pour analyser les machines dont la vitesse varie, car les ordres restent constants même en cas de variation de la fréquence absolue en Hz ou en CPM. Par exemple, un balourd sera toujours au premier ordre, quelle que soit la vitesse de la machine.

Comment la fréquence est-elle déterminée ?

Les fréquences présentes dans un signal de vibration sont identifiées à l'aide d'un Transformée de Fourier rapide (FFT)Un accéléromètre collecte un signal temporel brut, que l'algorithme FFT traite pour créer un spectre de fréquences. Ce spectre est un graphique affichant clairement toutes les fréquences individuelles qui composent la vibration complexe, permettant à l'analyste d'identifier les pics et de les associer aux sources potentielles de défaut.

La relation entre la fréquence, la vitesse et l'accélération

Pour un niveau donné d'énergie vibratoire, les amplitudes de déplacement, de vitesse et d'accélération dépendent fortement de la fréquence. C'est pourquoi différentes unités de mesure sont privilégiées pour différentes plages de fréquences :

• Basses fréquences : Le déplacement est le plus élevé.
• Fréquences moyennes : La vitesse est la plus élevée.
• Hautes fréquences : L'accélération est la plus élevée.

La compréhension de la fréquence est la clé qui libère le potentiel de diagnostic de l’analyse des vibrations, transformant les données brutes en informations de maintenance exploitables.

← Retour à l'index principal