Qu'est-ce que le desserrage mécanique ? Diagnostic des vibrations • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors. Qu'est-ce que le desserrage mécanique ? Diagnostic des vibrations • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et autres rotors.

Qu'est-ce que le desserrage mécanique ? Diagnostic des vibrations

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Comprendre le jeu mécanique dans les machines tournantes

Définition : Qu'est-ce que le desserrage mécanique ?

relâchement mécanique Il s'agit d'une situation où les composants d'une machine tournante présentent des jeux excessifs, une fixation inadéquate, des ajustements usés ou une détérioration structurelle, ce qui permet un mouvement relatif involontaire entre des pièces qui devraient être solidement assemblées. Cela crée un phénomène non linéaire. vibration comportement caractérisé par de multiples harmoniques de la vitesse de course, des variations d'amplitude erratiques et des différences directionnelles dans les vibrations qui ne suivent pas les schémas normaux.

Le desserrage est un problème courant des machines qui non seulement provoque directement des vibrations excessives, mais empêche également le diagnostic et la correction efficaces d'autres problèmes tels que déséquilibrer ou désalignement. Il faut l’identifier et le corriger avant que d’autres efforts de réduction des vibrations puissent réussir.

Types de desserrage mécanique

Type A : Desserrage rotationnel (desserrage des roulements)

Jeu excessif entre le roulement et l'arbre ou le boîtier :

  • Roulement à arbre : Surface d'arbre usée, ajustement serré inadéquat, alésage de roulement endommagé
  • Roulement à boîtier : Alésage du boîtier usé, chapeau de palier desserré, ajustement serré inadéquat
  • Roulement interne : Excessif jeu de roulement de l'usure
  • Symptôme: Harmoniques 1×, 2×, 3× ; plus élevées dans les directions radiales

Type B : Dégagement structurel (piédestal/fondation)

Fixation inadéquate des composants non rotatifs :

  • Piédestaux amovibles: Boulons d'ancrage mal serrés, coulis détérioré
  • Montage de la base en vrac : Boulons de montage de l'équipement desserrés ou manquants
  • Cadre ou fondation fissuré : Dommages structurels permettant le mouvement
  • Symptôme: Harmoniques multiples (souvent jusqu'à 5× ou plus) ; réponse erratique et non linéaire

Type C : Desserrage des composants

Composants assemblés en vrac :

  • Roues à aubes desserrées : Turbine desserrée sur l'arbre, clavette usée ou manquante
  • Accouplements lâches : Moyeux d'accouplement desserrés sur les arbres
  • Poulies/engrenages desserrés : Composants entraînés desserrés sur l'arbre
  • Couvertures/protections amovibles : Panneaux de tôle qui vibrent
  • Symptôme: Harmoniques et sous-harmoniques ; composantes 1/2×, 1/3× possibles

Signature vibratoire

Caractéristiques de fréquence

Le relâchement produit des modèles de fréquence distinctifs :

  • Harmoniques multiples : Fort 1×, 2×, 3×, 4× et plus (contrairement au déséquilibre qui est principalement 1×)
  • Sous-harmoniques : Peut voir des composants 1/2×, 1/3× (relâchement de type C)
  • Contenu non harmonique : Pics à des multiples non entiers de la vitesse de course
  • Niveau de bruit élevé : Augmentation du haut débit due à des impacts aléatoires

Comportement d'amplitude

  • Niveau global élevé : Vibration totale disproportionnée par rapport aux forces motrices
  • Non linéaire : Les vibrations ne sont pas proportionnelles à la vitesse ou à la charge
  • Erratique: L'amplitude varie considérablement entre les mesures
  • Différences directionnelles : Peut être 2 à 5 fois plus élevé dans une direction que dans la direction perpendiculaire

Caractéristiques de phase

  • Instable Phase: L'angle de phase change de manière erratique entre les mesures
  • Grande diffusion de phase : Variation de ±30 à 90° à la même vitesse
  • Équilibrage des défaites : La phase imprévisible rend les calculs d'équilibrage peu fiables

Caractéristiques de la forme d'onde temporelle

  • Forme d'onde irrégulière et non sinusoïdale
  • Pics tronqués ou coupés (impacts sur les contraintes)
  • événements impulsifs aléatoires
  • Perte de structure périodique

Emplacements et causes courantes

relatif aux roulements

  • Surfaces usées du tourillon d'arbre permettant au roulement de basculer
  • Alésages de boîtier de roulement usés ou endommagés
  • Ajustement serré inadéquat (mauvaise sélection de tolérance)
  • Boulons de chapeau de palier desserrés ou mal serrés
  • Boîtiers de roulement divisés avec surfaces de contact usées

Fondation et montage

  • Boulons d'ancrage desserrés (desserrage structurel le plus courant)
  • Coulis détérioré ou manquant sous les plots
  • Fondations en béton fissurées
  • Boulons de fixation de l'équipement desserrés sur la plaque de base
  • Trous de boulons endommagés ou allongés

Composants rotatifs

  • Ventilateur ou turbine desserrés sur l'arbre (clavette usée, vis de réglage desserrées)
  • Moyeux d'accouplement avec ajustement serré insuffisant
  • Vis de réglage de la poulie desserrées ou manquantes
  • Composants du rotor desserrés sur l'arbre

De construction

  • Châssis ou carters de machines fissurés
  • Fissures de fatigue dans les soudures
  • Boulonnage structurel desserré
  • Liaisons ou adhésifs détériorés

Méthodes de détection

Analyse des vibrations

  • Analyse FFT: Rechercher plusieurs harmoniques (1×, 2×, 3×, 4×, 5×+)
  • Test de cohérence : Une faible cohérence entre les mesures indique un comportement non linéaire
  • Comparaison directionnelle : De grandes différences entre l'horizontale et la verticale
  • Réponse à une excitation externe : Tapez sur la machine, observez une réponse anormale

Inspection physique

Inspection visuelle

  • Recherchez les lacunes, les fissures, la corrosion, les dommages
  • Vérifiez les marques témoins indiquant un mouvement
  • Observer les modèles d'usure de la peinture aux interfaces
  • Recherchez des copeaux de métal indiquant une usure par frottement

Test de tapotement

  • Frappez les composants suspectés d'être desserrés avec un marteau
  • Écoutez les cliquetis ou les sons sourds plutôt que les sonneries solides
  • Détecter les mouvements ou les vibrations excessifs
  • Comparer aux composants connus comme bons

Vérification du couple

  • Vérifiez tous les boulons avec une clé dynamométrique
  • Vérifier par rapport aux spécifications
  • Recherchez les fixations cassées, endommagées ou corrodées
  • Vérifiez les fils dénudés

Tests Push/Pull

  • Appliquer une force sur les composants suspects
  • Observez les mouvements qui ne devraient pas se produire
  • Utiliser des indicateurs à cadran pour quantifier le jeu
  • Comparer aux composants neufs ou correctement sécurisés

Procédures de correction

Pour le desserrage des roulements

  • Remplacer le roulement : Si le roulement lui-même est usé
  • Réparation d'arbre : Reconstruire l'arbre usé avec un chromage ou une soudure, puis le réusiner à la bonne taille
  • Réparation de logements : Boîtier de machine plus grand, utiliser un roulement plus grand ; ou construire avec un spray métallique/une soudure
  • Améliorer l'ajustement : Utiliser des ajustements serrés appropriés selon les spécifications du fabricant
  • Chapeaux de palier : Serrer ou remplacer si usé

Pour le relâchement structurel

  1. Serrez toutes les fixations : Couple de serrage conforme aux spécifications en utilisant le modèle approprié
  2. Remplacer les boulons endommagés : Installez de nouveaux boulons de qualité et de taille correctes
  3. Réparation des fondations : Enlever l'ancien coulis, nettoyer les surfaces, couler le nouveau coulis
  4. Fissures de soudure : Réparer les fissures dans les cadres ou les socles si nécessaire
  5. Ajouter des renforts : Goussets ou contreventements pour structures faibles

Pour le desserrage des composants

  • Resserrez les vis de réglage avec le couple approprié et le frein-filet
  • Remplacer les clés et les rainures de clavette usées
  • Utiliser des ajustements serrés appropriés pour les composants à ajustement serré
  • Composants de broche ou de clé qui se sont desserrés à plusieurs reprises
  • Remplacer les composants endommagés

Stratégies de prévention

Phase de conception

  • Spécifier les tailles et les quantités de fixation adéquates
  • Concevoir des ajustements serrés appropriés
  • Assurer une rigidité structurelle adéquate
  • Éviter les concentrations de contraintes qui conduisent à des fissures
  • Spécifier les qualités et les matériaux de fixation appropriés

Phase d'installation

  • Utiliser des clés dynamométriques calibrées
  • Suivez les séquences de serrage appropriées
  • Utiliser des composés frein-filet si nécessaire
  • Assurez-vous que les surfaces sont propres et planes avant l'assemblage
  • Vérifier que les ajustements répondent aux spécifications
  • Effectuer des inspections de contrôle qualité

Phase de maintenance

  • Vérification périodique du couple (annuelle ou selon le calendrier de surveillance des vibrations)
  • Tendance des vibrations pour détecter le développement du relâchement
  • Inspections visuelles lors des pannes
  • Resserrer si nécessaire
  • Traitez rapidement les vibrations avant qu'elles ne provoquent un desserrage

Défis diagnostiques

Masquer d'autres problèmes

  • Le relâchement peut masquer ou imiter d'autres défauts
  • Empêche la précision équilibrage en raison d'une réponse non linéaire
  • Fait alignement difficile ou impossible
  • Peut générer des modèles de vibrations similaires à des fissures ou à des défauts de roulement

Nature progressiste

  • Le relâchement commence souvent petit et s’aggrave progressivement
  • Les vibrations dues au relâchement provoquent davantage de relâchement (rétroaction positive)
  • Peut évoluer de mineur à grave en quelques semaines s'il n'est pas corrigé
  • Provoque éventuellement des dommages secondaires aux roulements, aux arbres et aux fondations

Relation avec d'autres défauts

Relâchement vs. Déséquilibre

Fonctionnalité Déséquilibrer Relâchement
Fréquence primaire 1× seulement 1×, 2×, 3×, 4×+ harmoniques
Stabilité de phase Cohérent, répétable Erratique, changements entre les mesures
Linéarité Vibration ∝ vitesse² Non linéaire, imprévisible
Réponse à l'équilibrage Vibrations réduites Amélioration minimale ou nulle
Motif directionnel Horizontal/vertical similaire Souvent beaucoup plus haut dans une direction

Desserrement vs. Désalignement

  • Désalignement : Principalement 2× avec un peu de 1×, phase stable
  • Relâchement: Harmoniques multiples (1× à 5×+), phase instable
  • Combinaison: Un mauvais alignement peut entraîner un desserrage, et le desserrage aggrave les effets du mauvais alignement

Impact sur les performances de la machine

Effets directs

  • Vibration élevée : Des niveaux excessifs provoquant un inconfort et des problèmes de sécurité
  • Bruit: Bruits de cliquetis, de coups ou de cognements
  • Précision réduite : Erreurs de positionnement de l'arbre
  • Usure accélérée : Les charges d'impact endommagent les composants

Dommages secondaires

  • Dommages aux roulements : Les charges d'impact et le désalignement dus au desserrage endommagent les roulements
  • Fretting de l'arbre : Les micro-mouvements lors d'ajustements lâches provoquent une corrosion par frottement
  • Défaillance de la fixation : Les boulons peuvent se fatiguer et se casser sous l'effet de charges alternées
  • Propagation des fissures : Les vibrations propagent les fissures existantes
  • Détérioration des fondations : Les vibrations continues endommagent le béton et le coulis

Problèmes opérationnels

  • Empêche un équilibrage efficace
  • Rend l'alignement impossible à maintenir
  • Confusion diagnostique masquant d'autres problèmes
  • Fiabilité réduite des équipements

Exemple de cas

Situation: Grand ventilateur à tirage induit, 1200 tr/min, vibrations excessives

  • Symptômes initiaux : Vibration globale de 8 mm/s (limite d'alarme 4,5 mm/s)
  • Spectre: Composants forts 1×, 2×, 3×, 4×
  • Tentatives d'équilibrage : Trois tentatives, aucune amélioration, phase erratique
  • Enquête: L'inspection physique a révélé que quatre des huit boulons d'ancrage étaient desserrés
  • Correction: Resserrage de tous les boulons d'ancrage à la spécification de 400 N·m
  • Résultat: Les vibrations ont été immédiatement réduites à 1,8 mm/s
  • Suivi: Un seul passage d'équilibrage a réduit les vibrations à 0,8 mm/s (le système était désormais linéaire)
  • Leçon: Vérifiez toujours le jeu avant d'équilibrer

Meilleures pratiques

Liste de contrôle de diagnostic

Lorsque vous examinez des problèmes de vibrations, vérifiez toujours qu'ils ne sont pas desserrés :

  1. Analyser le spectre pour plusieurs harmoniques
  2. Vérifier la répétabilité des phases
  3. Effectuer des tests de tapotement sur les composants suspects
  4. Vérifiez tous les couples de serrage des boulons
  5. Inspecter les fissures, l'usure, la détérioration
  6. Corriger d'abord le relâchement avant d'autres diagnostics ou corrections

Protocole de maintenance

  • Inclure les contrôles de couple de serrage des boulons dans les calendriers de maintenance préventive
  • Documenter les valeurs de couple de référence
  • Tendance à la relaxation du couple au fil du temps
  • Utiliser des composés de blocage de filetage sur les fixations critiques
  • Remplacer plutôt que de resserrer à plusieurs reprises si le relâchement se reproduit

Le desserrage mécanique est une cause fréquente, mais souvent négligée, de vibrations des machines. Sa signature multi-harmonique caractéristique, son comportement non linéaire et ses interférences avec d'autres mesures de diagnostic et de correction rendent indispensable la vérification et la correction du desserrage dès la première étape de tout dépannage vibratoire.

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