Comprendre la vitesse de rotation (1X)
Vitesse de course est la fréquence fondamentale dans analyse des vibrations qui correspond à la vitesse de rotation de l'arbre d'une machine — c'est-à-dire la fréquence à laquelle l'arbre effectue un tour complet. Dans le domaine des vibrations, on l'exprime presque toujours sous la forme 1X. C'est le point de référence de presque tous les diagnostics : une fois que l'on sait où se situe 1X dans le spectre, la plupart des autres fréquences d'intérêt peuvent être lues comme des multiples (harmoniques) ou des fractions (sous-harmoniques).
1. Définition : Qu'est-ce que la vitesse de rotation ?
Si un ventilateur tourne à 1 800 tours par minute (tr/min), sa fréquence à vitesse de fonctionnement 1X est de 1 800 CPM (cycles par minute), ce qui équivaut à 30 Hz (1800 ÷ 60). La conversion est simple : Hz = tr/min ÷ 60. Il est utile de garder ces deux unités en tête, car les spectres sont parfois exprimés en CPM et parfois en Hz.
La fréquence 1X sert de référence principale dans la quasi-totalité des travaux de diagnostic. Une mesure n'a que rarement de sens prise isolément ; elle prend tout son sens une fois exprimée par rapport à la vitesse de l'arbre. C'est pourquoi la première chose qu'un analyste fait lorsqu'il examine un nouveau spectre est de localiser la fréquence 1X.
2. Pourquoi 1X est-il si important ?
La fréquence 1X est importante car bon nombre des défaillances les plus courantes et les plus graves des machines génèrent des vibrations précisément à cette fréquence. Un niveau élevé à 1X est, en soi, un indicateur fort qu'il y a un problème — et le profil des fréquences environnantes permet généralement d'en déterminer la nature.
Les défauts courants qui se manifestent à 1X incluent :
- Déséquilibrer: La cause la plus fréquente des vibrations élevées à 1X. Une répartition inégale de la masse entraîne une force centrifuge qui tourne à la vitesse de l'arbre, produisant une vibration sinusoïdale pure à 1X. Un balourd pur ne présente que peu ou pas d'harmoniques.
- Désalignement: Bien que souvent dominé par une forte composante 2X, un désalignement angulaire et parallèle peut également augmenter considérablement la composante 1X.
- arbre courbé: Se comporte mécaniquement comme un déséquilibre, produisant un pic élevé de 1X (souvent accompagné d'un fort Axiale composante qui permet de le distinguer).
- Excentricité: Une poulie, un engrenage ou un noyau de rotor excentrique génère une crête de 1X, car son point haut de rotation exerce une pression sur le système une fois par tour.
- Résonance: Si la structure d’un fréquence naturelle se trouve proche de la vitesse de rotation, même une petite perturbation — un léger balourd, par exemple — est fortement amplifiée, générant des vibrations extrêmement élevées à 1X. C'est pourquoi la relation entre 1X et toute autre vitesse critique est si importante.
Étant donné que de nombreuses causes se recoupent au niveau de 1X, l'amplitude à elle seule ne permet pas d'établir un diagnostic. L'étape décisive consiste à mesurer 1X phase ce qui permet de distinguer un balourd d'un arbre cintré, d'un pied flottant ou d'une résonance.
3. Harmoniques et sous-harmoniques de la vitesse de rotation
Une fois que la composante 1X a été identifiée, le reste du spectre peut être interprété par rapport à celle-ci :
- Harmoniques (2X, 3X, 4X, ...) : Multiples entiers de la vitesse de rotation. Ils indiquent généralement désalignement (une forte 2X), jeu mécanique (une longue série d'harmoniques) et d'autres effets non linéaires. Le forme L'analyse de la famille des harmoniques est souvent plus révélatrice que l'analyse 1X seule.
- Sous-harmoniques (0,5X, 1/3X, …) : Fractions de la vitesse de rotation, généralement associées à l'instabilité du film d'huile dans paliers lisses - classique tourbillon d'huile se situe entre 0,4 et 0,48X — ou en cas de jeu dans le logement du roulement. Ces cas relèvent de la catégorie plus large de vibration subsynchrone.
Le fait de décrire les fréquences comme des multiples d'une vitesse fondamentale constitue le fondement de Analyse des commandes. Sur les machines à vitesse variable, il est essentiel de suivre les vibrations en fonction des « ordres » plutôt qu’en Hz fixes, car chaque pic lié à la vitesse se déplace avec l’arbre tandis que les résonances structurelles restent fixes — et c’est précisément cette différence qui permet de les distinguer. Le Calculateur de fréquence harmonique convertit un régime en tr/min en fréquences de l'ordre de 1 à 10 pour une consultation rapide.
4. Comment mesure-t-on la vitesse de rotation ?
La vitesse de rotation est déterminée de l'une des deux manières suivantes :
- D'après le spectre des vibrations : Dans la plupart des cas, un pic net correspond à la rotation de l'arbre, et c'est généralement le premier pic significatif que l'analyste identifie. Cela fonctionne bien lorsque la machine tourne à une vitesse constante et connue.
- En utilisant un tachymètre: Un tachymètre fournit une mesure directe et sans ambiguïté de la vitesse en générant une impulsion par tour, qui est transmise au analyseur de vibrations sophistiqué. Cela permet non seulement de confirmer la fréquence 1X, mais aussi d'accéder à des techniques avancées telles que l'analyse de phase et l'analyse d'ordre.
C'est la voie tachymétrique qui rend le 1X exploitable, et non pas simplement observable. Un instrument portable à deux canaux tel que le Balanset-1A sa vitesse est mesurée par un tachymètre optique qui se déclenche sur une bande de bande réfléchissante, associe les données de vibration à l'angle de l'arbre et indique l'amplitude et la phase synchrones 1×. C'est précisément cette référence de phase qui permet de transformer un pic de balourd 1× en un angle de point de masse défini — et donc en un poids de correction dont la taille et l'emplacement sont connus pendant équilibrage sur place.
