Mesure & Analyse des Vibrations

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Studiovib - GDE

 

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Norme Vibratoire 10816 / 2372
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ATEX Ineris

Glossaire

 

STUDIOVIB présente une nouvelle technique pour le diagnostic des engrenages:

  • le GDE (Gear Default Evaluation)

A ce jour, de nombreux outils proposent des indicateurs de défaut pour les roulements basés sur la détection des ondes de chocs, mais on note l'absence d'outil pour l'analyse des réducteurs.

CONCEPT

Le GDE est un descripteur qui a été développé pour diagnostiquer l'état mécanique des engrenages à partir de mesures vibratoires simples, interprétables facilement, sans formation préalable en analyse des vibrations.

Ce descripteur est basé sur l'étude de la synchronisation en phase et fréquence d'une porteuse vibratoire. Cette porteuse est présente dans les réducteurs (fréquence d'engrènement), mais également dans les compresseurs (passage d'aubes), les moteurs (passage d'encoches) ou dans les turbines (passages d'ailettes).

FONCTIONNEMENT

Filtrée sur la fréquence d'engrènement de l'engrenage, la transformée de Hilbert permet de reconstruire le signal vibratoire qu'aurait l'engrenage s'il était "parfait". La superposition de ce signal théorique et du signal mesuré permet d'extraire les décalages tant en amplitude qu'en phase par rapport à la position angulaire de la roue dentée.

Ces différences sont exprimées sous la forme de 2 coefficients normalisés entre 0 et 1:

  •  Le GDR (Gear Default Regularity)  : égal à 1 sur un engrenage "parfait".

  • Le GDA (Gear Default Amplitude)  : égal à 0 sur un engrenage "parfait".

 La valeur et la comparaison de ces 2 facteurs permet de:

  • Localiser le ou les défauts dans l'ensemble de la machine (par exemple "Moteur-Réducteur-Paliers-Broyeur").

  • Distinguer une irrégularité "locale" (défaut de denture ou d'ailette) d'une irrégularité "globale" due à une variation de charge ou de vitesse de rotation.

  • Trouver l'origine d'une vibration qui peut être importante sans pour cela traduire une dégradation mécanique mais liée à un mauvais fonctionnement (problème de guidage ou d'assemblage).

L'utilisation du GDE permet de se prononcer immédiatement :

  • Sur la présence de dégradation de denture (usure, écaillage, fissuration, défaut géométrique), de défauts d'assemblage sur l'arbre (frettage, clavette, cannelures), du guidage de l'arbre (palier ou roulement), de problèmes de transmission (accouplement, cardan).

  •  Sur l'état des aubages de turbines (fissuration et déformation d'aubes et de redresseurs).

INTERPRETATION

Les principes de base sont les suivants :

  • Indépendamment des niveaux vibratoires, si le GDR tend vers 1, c'est que la régularité de l'engrènement est bonne. La denture est en bon état, il n'y a pas de flexion de denture ni de variation de vitesse pendant une rotation d'arbre.

    • Le GDA est généralement faible.

     

  • Si le GDR tend vers 0, on est en présence d'une variation "globale" de vitesse sur une rotation de l'arbre. La denture est en bon état et le diagnostic s'oriente plutôt vers un problème de clavette, cardan, ou guidage d'arbre.

    • Si le GDA tend vers 0, le fonctionnement de l'engrenage n'est pas perturbé par l'anomalie. Le problème se situe donc à l'extérieur du réducteur (jeux dans un accouplement, variation de vitesse d'un élément du groupe, etc…).

    • Si le GDA tend vers 1, le fonctionnement de l'engrenage est perturbé par cette anomalie. Le diagnostic va s'orienter vers l'intérieur du réducteur (jeu de clavette, jeu ou dégradation de roulement, de palier lisse, ou de tout élément de guidage de l'arbre, etc…).

     

  • Dans le cas d'une dégradation de denture, les 2 coefficients GDR et GDA se rapprochent et leur écart "GDR-GDA" tend vers 0. Leurs valeurs respectives pourront se situer entre 0.45 et 0.65 en fonction de la charge de la machine. L'examen des coefficients Kurtosis pourra confirmer le diagnostic.

Remarques :

  • Pour une bonne efficacité des coefficients GDE, la raie d'engrènement de l'engrenage doit être suffisamment supérieure au bruit de fond vibratoire. Ce point peut être vérifié sur le spectre vibratoire. Par expérience, on estime qu'une valeur supérieure à 100 mg est suffisante pour un résultat correct.

  • Compte tenu du process de calcul des coefficients GDE, le signal temporel sur lequel est appliquée la fonction doit avoir une durée supérieure à la valeur:

                            T (s) > 150 / Frot-GV (Hz)

                            où Frot-GV est la fréquence de rotation de l'arbre GV du train d'engrènement.

 

 

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