Diagnostic d’un défaut de roulement

Point Clé : C'est l'erreur la plus classique ! Si vous oubliez de convertir les tr/min en Hz, tous vos calculs de fréquences de défaut seront 60 fois trop élevés et vous ne trouverez aucune correspondance sur le spectre. Prenez toujours le temps de faire cette simple division.

ISO 2041:2018 (Vibrations, chocs et surveillance de l'état des machines - Vocabulaire) : Cette norme définit les termes et unités utilisés en analyse vibratoire, confirmant le Hertz (Hz) comme l'unité de référence pour la fréquence.

On suppose que la vitesse de 1770 tr/min est la vitesse moyenne réelle de la machine pendant la mesure et qu'elle est stable.

Une vitesse de 29.5 Hz signifie que l'arbre du moteur effectue près de 30 tours complets chaque seconde. C'est cette fréquence fondamentale qui va "exciter" toutes les autres vibrations caractéristiques du roulement.

Cette conversion est la pierre angulaire de l'analyse. Toutes les fréquences de défaut (BPFO, BPFI...) sont exprimées comme un multiple de la fréquence de rotation en Hz. Sans une valeur correcte pour \(F_r\), le diagnostic est impossible.

Erreur de calcul simple : Vérifiez deux fois cette division. Une erreur ici se propage à toutes les étapes suivantes. Ne vous fiez pas uniquement au pic de rotation sur le spectre, car il peut être masqué ou difficile à lire.

Point Clé : Pour éviter le "biais de confirmation", calculez TOUTES les fréquences de défaut (\(\text{BPFO}\), \(\text{BPFI}\), etc.) avant de regarder le spectre en détail. Si vous cherchez uniquement la fréquence que vous espérez trouver, vous risquez de mal interpréter un pic anodin.

Ces formules cinématiques ne sont pas directement dans une norme ISO, mais elles sont universellement reconnues et documentées dans tous les manuels de référence en maintenance conditionnelle et en tribologie (l'étude des frottements).

On suppose que les billes roulent sans glisser sur les bagues. Un glissement, même faible, modifierait légèrement les fréquences réelles par rapport aux fréquences théoriques.

Le résultat de 105.7 Hz signifie que si un défaut existe sur la bague extérieure, il sera "percuté" par une bille environ 106 fois par seconde. C'est cette cadence de chocs que nous chercherons dans le signal vibratoire.

Le calcul de cette fréquence spécifique nous donne une "cible" précise à rechercher dans le spectre. Il nous permet d'isoler une cause potentielle de défaillance parmi d'autres (désalignement, balourd, défaut sur un autre composant...).

Unités des diamètres : Assurez-vous que le diamètre de la bille (\(B_d\)) et le diamètre primitif (\(P_d\)) sont dans la même unité (ici, les mm s'annulent). Une erreur d'unité fausserait le ratio et donc le résultat final.

Point Clé : Retenez simplement : \(\text{BPFO}\) (Outer/Extérieur, fixe) a un signe "moins", \(\text{BPFI}\) (Inner/Intérieur, tournant) a un signe "plus". Cette simple distinction est la clé pour ne pas inverser les deux formules les plus importantes du diagnostic de roulements.

Comme pour le \(\text{BPFO}\), la formule du \(\text{BPFI}\) est un standard de l'industrie dérivé de la cinématique du roulement. Elle est la base de tous les systèmes de diagnostic automatique intégrés dans les collecteurs de données vibratoires.

Les hypothèses sont les mêmes que pour le calcul du \(\text{BPFO}\) : roulement sans glissement et angle de contact nul. On suppose également que la bague intérieure est solidaire de l'arbre et la bague extérieure est fixe dans le logement.

La fréquence de 159.8 Hz est nettement plus élevée que le \(\text{BPFO}\) (105.7 Hz). Cela est logique car la bague intérieure tourne "vers" les billes, augmentant la fréquence des impacts. Nous avons maintenant une deuxième cible claire à rechercher dans notre spectre.

Le calcul du \(\text{BPFI}\) est essentiel car les défauts de bague intérieure sont parmi les plus fréquents et les plus destructeurs. Identifier correctement sa signature est une compétence fondamentale pour l'analyste vibratoire.

Inversion des formules : L'erreur la plus courante est d'utiliser le signe "moins" pour le \(\text{BPFI}\) ou inversement. Mémorisez bien la logique : la bague intérieure tournante augmente la fréquence relative, d'où le signe "plus".

Point Clé : Ne soyez pas troublé par de petites différences entre le calcul et la mesure. Une tolérance de 1 à 3% est tout à fait acceptable. Concentrez-vous sur le pic le plus énergétique qui n'est pas directement un multiple de la vitesse de rotation. C'est souvent là que se cache le défaut.

ISO 13373-2:2016 : Cette partie de la norme traite spécifiquement du traitement des signaux vibratoires pour la surveillance des machines. Elle décrit les techniques, y compris l'analyse spectrale (FFT) et l'analyse d'enveloppe, utilisées pour identifier les signatures de défauts de roulements.

On suppose que le pic à 161 Hz est bien généré par le roulement étudié et non par un autre composant de la machine (engrenage, courroie...) ou par une source de bruit extérieure.

Une erreur de seulement 0.75% est une excellente correspondance en analyse vibratoire. Elle confirme avec une très haute probabilité que le pic d'énergie à 161 Hz est bien la signature du défaut de bague intérieure.

C'est l'aboutissement de la démarche. On a transformé des données brutes (vibrations) en information exploitable (type de défaut). Cette information permet de planifier une intervention de maintenance ciblée, de commander la bonne pièce et d'éviter un arrêt de production imprévu.

Se tromper de pic : Ne sautez pas sur le premier pic venu. Assurez-vous d'analyser le pic le plus significatif qui n'est pas lié à la rotation (\(1 \times F_r\), \(2 \times F_r\)...). Un pic à 161 Hz est un "non-multiple" de 29.5 Hz, ce qui le rend suspect.