Comment diagnostiquer les problèmes de vibration dans les roulements à billes de rainure profonde?

Les installations industrielles du monde entier reposent sur le fonctionnement fluide et silencieux de Roueur à billes de rainure profonde s. Lorsque des vibrations inattendues surviennent, elles signalent des problèmes potentiels - les problèmes, s'ils sont non contrôlés, peuvent dégénérer en temps d'arrêt imprévu coûteux, dommages secondaires et défaillance prématurée de roulement. Le diagnostic de la cause profonde de ces vibrations n'est pas une conjecture; Il nécessite une approche analytique structurée fondée sur les principes fondamentaux de l'analyse des vibrations.

ÉTAPE 1: Imposer les symptômes et le contexte de la collecte

Le diagnostic commence bien avant de connecter un capteur. Les techniciens notent méticuleusement:

• Caractéristiques de vibration: Est-ce un bourdonnement constant, un grondement intermittent ou un coup pointu? Où est-il le plus fort - radialement ou axialement? L'intensité change-t-elle avec la vitesse ou la charge?
• Contexte opérationnel: Quand la vibration a-t-elle commencé? Y a-t-il eu des activités de maintenance récentes (remplaçant, réalignement, modifications de lubrification)? Quelles sont les conditions de fonctionnement (vitesse, charge, température)?
• Indices audibles: Y a-t-il des bruits spécifiques (grattage, broyage, clic) accompagnant la vibration?
• Inspection physique: Vérification initiale pour les problèmes évidents: chaleur excessive près du roulement, fuite de graisse visible ou contamination, relâchement ou dommages externes.

Étape 2: Emploi des outils d'analyse des vibrations

Le diagnostic précis dépend de la mesure quantitative:

1. Placement du capteur: Les accéléromètres sont stratégiquement montés sur le boîtier de roulement, généralement perpendiculairement à l'arbre (mesure radiale) et parfois parallèle (axial), capturant les données de vibration.
2. Acquisition de données: Un analyseur de vibration portable recueille les formes d'onde du domaine temporel et les convertit en domaine fréquentiel en utilisant une transformée de Fourier rapide (FFT), révélant les fréquences vibrationnelles spécifiques présentes.
3. Analyse du spectre - L'outil de diagnostic de base: Le spectre FFT est la principale fenêtre de diagnostic. Les techniciens le examinent pour les fréquences dominantes et leurs harmoniques (multiples). Les indicateurs clés sont directement liés à la géométrie et à la cinématique:
   • Race extérieure en fréquence de passe-balle (BPFO): Indique des défauts sur le chemin de course extérieur. Les pics de fréquence à (n * f_r / 2) * (1 - (bd / pd) * cosβ) (où n = nombre de balles, f_r = vitesse de rotation, Bd = diamètre de la balle, PD = diamètre de tangage, β = angle de contact).
   • Race intérieure de la fréquence de pass de balle (BPFI): Indique des défauts sur le chemin de course intérieur. Les pics de fréquence à (n * f_r / 2) * (1 (bd / pd) * cosβ) .
   • Fréquence de spin à balle (BSF): Indique les défauts des éléments roulants eux-mêmes. Les pics de fréquence à (Pd / (2 * bd)) * f_r * [1 - ((bd / pd) * cosβ) ^ 2] .
   • Fréquence fondamentale du train (FTF): Associé aux défauts de cage. Les pics de fréquence à (f_r / 2) * (1 - (bd / pd) * cosβ) .
   • Fréquence de vitesse d'exécution (1x tr / min) et harmoniques: Indiquent souvent un déséquilibre, un désalignement, un relâchement ou des arbres pliés - des conditions qui peuvent cause dommages causés ou amplifier sa signature de vibration.

Étape 3: interprétation des preuves

Les pics spectraux correspondants aux fréquences caractéristiques pointent vers le type de défaut probable:

• Pics clairs à BPFO, BPFI, BSF ou FTF: Des preuves solides de dégâts localisés (écaillage, piqûres, fissures) sur la composante correspondante (race extérieure, race intérieure, balle, cage).
• Augmentation du plancher de bruit (vibration à large bande): Suggère souvent des problèmes de lubrification (insuffisants, dégradés ou lubrifiants incorrects) ou une usure / notation généralisée.
• Présence des harmoniques de vitesse de course: Peut indiquer des questions sous-jacentes telles que le désalignement ou le relâchement contribuant à la détresse du roulement.
• Modulation (bandes latérales): Les fréquences espacées autour d'une fréquence de roulement dominante (en particulier BPFI) indiquent souvent une combinaison de défauts de roulement et un autre problème comme le relâchement ou le déséquilibre.

Étape 4: Corroborant les résultats et identifiant la cause profonde

L'analyse des vibrations est puissante mais bénéficie d'une corrélation:

• Analyse de la forme d'onde temporelle: L'examen de la forme et de l'amplitude du signal de vibration brut peut confirmer les impacts (pointes de courte durée indiquant des fissures ou des spalles) ou un manque de lubrification ("bruit" à haute fréquence).
• Enveloppement (démodulation): Cette technique isole les impacts à haute fréquence (comme ceux des défauts de port) à partir de vibrations de la machine à basse fréquence, ce qui rend les défauts plus faciles à détecter, en particulier dans des environnements bruyants ou une défaillance à un stade précoce.
• Tendance: La comparaison des spectres actuels et des niveaux de vibration globale avec les données de base historiques révèle des taux de détérioration et aide à confirmer l'importance des changements.
• Contrôles supplémentaires: Examiner le type et l'intervalle de lubrification, la confirmation de l'installation appropriée (ajustements, dégagements) et l'évaluation de l'alignement sont cruciaux pour comprendre pourquoi le roulement a échoué.

Le diagnostic des problèmes de vibration dans les roulements à billes de rainure profonde est un processus méthodique combinant une observation aiguë, une mesure précise en utilisant l'analyse du spectre FFT et une interprétation experte des fréquences caractéristiques. En identifiant systématiquement les signatures de vibration spécifiques associées aux défauts des composants, aux problèmes de lubrification ou aux défauts mécaniques qui contribuent, les équipes de maintenance peuvent aller au-delà des réparations réactives. Cette approche diagnostique ciblée permet la maintenance prédictive, permettant des interventions opportunes - telles que le réapprovisionnement de lubrification ou le remplacement du roulement programmé - qui empêchent les défaillances catastrophiques, maximiser la durée de vie des roulements et assure le fonctionnement fiable et efficace des machines critiques. Investir dans les compétences et la technologie d'analyse des vibrations est un investissement dans la résilience opérationnelle et le contrôle des coûts.