Que savez-vous des cinq principales méthodes d’analyse des défaillances de roulements et des conseils de diagnostic ? Laissez-moi vous emmener le voir aujourd'hui.
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Analyse et diagnostic des bruits de rotation anormaux
La détection et l'analyse des bruits de rotation anormaux sont une méthode d'analyse qui utilise l'auscultation pour surveiller l'état de fonctionnement du roulement. Les outils couramment utilisés sont de longs tournevis avec des manches en bois ou des tubes en plastique dur d'un diamètre extérieur d'environ 20 mm. Relativement parlant, l'utilisation de stéthoscopes électroniques pour la surveillance est plus propice à l'amélioration de la fiabilité de la surveillance. Lorsque le roulement est dans un état de fonctionnement normal, il fonctionne de manière fluide et rapide, sans stagnation. Le son produit est harmonieux et sans bruit. Vous pouvez entendre un son de « bourdonnement » uniforme et continu, ou un son de « bourdonnement » plus faible. Les défauts de roulement reflétés par des bruits anormaux sont les suivants.
(1) Le roulement émet un « sifflement » uniforme et continu. Ce son est généré par les éléments roulants tournant dans les bagues intérieure et extérieure et comprend des sons de vibrations métalliques irréguliers indépendants de la vitesse. Généralement, la quantité de graisse dans le roulement est insuffisante et doit être renouvelée. Si l'équipement est arrêté trop longtemps, notamment à basse température en hiver, les roulements émettent parfois un « grésillement » pendant le fonctionnement, lié au jeu radial plus faible des roulements et à la plus faible pénétration de la graisse. Le jeu du roulement doit être ajusté de manière appropriée et une nouvelle graisse avec une pénétration plus importante doit être remplacée.
(2) Le roulement émet un son périodique uniforme « whoosh » dans le son continu « fouet ». Ce bruit est provoqué par des rayures, des rainures et des taches de rouille sur les éléments roulants et les chemins de roulement des bagues intérieure et extérieure. La durée du son est proportionnelle à la vitesse de rotation du roulement. Les roulements doivent être remplacés.
(3) Le roulement émet un son « chacha » irrégulier et inégal. Ce bruit est provoqué par la limaille de fer, le sable et d'autres impuretés tombant dans le roulement. L'intensité du son est faible et n'a rien à voir avec le nombre de tours. Les roulements doivent être nettoyés, regraissés ou vidangés.
(4) Le roulement émet un « bruissement » continu et irrégulier. Ce bruit est généralement lié au jeu entre la bague intérieure du roulement et l'arbre ou au jeu entre la bague extérieure et le trou du roulement. Lorsque l'intensité sonore est élevée, la correspondance des roulements doit être vérifiée et tout problème doit être réparé à temps.
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Analyse et diagnostic des signaux vibratoires
Les vibrations des roulements sont très sensibles aux dommages causés aux roulements, tels que le pelage, l'indentation, la rouille, les fissures, l'usure, etc., qui se refléteront dans les mesures des roulements et des vibrations. Par conséquent, l'ampleur de la vibration peut être mesurée à l'aide d'un instrument spécial de mesure des vibrations du roulement (analyseur de fréquence, etc.), et l'anomalie spécifique peut être déduite de la distribution de fréquence. Les valeurs mesurées varient en fonction des conditions de fonctionnement du roulement ou de la position d'installation du capteur. Il est donc nécessaire d’analyser et de comparer au préalable les valeurs mesurées de chaque machine pour déterminer les critères de jugement.
Il existe de nombreuses technologies de détection et de diagnostic des défauts des roulements, telles que la détection des signaux de vibration, l'analyse et la détection des huiles lubrifiantes, la détection de la température, la détection des émissions acoustiques, etc. Parmi les diverses méthodes de diagnostic, la technologie de diagnostic basée sur les signaux de vibration est la plus largement utilisée. Cette technologie est divisée en deux types : méthode de diagnostic simple et méthode de diagnostic précise.
·Un diagnostic simple utilise divers paramètres de la forme d'onde du signal de vibration, tels que l'amplitude, le facteur de crête, le facteur de crête, la densité de probabilité, le coefficient d'aplatissement, etc., ainsi que diverses techniques de démodulation pour porter un jugement préliminaire sur le roulement afin de confirmer s'il y a une faute;
·Le diagnostic de précision utilise diverses méthodes modernes de traitement du signal pour déterminer le type de défaut et la cause du roulement considéré comme défectueux lors d'un diagnostic simple.
2.1 Méthode de diagnostic simple
Dans le processus de diagnostic simple des roulements utilisant les vibrations, il est généralement nécessaire de comparer la valeur de vibration mesurée (valeur maximale, valeur efficace, etc.) avec une certaine norme de jugement prédéterminée et de déterminer si la valeur de vibration mesurée dépasse la norme. La limite est utilisée pour déterminer si le roulement est défectueux et si un diagnostic plus précis est nécessaire.
Les critères de jugement utilisés pour un diagnostic simple des roulements peuvent être grossièrement divisés en trois types :
(1) Norme de jugement absolu : il s’agit d’une valeur absolue utilisée pour juger si la valeur de vibration mesurée dépasse la limite ;
(2) Norme de jugement relatif : la vibration de la même partie du roulement est mesurée régulièrement et comparée dans le temps. La valeur de vibration lorsque le roulement est sans défaut est utilisée comme norme. Elle est basée sur le rapport entre la valeur de vibration réelle mesurée et la valeur de vibration de référence. critères pour poser un diagnostic;
(3) Norme de jugement par analogie : il s'agit d'une norme qui teste la vibration de plusieurs roulements du même modèle sur la même pièce dans les mêmes conditions et compare les valeurs de vibration entre elles à des fins de jugement.
La norme de jugement absolu est une norme établie sur la base de la méthode de détection prescrite, il faut donc prêter attention à sa plage de fréquences applicable et la détection des vibrations doit être effectuée selon la méthode prescrite. Il n’existe pas de norme de jugement absolue qui s’applique à tous les roulements. Par conséquent, des normes de jugement absolu, des normes de jugement relatif et des normes de jugement par analogie sont généralement utilisées afin d'obtenir des résultats de diagnostic précis et fiables.
Un diagnostic simple comprend principalement les méthodes suivantes :
(1) Méthode de diagnostic de la valeur d'amplitude
La valeur d'amplitude mentionnée ici se réfère à la valeur maximale XP, à la valeur moyenne
Il s'agit de la méthode de diagnostic la plus simple et la plus couramment utilisée, qui est diagnostiquée en comparant la valeur d'amplitude mesurée avec la valeur donnée dans la norme de jugement.
·La valeur maximale reflète l'amplitude maximale à un certain moment, elle convient donc au diagnostic de défauts avec un impact instantané tel que des dommages causés par des piqûres de surface.
·L'effet diagnostique de la valeur moyenne est fondamentalement le même que celui de la valeur maximale. Son avantage est que la valeur de détection est plus stable que la valeur maximale, mais elle est généralement utilisée lorsque la vitesse de rotation est plus élevée (par exemple au-dessus de 300 tr/min).
·La valeur quadratique moyenne est moyennée dans le temps, elle convient donc au diagnostic de défauts où la valeur d'amplitude change lentement avec le temps, comme l'usure.
(2) Méthode de diagnostic de densité de probabilité
La courbe de densité de probabilité de l'amplitude d'un roulement sans défaut est une courbe de distribution normale typique ; mais dès qu'une panne se produit, la courbe de densité de probabilité peut être faussée ou dispersée.
(3) Méthode de diagnostic du coefficient d'aplatissement
Un roulement sans défaut dont l'amplitude satisfait à la loi de distribution normale présente une valeur d'aplatissement d'environ 3. Avec l'apparition et le développement de défauts, la valeur d'aplatissement présente une tendance changeante similaire à celle du facteur de crête. L'avantage de cette méthode est qu'elle n'a rien à voir avec la vitesse de rotation, la taille et la charge du roulement, et qu'elle est principalement adaptée au diagnostic des défauts de corrosion par piqûres.
(4) Méthode de diagnostic du facteur de forme
Le facteur de crête est défini comme le rapport entre le pic et la moyenne (XP/X). Cette valeur est également l'un des indicateurs efficaces pour un diagnostic simple des roulements.
(5) Méthode de diagnostic du facteur de crête
Le facteur de crête est défini comme le rapport entre la valeur maximale et la valeur quadratique moyenne (XP/Xrms). L'avantage de cette valeur pour un diagnostic simple des roulements est qu'elle n'est pas affectée par la taille, la vitesse et la charge du roulement, ni par les changements de sensibilité des instruments primaires et secondaires tels que les capteurs et les amplificateurs. Cette valeur convient au diagnostic des défauts de corrosion par piqûres. En surveillant l'évolution des valeurs XP/Xrms au fil du temps, les défauts des roulements peuvent être efficacement prédits à un stade précoce et l'évolution et l'évolution des tendances des défauts peuvent être reflétées.
·Lorsque le roulement n'a aucun défaut, XP/Xrms est une petite valeur stable ;
·Lorsque le roulement est endommagé, un signal d'impact sera généré et la valeur maximale de vibration augmentera de manière significative, mais la valeur quadratique moyenne n'augmentera pas de manière significative à ce moment, donc XP/Xrms augmente ;
·Lorsque le défaut continue de s'étendre et que la valeur maximale atteint progressivement la valeur limite, la valeur quadratique moyenne commence à augmenter et XP/Xrms diminue progressivement jusqu'à ce qu'elle revienne à la taille sans défaut.
2.2 Méthode de diagnostic de précision
Les composantes de fréquence de vibration des roulements sont très riches, comprenant à la fois des composantes basse fréquence et des composantes haute fréquence, et chaque défaut spécifique correspond à une composante fréquence spécifique. La tâche du diagnostic de précision consiste à séparer les composantes de fréquence spécifiques grâce à des méthodes de traitement du signal appropriées pour indiquer l'existence de défauts spécifiques. Les diagnostics de précision couramment utilisés sont les suivants.
(1) Méthode d'analyse du signal basse fréquence
Les signaux basse fréquence font référence à des vibrations dont les fréquences sont inférieures à 8 kHz. Généralement, les capteurs d'accélération sont utilisés pour mesurer les vibrations des roulements, mais la vitesse de vibration est analysée pour les signaux basse fréquence. Par conséquent, le signal d'accélération doit être converti en signal de vitesse par un intégrateur après avoir traversé un amplificateur de charge, puis traverser un filtre passe-bas avec une fréquence de coupure supérieure de 8 kHz pour supprimer le signal haute fréquence. Enfin, la composante fréquentielle doit être analysée pour trouver la fréquence caractéristique du signal. diagnostic.
(2) Méthode d'analyse de démodulation de signal moyenne et haute fréquence
La plage de fréquences du signal de fréquence intermédiaire est de 8 à 20 kHz et la plage de fréquences du signal haute fréquence est de 20 à 80 kHz. Étant donné que l'accélération peut être directement analysée pour les signaux moyennes et hautes fréquences, une fois le signal du capteur traversant l'amplificateur de charge, le signal basse fréquence est directement éliminé par un filtre passe-haut, puis démodulé et enfin une analyse de fréquence est effectuée pour trouver la fréquence caractéristique du signal.
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Analyse et diagnostic de la température des roulements
La température du roulement peut généralement être estimée à partir de la température extérieure à la chambre du roulement. Il est plus approprié que le trou d'huile puisse être utilisé pour mesurer directement la température de la bague extérieure du roulement. Habituellement, la température du roulement commence à augmenter lentement à mesure que le roulement fonctionne et atteint un état stable après 1 à 2 heures. La température normale des roulements varie en fonction de la capacité thermique, de la dissipation thermique, de la vitesse de rotation et de la charge de la machine. Si la lubrification et l'installation sont incorrectes, la température du roulement augmentera fortement et des températures anormalement élevées se produiront. A ce moment, l’opération doit être arrêtée et les mesures préventives nécessaires doivent être prises.
Des températures élevées indiquent souvent que le roulement est dans un état anormal. Les températures élevées sont également nocives pour les lubrifiants des roulements. Parfois, la surchauffe des roulements peut être attribuée au lubrifiant du roulement. Si le roulement tourne continuellement pendant une longue période à une température supérieure à 125 degrés, la durée de vie du roulement sera réduite. Les causes des roulements à haute température comprennent : une lubrification insuffisante ou excessive, des impuretés dans le lubrifiant, une charge excessive, des dommages aux roulements, un jeu insuffisant, une friction élevée causée par les joints d'huile, etc.
Par conséquent, une surveillance continue de la température du roulement est nécessaire, qu'il s'agisse de mesurer le roulement lui-même ou d'autres pièces importantes. Si les conditions de fonctionnement restent inchangées, tout changement de température peut indiquer un dysfonctionnement. Une mesure régulière de la température des roulements peut être effectuée à l'aide d'un thermomètre, tel que le thermomètre numérique SKF, qui peut mesurer avec précision la température des roulements et l'afficher en unités de degré ou Fahrenheit. L’importance des roulements signifie que lorsqu’ils sont endommagés, l’équipement s’arrête. Il est donc préférable que ces roulements soient équipés de détecteurs de température. Dans des circonstances normales, les roulements connaîtront une augmentation naturelle de la température immédiatement après la lubrification ou la relubrification qui dure un ou deux jours.
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Analyse et diagnostic des lubrifiants
La méthode d'analyse des lubrifiants utilise la technologie d'analyse par ferrographie, qui est une méthode particulièrement adaptée pour identifier et prédire la fatigue au roulement.
Une partie de l'huile lubrifiante du roulement est extraite sous forme d'échantillon d'huile, et un champ magnétique à gradient élevé est utilisé pour amener les corps étrangers solides contenus dans l'échantillon d'huile circulant à travers le champ magnétique à se déposer proportionnellement sur la feuille de verre. à sa taille, de sorte que la forme, la taille, la couleur et le matériau des particules de matières étrangères puissent être observés. , de sorte que le type d'usure puisse être clairement identifié, que l'état de fonctionnement de la machine puisse être prédit et que les dangers cachés puissent être découverts à temps. En principe, la technologie de ferrographie vise principalement à identifier des aimants puissants tels que l'acier, mais elle possède également d'excellentes capacités d'identification pour les métaux non ferreux tels que le cuivre, le sable, les matières organiques, les débris de phoques et autres corps étrangers.
Lorsque des particules sphériques de type acier d'un diamètre de 1 à 5 μm apparaissent dans l'échantillon d'huile, il est certain que le roulement a commencé à développer des microfissures de fatigue. Lorsque des particules d'écaillage par fatigue avec un rapport longueur/épaisseur de 10:1 apparaissent dans l'échantillon d'huile et que la longueur est supérieure à 10 μm, une usure anormale par fatigue du roulement a commencé. Lorsque la longueur est supérieure à 100 μm, le roulement est défaillant.
Le troisième type de débris de fatigue est constitué par les flocons de fatigue avec un rapport longueur/épaisseur de 30 : 1, d'une longueur de 20 à 50 µm, et les flocons contiennent souvent des cavités. Au début de la fatigue, le nombre de ces flocons augmentera considérablement, ce qui, avec les particules sphériques, peut être un signe de l'apparition de la fatigue.
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Détection d'émission acoustique
Le principe de la technologie de détection des émissions acoustiques est que lorsqu'un matériau est déformé ou fissuré en raison de forces externes ou internes, le phénomène de libération d'énergie de déformation sous forme d'ondes élastiques est appelé émission acoustique.
La technologie consistant à utiliser des instruments pour détecter et analyser les signaux d'émission acoustique et à utiliser les signaux d'émission acoustique pour déduire la source d'émission acoustique est appelée technologie de détection d'émission acoustique. Il utilise le phénomène selon lequel les particules à l'intérieur du matériau libèrent de l'énergie de contrainte sous forme d'ondes élastiques en raison du mouvement relatif pour identifier et comprendre le matériau. ou structure état interne.
Les signaux d'émission acoustique incluent le type en rafale et le type continu. Le signal d'émission acoustique en rafale est constitué d'impulsions différentes du bruit de fond et pouvant être séparées dans le temps ; les impulsions uniques du signal d'émission acoustique continu sont indiscernables. En fait, les signaux d'émission acoustique continue sont également composés d'un grand nombre de petits signaux en rafale, mais ils sont trop denses pour être distingués.
Lorsque les roulements ne fonctionnent pas correctement, des signaux d'émission acoustiques soudains et continus peuvent être générés. Le mouvement relatif entre les surfaces de contact des composants du roulement (bague intérieure, bague extérieure, éléments roulants et cage), la contrainte de contact hertzienne provoquée par le frottement et les fissures de surface, l'usure, les indentations, etc. causées par une défaillance, une surcharge, etc. Les défauts tels que le rainurage, l'occlusion, la rugosité de surface causée par une mauvaise lubrification, les bords durs de la surface causés par des particules de contamination par la lubrification et la corrosion par piqûre causée par le courant traversant le roulement produiront tous des signaux d'émission acoustique soudains.
Les signaux d'émission acoustique continus proviennent principalement de défaillances globales causées par une usure oxydative de la surface du roulement causée par une mauvaise lubrification (telle que la défaillance du film d'huile lubrifiante, l'infiltration de contaminants dans la graisse), des températures excessives et des défaillances locales fréquentes des roulements. Ces facteurs provoquent un grand nombre d'événements d'émission acoustique soudains sur une courte période de temps, générant ainsi des signaux d'émission acoustique continus.
Lors du fonctionnement d'un roulement, sa défaillance (qu'il s'agisse d'un dommage superficiel, d'une fissure ou d'une rupture par usure) provoquera un impact élastique sur la surface de contact et produira un signal d'émission acoustique. Ce signal contient de riches informations sur le frottement, de sorte que l'émission acoustique peut être utilisée pour surveiller et diagnostiquer les roulements.
