Nouvelles Façons de Mesurer la Vibration Torsionnelle

Vibration Torsionnelle

Mesurer la vibration torsionnelle a longtemps été un formidable défi pour les analystes en vibrations. Cependant, une avancée révolutionnaire émerge avec l’avènement des nouvelles technologies sans fil. Ces avancées de pointe ouvrent grand la porte à un monde inexploré qui était autrefois enveloppé de mystère. Accompagnez-nous alors que nous témoignons du dévoilement d’une application extraordinaire pour ces technologies transformatrices.

L’introduction des technologies sans fil révolutionne le domaine de la mesure des vibrations torsionnelles, transcendant les limites des méthodes traditionnelles. En exploitant les capacités sans fil, les analystes acquièrent une facilité et une flexibilité sans précédent pour capturer et analyser la dynamique torsionnelle. Ce bond technologique offre une passerelle vers des informations auparavant inaccessibles, ouvrant de vastes possibilités pour les techniques de diagnostic et les stratégies de maintenance.

Ne manquez pas cette occasion historique alors que nous présentons le potentiel des technologies sans fil pour remodeler le paysage de l’analyse des vibrations torsionnelles. Rejoignez-nous dans cette expédition captivante alors que nous explorons les horizons illimités qu’elle présente.

Qu’est-ce que la Vibration Torsionnelle ?

La vibration torsionnelle est définie comme une séquence de légères variations de la vitesse de rotation d’un objet. Semblable à la vibration conventionnelle, la vibration torsionnelle est également définie par l’amplitude et la fréquence de ces variations.

La vibration torsionnelle se produit lorsque l’élément rotatif est soumis à des charges inégales pendant son fonctionnement. Des exemples courants sont les compresseurs alternatifs et les moteurs à combustion interne, car à un point du cycle, le couple d’une des bielles est plus élevé lorsque l’air est comprimé et diminue lorsque l’air entre dans la chambre.

De ce fait, le vilebrequin reflète des variations de vitesse de rotation qui peuvent entraîner des contraintes internes qui, dans des cas anormaux, peuvent provoquer la rupture du vilebrequin (ou des arbres, selon la machine).

Utilisation d’Accéléromètres Sans Fil pour Mesurer la Vibration Torsionnelle

Cette étude de cas éclairante explore le potentiel remarquable d’employer les accéléromètres sans fil PHANTOM® d’ERBESSD INSTRUMENTS® pour mesurer la vibration torsionnelle. Dans cette analyse captivante, nous ne dévoilons pas seulement les données techniques du capteur, mais répondons également à la curiosité de ceux qui souhaitent approfondir ce fascinant sujet. Rejoignez-nous alors que nous dévoilons une richesse d’informations et vous équipons des connaissances nécessaires pour avancer dans le domaine de la mesure des vibrations torsionnelles. Cette étude complète promet d’éveiller votre curiosité et de fournir des informations précieuses pour ceux qui cherchent à progresser dans ce domaine.

Comment la Vibration Torsionnelle est-elle Mesurée ?

L’une des méthodes les plus courantes pour mesurer la vibration torsionnelle est le calcul de la variation de vitesse à l’aide d’un capteur optique et d’un ruban de type piano, enregistrant ainsi la différence de temps entre chaque pas du ruban. Il existe certaines restrictions pour que la mesure soit valide et fiable. L’une d’elles est le nombre d’échantillons disponibles par révolution, car un taux d’échantillonnage incorrect peut générer un effet d’aliasing ou une saturation du signal.

Nouvelles Alternatives

L’utilisation de capteurs de vibration sans fil dans l’industrie peut offrir de nouvelles façons de mesurer les vibrations torsionnelles. Nous pouvons désormais mesurer les vibrations torsionnelles directement sur les arbres avec la même fréquence d’échantillonnage et les mêmes capacités de résolution que l’analyse vibratoire actuelle. Nous pouvons même surveiller en permanence l’état d’un élément rotatif dans des conditions de fonctionnement normales, pour visualiser l’évolution de ses vibrations torsionnelles.

Étude de Cas

Nous avons installé un capteur de vibration triaxial haute plage (PHANTOM® EPH-V11E) à l’extrémité du vilebrequin d’un compresseur d’air à deux cylindres d’une puissance nominale de 3,2 HP, à des fins d’étude des vibrations torsionnelles. Cette étude vise à prouver que le capteur est capable d’envoyer un signal lisible tout en étant fixé à l’arbre rotatif et également à vérifier la présence d’un second harmonique, produit de la somme de la vibration due à la variation du couple et de la vibration due à l’inertie du vilebrequin (composantes connues de la vibration torsionnelle dans ce type de machines).

La vitesse nominale de rotation de la broche est de 900 RPM, entraîné par un moteur électrique monophasé de 3 600 RPM utilisant une poulie de rapport 4:1.

Caractéristiques de l’accéléromètre sans fil PHANTOM® EPH-V22

• Plage de fréquence : 0 – 10 kHz
• Plage d’amplitude : 32 g crête à crête
• Lignes de résolution : 6 400
• Axes : 3
• Type de transmission : Bluetooth
• Durée de vie de la batterie : 3 ans

Avantages

L’un des avantages notables de l’utilisation de PHANTOM® pour cette étude réside dans le placement excentrique de l’un de ses capteurs, permettant la mesure de la vibration tangentielle sur l’arbre (Figure 1). Pour évaluer l’impact potentiel de la variation de masse dans le système sur la vibration du compresseur, des mesures ont été effectuées avant et après avoir fixé le capteur à l’arbre du compresseur. Les résultats ont révélé une augmentation marginale de 4 % de la vibration fondamentale (Figures 2 et 3), qui, dans le contexte de cette étude, a été jugée négligeable.

Cette observation suggère que la légère modification de masse a eu une influence minimale sur les caractéristiques vibratoires globales du compresseur. Ces résultats soulignent la robustesse et la fiabilité de PHANTOM® pour évaluer avec précision les vibrations torsionnelles dans des applications réelles.

Figure 1 – Excentricité de l’accéléromètre

Figure 2 – FFT sans PHANTOM®

Figure 3 – FFT avec PHANTOM®

Enregistrement des Données

Je suis heureux de partager avec vous la simplicité de la mise en place du capteur ; la seule chose que j’ai eu à faire est de visser le capteur axialement à l’arbre.

D’autre part, les enregistrements de données n’ont subi aucune perte de données ni de signaux corrompus. De plus, nous analysons l’axe X de l’accéléromètre, qui est précisément celui qui est tangentiel à l’axe à un rayon de 9,6 mm (0.380”).

Figure 4 – Forme d’onde et FFT de la Vibration Torsionnelle

Je suis convaincu que ce que j’ai obtenu correspond à la vibration torsionnelle du compresseur ; je suis également certain que cet outil sera très apprécié par les analystes dans ce domaine. Le spectre montre des seconds harmoniques comme ceux décrits en théorie et même davantage.

Surveillance Conditionnelle des Vibrations Torsionnelles

Nous laisserons le capteur PHANTOM® EPH-V11 monté en permanence sur le compresseur pour surveiller sa tendance et ses spectres au fil du temps. De plus, étant donné que le fonctionnement de la machine est intermittent, nous avons relié le capteur de vibration PHANTOM® à un capteur de mesure RPM à effet Hall PHANTOM® EPH-S40. De cette façon, le capteur de vibration n’enverra des données significatives que lorsque le compresseur est en fonctionnement.

En savoir plus sur les capteurs de Vibration PHANTOM® | Haute Plage Télécharger ici