Qu'est-ce que les vibrations ?
Vibration est mouvement répétitif (oscillant) d'un objet aller et venir autour d’une position d’équilibre.
- Un carter moteur qui tremble légèrement
- Un ventilateur faisant bourdonner un conduit
- Un pont se balançant au gré du vent
- Un téléphone qui bourdonne (vibration intentionnelle)
Tous ces éléments sont des vibrations : des mouvements qui alternent dans la direction et se répètent dans le temps.
Pourquoi les vibrations sont importantes (impact réel)
Les vibrations peuvent être :
- Inoffensif/normal (un moteur en marche a des vibrations)
- Ennuyeux (bruit, inconfort)
- Dommage (boulons desserrés, soudures fissurées, rupture de roulement, fatigue)
Dans les systèmes industriels, les vibrations sont l’un des premiers indicateurs les plus utiles de :
- déséquilibre
- désalignement
- relâchement
- problèmes de roulements/engrenages
- problèmes de résonance
Termes vibratoires clés (le « vocabulaire vibratoire »)
1) Amplitude (quelle est la taille de la vibration)
L'amplitude décrit le taille du mouvement. Selon ce que vous mesurez, l'amplitude peut être :
- Déplacement (jusqu'où il se déplace) — µm, mm
- Vitesse (à quelle vitesse il se déplace) — mm/s
- Accélération (à quelle vitesse la vitesse change) — m/s² ou g
2) Fréquence (à quelle vitesse elle oscille)
La fréquence est combien de cycles par seconde, mesuré en HZ.
- 10 Hz = 10 cycles par seconde
- Une fréquence plus élevée semble généralement plus « bourdonnante » et peut être liée à certains types de défauts.
3) Phase (relation temporelle)
Phase vous dit quand un signal de vibration culmine par rapport à un autre.
Il est utile pour diagnostiquer les déséquilibres, les désalignements et la directionnalité multicapteurs.
Les 3 principales façons de décrire les vibrations (déplacement vs vitesse vs accélération)
Vous pouvez mesurer les vibrations comme suit :
A) Déplacement
Idéal pour : mouvement à basse fréquence et mouvement structurel (balancement lent, relâchement à basse vitesse)
Unités : µm, mm
B) Vitesse
Idéal pour : gravité globale des vibrations dans de nombreuses machines tournantes
Unités : mm/s (souvent RMS)
La vitesse est populaire dans le domaine de la surveillance conditionnelle car elle est bien corrélée à de nombreux problèmes mécaniques courants sur une large bande.
En rapport: Capteurs de vitesse de vibration
C) Accélération
Idéal pour : événements à plus haute fréquence comme les défauts de roulements et les impacts
Unités : m/s² ou g
Les capteurs d'accélération (accéléromètres) sont extrêmement courants car ils sont compacts, à large bande et polyvalents.
Types de vibrations (comment les ingénieurs les classent)
1) Vibration libre vs vibration forcée
- Vibrations gratuites : un système vibre après avoir été perturbé (comme un ressort que l'on tire et relâche)
- Vibration forcée : une entrée continue provoque des vibrations (rotation du moteur, engrènement des engrenages, turbulences du flux d'air)
2) Vibrations amorties ou non amorties
- Amorti : les vibrations diminuent progressivement (systèmes du monde réel)
- Non amorti : la vibration continue éternellement (modèle idéal)
3) Vibration périodique ou aléatoire
- Périodique: se répète de manière prévisible (machines tournantes)
- Aléatoire: imprévisible, à large spectre (turbulences, vibrations de la route)
4) Résonance (l’effet « amplificateur »)
Résonance se produit lorsque la fréquence de forçage correspond à la fréquence naturelle d’un système, provoquant une augmentation spectaculaire de l’amplitude des vibrations.
C’est pourquoi une machine peut sembler « bien » à une vitesse mais vibrer fortement à une autre.
Causes courantes de vibrations dans les machines
Équipements tournants (moteurs, ventilateurs, pompes, réducteurs)
- Déséquilibre (masse non centrée)
- Désalignement (arbres non colinéaires)
- Relâchement (supports, boulons, base, roulements)
- Dommages aux roulements (usures, piqûres)
- Problèmes d'équipement (usure des dents, problèmes de maillage)
- Arbre plié ou excentricité
- Problèmes électriques (forces électromagnétiques du moteur)
Ouvrages et canalisations
- Vibration induite par l'écoulement (turbulence air/liquide)
- Supports faibles ou cadres mal contreventés
- Résonance des conduits, tuyaux, panneaux
Comment les vibrations sont mesurées (aperçu pratique)
1) Capteurs (les plus courants)
- Accéléromètres (mesurer l'accélération)
- Capteurs de vitesse / transducteurs de vitesse (mesurer directement la vitesse de vibration)
- Capteurs de déplacement (sondes à courants de Foucault, LVDT, laser)
2) Que font les instruments avec le signal
- Montrer forme d'onde temporelle (comment les vibrations changent avec le temps)
- Calculer RMS / crête / crête à crête
- Convertir en domaine fréquentiel en utilisant FFT (trouver les fréquences dominantes)
- Changements de tendance au fil des semaines/mois pour la maintenance prédictive
Unités de vibration et mesures communes
Unités communes
- Déplacement: µm, MM
- Vitesse: mm/s
- Accélération: m/s² ou g (1 g ≈ 9,81 m/s²)
conversion d'unités : https://quickconver.com/category/length-converter/
Métriques communes
- RMS : indicateur stable de l’énergie globale (très courant)
- Culminer: capture une excursion maximale
- De crête à crête : souvent utilisé pour les mesures de type déplacement
Vibration et bruit (ils sont liés, pas identiques)
- Vibration est un mouvement mécanique
- Bruit est la variation de pression dans l'air
Les vibrations provoquent souvent du bruit (les structures émettent du son) et la réduction des vibrations réduit généralement le bruit.
Comment réduire les vibrations (méthodes de haut niveau)
- Équilibre pièces tournantes
- Aligner arbres correctement
- Resserrer les supports/améliorer la rigidité de la base
- Remplacer les roulements/engrenages usés
- Ajouter amortissement matériel ou isolateurs
- Changer la vitesse de fonctionnement pour éviter la résonance
- Refonte de la structure (raidir, renforcer, ajouter de la masse, changer la fréquence naturelle)
FAQ : Qu'est-ce que les vibrations ?
1) Toutes les vibrations sont-elles un problème ?
Non. De nombreuses machines ont des vibrations de base normales. La clé est changement de tendance, des composantes de fréquence anormales ou une gravité globale croissante.
2) Quelle est la manière la plus simple de surveiller les vibrations dans l’industrie ?
Une approche courante est une accéléromètre alimenter un moniteur de vibrations qui calcule le RMS et l'évolutionne au fil du temps (souvent avec des alarmes).
3) Pourquoi les ingénieurs utilisent-ils si souvent la vitesse de vibration (mm/s) ?
La vitesse est souvent un indicateur général puissant de l’état des machines tournantes et est largement utilisée pour déterminer la tendance globale de la gravité des vibrations.
4) Qu’est-ce que la résonance en termes simples ?
La résonance se produit lorsqu’un système est « poussé » à sa fréquence naturelle, provoquant une augmentation beaucoup plus importante des vibrations, comme si on poussait une balançoire au bon moment.
