Desserrage mécanique : définition et comment le détecter
Le desserrage mécanique est un défaut subtil mais grave qui passe souvent inaperçu. Malgré sa prévalence équipement rotatif, il est souvent sous-diagnostiqué — et souvent confondu avec des problèmes plus familiers tels que déséquilibrer ou un désalignement. Si rien n'est fait, le desserrage peut accélérer l'usure, dégrader la fiabilité et entraîner des temps d'arrêt imprévus coûteux.
Bien que le desserrage mécanique ne soit pas considéré comme une défaillance autonome dans les données de l'industrie, il est largement reconnu comme un facteur clé contribuant à pannes liées à l'équipement — qui représentent plus de 35 % des incidents d'arrêt imprévus dans le secteur manufacturier, selon le fournisseur de statistiques Zipdo.
Les implications financières peuvent être considérables : en 2024, le coût moyen des temps d'arrêt imprévus a atteint 260,000 XNUMX $ par heure, selon les conclusions de TeamSense.
Cet article explique ce qu'est le desserrage mécanique, comment il se manifeste, en quoi il diffère des autres défauts et comment les diagnostics de vibration et la surveillance de l'état peuvent vous aider à le détecter avant qu'il n'entraîne des dommages coûteux.
Table des matières
Qu'est-ce que le desserrage mécanique ?
Comment le relâchement mécanique affecte les vibrations
Relâchement, déséquilibre, désalignement et pied mou
Comment détecter un desserrage mécanique
Actions correctives et préventives
Qu'est-ce que le desserrage mécanique ?
Le desserrage mécanique désigne un jeu excessif entre des composants qui devraient se déplacer ensemble de manière fixe ou contrôlée. Ce problème crée des mouvements involontaires (cliquetis, instabilité et contraintes mécaniques supplémentaires), qui peuvent souvent entraîner des dommages plus graves s'ils ne sont pas corrigés.
Le jeu se produit généralement entre un arbre et son accouplement ou son roulement, dans les supports structurels ou les plaques de base, autour des boîtiers de roulement avec des ajustements usés et dans les cadres ou supports affaiblis par des soudures fissurées ou par des conditions de pied mou - où tous les pieds de la machine ne reposent pas à plat sur la base.
Même un jeu mineur peut entraîner le déplacement indépendant des composants pendant le fonctionnement, ce qui entraîne des vibrations, des contraintes et une dégradation mécanique accélérée.
Ces problèmes peuvent exister indépendamment ou simultanément, ce qui fait du desserrage mécanique l’un des défauts mécaniques les plus difficiles à isoler.
Types de desserrage mécanique
Comprendre les différents types de desserrage mécanique permet d’identifier les causes profondes et les solutions appropriées :
- Desserrage lié au rotor Se produit à l'intérieur de l'ensemble rotatif, par exemple un arbre mal ajusté dans un roulement ou des clavettes d'accouplement usées. Cela produit généralement des vibrations à une vitesse deux à trois fois supérieure (voire plus) à celle de fonctionnement.
- relâchement structurel Les vibrations sont externes aux éléments rotatifs : boulons desserrés, cadres fissurés, coulis dégradé. Elles peuvent provoquer des vibrations à large bande et des amplitudes élevées sur une large plage de fréquences.
- Desserrement de l'arbre est plus spécifique au jeu radial ou axial entre l'arbre et l'alésage du roulement, provoquant souvent des bruits de cognement et des orbites instables lors de l'analyse des vibrations. (Voir cet article connexe sur faux-rond de l'arbre.)
- Pied mou, bien que techniquement un problème de montage, provoque une distorsion et une contrainte inégale sur le châssis d'une machine, produisant souvent des symptômes qui imitent un relâchement ou un déséquilibre.
Comment le relâchement mécanique affecte les vibrations
Analyse des vibrations est le moyen le plus efficace de diagnostiquer le desserrage mécanique, en particulier lorsque les données de vibration sont visualisées sous différents formats de signaux.
Dans le spectre de fréquences (FFT) : Le jeu produit des pics harmoniques à des multiples de la vitesse de rotation de la machine (2x, 3x, 4x tr/min). Ces pics varient souvent de manière imprévisible avec la charge, ce qui les distingue des signaux de déséquilibre plus stables.
Dans la forme d'onde temporelle : Attendez-vous à une asymétrie, à des impacts à pic élevé ou à des signaux « écrêtés », en particulier en cas de desserrage de l'arbre où un contact métal sur métal se produit à chaque tour.
Lectures en phase : Le desserrage entraîne généralement des angles de phase irréguliers ou instables. Lorsque le déséquilibre présente une phase stable d'une mesure à l'autre, le desserrage semble fluctuer entre les mesures en raison du mouvement irrégulier des composants.
Lorsque vous combinez les trois indicateurs (harmoniques, impacts et phase instable), vous avez probablement un relâchement mécanique, et non un désalignement ou un pied mou.
Relâchement, déséquilibre, désalignement et pied mou
Le desserrage mécanique est souvent confondu avec d'autres défauts mécaniques des machines tournantes. Voici comment les distinguer :
| Type de défaut | Modèle de vibration | Indices diagnostiques |
| Déséquilibrer | 1x RPM élevé | Phase stable ; orbite circulaire |
| Désalignement | 1x et 2x tr/min | Différences de phase entre les directions |
| Relâchement | harmoniques 2x, 3x | Phase incohérente; impacts sourds |
| pied mou | Imprévisible | Soulèvement ou déformation de l'arbre lors du serrage des boulons |
Bien que ces problèmes puissent coexister, il est essentiel de les distinguer avec précision pour appliquer les bonnes mesures correctives.
Comment détecter un desserrage mécanique
La détection commence par la surveillance des vibrations, soit par la collecte de données basées sur l'itinéraire, soit par des systèmes de surveillance de l'état en ligne.
Analyseurs portables tel que VibXpert or VibScanner Permet de détecter facilement les vibrations harmoniques, notamment en association avec un tachymètre de phase. Si les harmoniques apparaissent de manière irrégulière ou si leur amplitude fluctue sous charge, un desserrage est à suspecter.
Tendances des données historiques Cela peut également aider. Si vous avez récemment aligné une machine et constatez toujours une augmentation des vibrations à haute fréquence ou des pics de régime récurrents de 2x/3x, le desserrage est probablement en cause.
Et, bien sûr, l’inspection visuelle est toujours importante.
Recherchez les boulons de fixation décalés, les marques d'usure autour des accouplements ou des paliers, la corrosion de contact, les alésages ovalisés ou un contact irrégulier avec la base. (Utilisez des cales et des jauges d'épaisseur.)
Si l’une de ces conditions est présente en plus des symptômes de vibration, un démontage et une réparation peuvent être justifiés.
Actions correctives et préventives
La correction du desserrage mécanique dépend de l'origine du défaut :
- Serrer ou remplacer les boulons et les fixations
- Réaligner les arbres à l'aide d'outils d'alignement laser
- Réusiner ou caler les plaques de base pour corriger le pied mou
- Remplacez les roulements ou les accouplements usés par des ajustements plus serrés
- Re-jointoyer ou renforcer les éléments structurels dégradés
Après les réparations, effectuez toujours une analyse des vibrations après correction pour confirmer que le jeu a été éliminé.
Pour une prévention à long terme, intégrez la détection de desserrage dans votre boîte à outils de maintenance prédictive :
- Utiliser des systèmes de surveillance des vibrations en ligne sur les actifs à haut risque
- Planifiez des contrôles réguliers des vibrations en fonction de l'itinéraire
- Appliquer l'alignement d'arbre au laser pour éviter toute contrainte excessive sur les pièces rotatives
- Former le personnel à reconnaître les schémas d'usure et de vibration liés au desserrage
Le relâchement est souvent progressif. Une détection précoce permet non seulement d'économiser du matériel, mais aussi du temps de production et des coûts opérationnels.
Exemple concret : Desserrage d'un moteur de 400 ch dans une usine de pâtes et papiers aux États-Unis
Dans un cas documenté de la Institut des vibrationsUn moteur d'entraînement de 400 ch utilisé dans une usine de pâte à papier (895 tr/min) a été examiné lors d'une étude vibratoire de routine. Les analystes ont constaté une augmentation significative de l'énergie vibratoire. Le spectre FFT a révélé de multiples harmoniques de la vitesse de rotation du moteur, et la forme d'onde temporelle a montré des impacts par tour avec une forte modulation. Un léger cognement était audible près du palier côté entraînement.
Malgré l'absence de signes de desserrage structurel ou de problèmes d'accouplement, les analystes ont constaté un jeu interne au niveau du roulement intérieur. La cause ? Un mauvais ajustement entre le roulement et l'arbre, favorisant un jeu axial. Après démontage et réparation de l'interface roulement-arbre, les niveaux de vibrations et le contenu harmonique ont considérablement diminué, confirmant ainsi le diagnostic.
Aucune estimation des économies réalisées grâce au diagnostic n'a été fournie. Cependant, ce cas fournit des preuves claires et vérifiables de la manière dont se manifeste le desserrage mécanique lié au rotor et de la manière dont le diagnostic des vibrations peut le détecter avec fiabilité.
Conclusion
Un desserrage mécanique peut commencer par un léger cliquetis ou une vibration, mais ses conséquences peuvent être tout sauf mineures. Qu'il s'agisse d'un roulement mal ajusté, d'une plaque de base desserrée ou d'un problème de pied bancal négligé, le desserrage dégrade les performances, réduit la durée de vie de l'équipement et augmente les coûts de maintenance.
La bonne nouvelle, c'est qu'avec les bons outils – diagnostic des vibrations, analyse de phase et inspection de routine – vous pouvez détecter et corriger les problèmes de desserrage avant qu'ils ne deviennent critiques. Dans le cadre d'une stratégie de maintenance prédictive plus vaste, c'est l'une des améliorations les plus rentables que vous puissiez apporter.
