Surveillance intelligente des roulements : comment détecter les défaillances avant qu’elles ne vous coûtent cher.

L'état des roulements peut faire toute la différence entre un fonctionnement sans accroc et un arrêt brutal. La défaillance d'un seul roulement peut suffire à interrompre la production, entraînant des temps d'arrêt coûteux et des pertes de production.

Mais en sachant repérer les signes avant-coureurs, on peut détecter une défaillance de roulement à un stade précoce et intervenir avant que des problèmes mineurs ne se transforment en pannes majeures. La clé réside dans une surveillance proactive, fondée sur une compréhension claire des causes et des modes de défaillance les plus fréquents.

Cet article explore les causes profondes et les symptômes avant-coureurs de la défaillance des roulements et vise à vous fournir les informations nécessaires pour renforcer votre programme de surveillance.

Causes courantes de défaillance des roulements

Chaque année, des milliards de roulements sont fabriqués dans le monde. Ils fonctionnent généralement sans problème pendant leur durée de vie prévue, à condition que les techniciens respectent les consignes d'utilisation et d'entretien. De nombreux roulements sont remplacés préventivement grâce à la maintenance conditionnelle, et seule une petite fraction d'entre eux tombent en panne suite à des dommages irréparables.

Comprendre les causes des défaillances de roulements — et savoir les détecter précocement — est essentiel pour concevoir un programme de surveillance des roulements qui protège vos équipements critiques et prévient les arrêts de production coûteux. Les principales causes de défaillance des roulements sont les suivantes :

• Fatigue due à des contraintes mécaniques répétées, à un mauvais alignement, à une surcharge ou à une contamination.
• Défaillances de lubrification, lorsque les techniciens utilisent un type, une quantité ou un lubrifiant dégradé inapproprié.
• Contamination de la saleté, des débris ou de l'humidité.
• Les autres causes, comme les erreurs de manipulation, d'installation, les charges excessives et les mauvais ajustements, qui sont peu fréquentes mais qui jouent tout de même un rôle dans la défaillance des roulements.

La fatigue et les problèmes de lubrification sont les causes les plus fréquentes de défaillance des roulements et devraient être au cœur de toute stratégie de surveillance.

Causes détaillées de défaillance des roulements

Voici un examen approfondi de chaque cause commune :

Fatigue

La fatigue des roulements survient lorsqu'ils subissent des contraintes excessives. Un mauvais alignement, une lubrification insuffisante et la contamination peuvent tous contribuer à cette fatigue, ce qui explique pourquoi elle est une cause fréquente de défaillance. Tous ces facteurs engendrent des forces et des contraintes répétées sur le matériau du roulement, provoquant l'écaillage, le craquellement et la formation de microfissures. Avec le temps, ces fissures s'agrandissent et le roulement finit par tomber en panne.

Problèmes de lubrification

Une lubrification inadéquate est également une cause majeure de défaillance des roulements. Cela peut être dû à une lubrification insuffisante, mais aussi à l'utilisation d'un lubrifiant inapproprié. Dans certains cas, les températures élevées peuvent dégrader le lubrifiant. Les premiers signes d'une lubrification défectueuse comprennent une décoloration des éléments roulants et des pistes, ainsi qu'une surchauffe des roulements.

Désalignement

Une autre cause fréquente est le défaut d'alignement. Il est recommandé d'aligner les équipements lors de leur installation, puis de procéder à des vérifications régulières, car des facteurs tels que la dilatation thermique et les vibrations peuvent engendrer un défaut d'alignement au fil du temps. Les outils laser constituent la méthode de référence pour vérifier l'alignement.

Mauvaise installation

Une installation ou un montage incorrect peut entraîner la défaillance des roulements. Veillez à installer les roulements à l'aide des outils appropriés, en les chauffant si nécessaire, afin qu'ils s'emboîtent correctement sans forcer. Il est également impératif de vérifier l'alignement lors de l'installation. Enfin, les roulements et leur logement doivent être soigneusement nettoyés et lubrifiés.

Charges excédentaires

Les charges excessives entraînent une usure prématurée des roulements en raison de l'augmentation du frottement entre l'élément roulant et la piste de roulement. Ces charges excessives provoquent une usure importante, une surchauffe et une fatigue générale de la machine, ce qui peut conduire à la défaillance du roulement.

Contamination

La saleté, les débris et les produits chimiques peuvent contaminer les roulements et provoquer leur détérioration. À terme, cela entraîne corrosion et défaillance des roulements. Une installation incorrecte peut entraîner une défaillance des joints, source de contamination. Un mauvais alignement peut également contribuer à la défaillance des joints et à la contamination.

Les roulements contaminés par de la saleté et des débris présentent souvent des éléments roulants bosselés et des niveaux de vibrations plus élevés que d'habitude.

Ajustement incorrect

Il est essentiel d'installer des roulements parfaitement ajustés. Un ajustement trop serré peut engendrer des contraintes et des frottements ; il entraîne généralement une usure visiblement importante des éléments roulants. En revanche, un ajustement trop lâche génère des vibrations et du bruit, ce qui peut également entraîner une défaillance des roulements et des défauts graves à long terme.

Types de défaillance des roulements

Voici les modes de défaillance des roulements les plus courants et leurs causes typiques :

• Écaillage (effritement) : Ce phénomène se produit lorsque la fatigue sous-jacente provoque le détachement de petits fragments ou de piqûres de la piste de roulement ou des éléments roulants. L'écaillage résulte souvent d'une charge excessive, d'un défaut d'alignement ou d'une contamination qui réduit la durée de vie du matériau du roulement.
• Brinellage : L'effet Brinell se produit lorsqu'un roulement se déforme de façon permanente. Il existe deux principaux types d'effet Brinell : l'effet Brinell véritable et l'effet Brinell faux. L'effet Brinell véritable est une indentation permanente causée par des charges dépassant la limite d'élasticité du matériau, généralement suite à un choc important ou à une surcharge statique à l'arrêt. L'effet Brinell faux est causé par les vibrations d'autres pièces de la machine, qui provoquent des marques irrégulières sur la piste de roulement, semblables à celles d'un véritable effet Brinell.
• Barbouillage : Le frottement excessif est dû à des dommages superficiels causés par le frottement de glissement en cas de lubrification insuffisante ou de charge importante, notamment lors des cycles de démarrage/arrêt ou en cas de désalignement. Les surfaces s'étalent plutôt que de rouler, ce qui entraîne souvent un transfert de matière d'une surface à l'autre.
• Inquiétudes : De légères vibrations entre les pièces d'un palier entraînent une usure et une corrosion localisées. Ce phénomène, appelé frottement, peut engendrer, au fil du temps, de faux motifs de Brinellage.
• Cannelures: Le phénomène de cannelure, également appelé érosion électrique, se produit lorsqu'un courant non mis à la terre traverse le roulement et provoque de minuscules marques de brûlure ou des piqûres en forme de cratère alignées le long de la piste de roulement. Ce phénomène est généralement dû à des courants électriques parasites dans les moteurs ou les variateurs de fréquence.

Il est important de surveiller régulièrement l'état des roulements afin de détecter ces problèmes courants. La connaissance des symptômes de défaillance permet de repérer les problèmes précocement et d'éviter une panne complète de la machine.

Symptômes et identification des défaillances des roulements

Surveillance de l'état Ces systèmes détectent souvent les défaillances de roulements à leurs premiers stades.

Les défauts initiaux se manifestent souvent comme niveaux de vibrations élevés, détectables par des capteurs de vibrations avant même que la défaillance du roulement ne soit visible. À mesure que les défauts progressent, le frottement génère chaleur et bruit. Les capteurs peuvent détecter températures élevées couplé avec changements audibles en matière de performance des roulements.

Les outils de surveillance de l'état des machines, tels que les analyseurs de vibrations portables et les capteurs fixes, permettent de détecter de manière fiable les premiers signes avant-coureurs. Grâce aux données vibratoires, les analystes utilisent diverses techniques d'analyse pour déterminer la nature des défauts internes.

H3 : Diagnostic des défauts de roulement à l’aide des modèles de vibration

Il existe trois principaux types d'analyse qui surveillance des vibrations les spécialistes utilisent pour déterminer les défauts :

• Analyse par transformée de Fourier rapide (FFT) : Cette méthode convertit les données temporelles en un spectre de fréquences. Les données FFT permettent aux spécialistes d'identifier si un défaut provient d'un roulement ou d'un arbre, et de localiser les défauts potentiels.Pour une analyse détaillée de la FFT, consultez notre blog.)
• Analyse de la forme d'onde temporelle : Les spécialistes analysent les données vibratoires brutes dans le domaine temporel afin de détecter les variations de fréquence et d'amplitude des vibrations. Cela peut révéler des défauts intermittents dans le fonctionnement de la machine, ainsi que des problèmes tels que des roulements et des engrenages desserrés.
• Détection d'enveloppe (démodulation) : Cette méthode est idéale pour détecter les défauts précoces dissimulés dans des signaux complexes. Elle utilise un algorithme pour extraire du signal original des signaux qui pourraient autrement passer inaperçus. Cela permet aux experts de repérer les défaillances de roulement à un stade précoce avant même qu'elles n'apparaissent dans le spectre de la transformée de Fourier rapide (FFT).

Utilisées conjointement, ces techniques offrent aux analystes une série d'outils de diagnostic pratiques pour équipement rotatif la santé. Mais avant

Mesures préventives pour éviter les défaillances des roulements

La plupart du temps, les roulements sont fiables et ont une longue durée de vie. C'est pourquoi l'une des tâches de maintenance préventive les plus importantes consiste à les démonter et à les remplacer régulièrement. Planifier ces tâches permet d'éviter les temps d'arrêt imprévus et les réparations coûteuses.

Il existe également quelques mesures préventives simples qui peuvent arrêter l’usure prématurée des roulements.

Au stade de l'installationAssurez-vous d'avoir correctement monté chaque roulement. Vérifiez les tolérances de l'arbre et du logement et respectez le jeu radial interne défini lors de la conception d'origine. Assurez-vous d'avoir correctement scellé les roulements afin qu'ils soient protégés de la saleté, des débris et de l'eau. Pensez également à bien lubrifier chaque roulement.

Il est important de vérifier l'alignement de la machine Vérifiez l'alignement lors de l'installation, puis revérifiez-le régulièrement. Avec le temps, le désalignement se produit progressivement et peut détruire les roulements s'il n'est pas réparé. Pour de meilleurs résultats, vérifiez l'alignement à l'aide d'un laser unique. outil d'alignement, qui identifie rapidement même les défauts d'alignement mineurs qui endommagent les roulements.

Maintenir une bonne lubrification Tout au long de la durée de vie du roulement. Il s'agit d'un équilibre délicat. Une lubrification excessive entraîne le grippage des roulements, tandis qu'une lubrification insuffisante entraîne des frottements importants, endommageant les composants. Il est également essentiel d'utiliser le lubrifiant et le programme de lubrification recommandés par le fabricant.

Que se passe-t-il si un roulement tombe en panne ?

Lorsqu'un roulement tombe en panne – que ce soit à cause de la fatigue, d'une lubrification inadéquate, de joints endommagés ou d'un autre problème – cela ne signifie pas seulement qu'il doit être remplacé. Une seule défaillance de roulement peut provoquer une réaction en chaîne pouvant plier les arbres et endommager gravement les autres équipements couplés. Les défaillances de roulement peuvent même mettre en danger les travailleurs.

Heureusement, de nombreux problèmes courants de roulements peuvent être identifiés bien avant qu'ils ne deviennent majeurs. Ceci est dû en grande partie aux vibrations spécifiques qu'ils produisent en fonctionnement normal. Toute modification de ces vibrations constitue le premier signe d'un problème. Si vous disposez des outils nécessaires pour détecter les écarts par rapport aux niveaux de vibration normaux, vous pouvez facilement prévenir une défaillance de roulement.

Techniques traditionnelles de surveillance des roulements

Historiquement, l'état des roulements était évalué à l'aide des sens humains :

• inspection visuelle (vue)
• Surveillance sonore (son)
• Contrôles manuels des vibrations (au toucher)

Par le passé, les techniciens de maintenance et de réparation recherchaient, écoutaient et palpaient les signes avant-coureurs de défaillance des roulements. Cependant, les méthodes manuelles sont toujours sujettes à erreur. Heureusement, grâce à la sensibilité avancée des capteurs modernes de surveillance d'état, il est plus facile de détecter très tôt les signes avant-coureurs d'une défaillance potentielle des roulements, que les sens humains pourraient manquer.

Les capteurs numériques modernes détectent les premiers signes de défaillance avec une sensibilité accrue. Les systèmes de surveillance en ligne enregistrent automatiquement les données en temps réel et les alertes de tendance, éliminant ainsi les erreurs humaines et les délais de réaction.

Comment la surveillance de l'état des roulements peut-elle être utile ?

Bien que la fatigue et une lubrification inadéquate soient deux des causes les plus fréquentes de défaillance des roulements, elles sont relativement faciles à repérer avant qu'elles ne deviennent des problèmes majeurs. Un programme efficace de surveillance de l'état des roulements est toutefois nécessaire pour détecter ces problèmes avant toute défaillance.

Un programme robuste mesure les conditions clés des actifs, telles que les vibrations, la température, la consommation d'énergie et la température, grâce à des capteurs portables ou en ligne. Surveillance de la puissance Ces outils permettent de détecter les charges anormales ou les inefficacités avant même que l'usure mécanique ne soit visible. Ensemble, ils favorisent la détection précoce et la maintenance prédictive.

Surveillance des relèvements basée sur l'itinéraire par rapport à la surveillance en ligne

Il existe plusieurs méthodes pour surveiller l'état des roulements : par le biais d'inspections régulières ou en ligne. La surveillance par inspection régulière consiste pour les techniciens à collecter manuellement des données de vibration ou de température à l'aide d'outils portables, selon un calendrier établi. Cette méthode est idéale pour les équipements non critiques qui ne nécessitent que des contrôles périodiques.

Cependant, la surveillance basée sur les itinéraires ne permet pas de détecter les défaillances imminentes comme le fait la surveillance en ligne des roulements. Les systèmes en ligne s'appuient sur un réseau de capteurs qui suivent en continu et en temps réel l'état des roulements. Ils permettent de détecter plus rapidement les problèmes potentiels, tels que les défaillances de roulements, donnant ainsi à votre équipe le temps d'intervenir avant qu'une machine ne tombe en panne. La surveillance en ligne est un meilleur choix pour les équipements critiques, car elle fournit des données instantanées et s'intègre aux systèmes d'alerte qui peuvent vous avertir lorsque les conditions de la machine dépassent un certain seuil prédéfini.

Outils Prüftechnik basés sur des itinéraires tels que VibXpert proposer des diagnostics périodiques. Pour les actifs critiques, des systèmes tels que VibGuard Les capteurs de vibration sans fil assurent une surveillance continue et une détection rapide. Le choix dépend de la criticité de l'actif et des exigences en matière de rapidité de détection.

Quels sont les avantages de la surveillance de l'état des roulements ?

En effectuant un roulement surveillance de l'état Ce programme vous permettra de garantir que la stratégie de maintenance de votre organisation est préventive plutôt que corrective. Vous détecterez les problèmes avant qu'ils n'entraînent une panne d'équipement, réduisant ainsi les coûts de maintenance et augmentant la productivité.

Heureusement, grâce aux technologies modernes, la mise en œuvre d'un programme de surveillance des roulements efficace est aujourd'hui plus simple et plus économique que jamais. Les progrès réalisés en matière de capteurs et de logiciels permettent non seulement de déployer un programme innovant de surveillance de l'état des roulements, mais constituent également un choix judicieux sur le plan financier, contribuant à réduire les coûts et à optimiser la disponibilité des équipements.

En d'autres termes, les entreprises dotées d'un programme rigoureux de surveillance de l'état des roulements ne se contenteront pas d'anticiper les défaillances de roulements ; elles garderont également une longueur d'avance sur la concurrence. 

5 bonnes pratiques pour la mise en place d'un programme de surveillance des roulements

1. Prioriser les actifs En fonction de leur criticité et de l'impact des défaillances, surveiller les turbines principales, les roulements des moteurs critiques, etc.
2. Définir les fréquences de surveillancePar exemple, déterminez s'il est judicieux que votre équipe effectue des tournées quotidiennes ou hebdomadaires avec des appareils portables, ainsi qu'une surveillance continue des actifs critiques.
3. Définir les seuils d'alarme Veillez à minimiser les fausses alarmes. Utilisez des données de référence historiques pour ajuster les seuils.
4. Évitez les pièges comme un suivi incohérent, une mauvaise qualité des données ou une négligence de la formation.
5. Assurer le succès du déploiement avec un alignement interfonctionnel, une responsabilité clairement définie et des évaluations périodiques.

La structure de votre programme de surveillance des roulements variera en fonction des types de machines à surveiller et de la criticité de chaque équipement. Heureusement, Prüfechnik propose une vaste gamme d'outils et de logiciels adaptés aux projets de surveillance de l'état des équipements, quelle que soit leur envergure. Découvrez ici nos solutions de surveillance de l'état des équipements.