Problèmes de vibrations | Machine Service, Inc.

Vibrations de l’arbre d’entraînement

Il existe cinq types de vibrations induites par l’arbre d’entraînement qui sont associées aux paramètres d’installation d’un arbre d’entraînement. Nous allons tous les expliquer dans l’espoir que vous puissiez « prévenir » un problème avant qu’il ne se produise. Ce sont :

• Vibrations transversales
• Vibrations de torsion
• Vibrations d’excitation inertielle
• Vibrations de couple secondaire, et…
• Vibrations de vitesse critique

Vibrations transversales

Sont causées par un déséquilibre.

Tous les arbres de transmission doivent être équilibrés à leurs vitesses d’application.

• Réfléchissez à ceci… à quand remonte la dernière fois où vous N’AVEZ PAS fait équilibrer vos pneus ?
• Les arbres de transmission sont lourds…beaucoup plus lourds qu’un pneu
• Les arbres de transmission tournent beaucoup plus vite qu’un pneu.

Le bon sens dit qu’il ne faut pas hésiter à équilibrer un objet qui est plus lourd et qui tourne plus vite que nos pneus…surtout s’il y a une possibilité que cela entraîne une panne grave.

Tous les arbres d’entraînement devraient être inspectés pour détecter les poids d’équilibrage manquants à chaque intervalle de service.

Une vibration transversale se produit TOUJOURS à la vitesse de l’arbre d’entraînement, et se produit une fois par révolution. Si vous ressentez une vibration sensible à la vitesse, faites vérifier l’équilibrage de votre arbre d’entraînement dans votre établissement Machine Service, Inc le plus proche.

Les vibrations de torsion

sont causées par deux choses :

1. L’angle de fonctionnement du joint en U à l’extrémité « motrice » de l’arbre d’entraînement, et…
2. L’orientation (mise en phase) des chapes à chaque extrémité de l’arbre d’entraînement

Une vibration de torsion est une vibration deux fois par révolution.

Une vibration de torsion fera que l’arbre d’entraînement, « en aval » du joint en U avant, « accélère » et « ralentit » deux fois par révolution.

Ce qui signifie qu’une alimentation produisant une vitesse constante de 3 000 RPM peut en fait être attachée à un arbre d’entraînement qui change de vitesse 6 000 fois par minute.

La quantité de ce changement de vitesse, appelée magnitude, ou taille du changement, est proportionnelle à la taille de l’angle à l’extrémité motrice de l’arbre d’entraînement, ou à la quantité de désalignement entre les étriers à l’extrémité motrice et entraînée de votre arbre d’entraînement.

Les vibrations de torsion sont des vibrations GRAVES

Pourquoi ? Parce que lorsque vous faites varier la vitesse d’un arbre d’entraînement, vous ne faites pas seulement varier le couple sur tous ses composants, mais vous faites varier le couple sur tous les composants qui sont connectés à l’arbre d’entraînement. Le couple, c’est la CHARGE.

Lorsque vous faites varier la charge, à raison de deux fois par tour, vous commencez à plier les composants.

Vous savez ce qui se passe alors…… la même chose qui se produit lorsque vous pliez un couvercle de boîte de conserve d’avant en arrière. IL SE CASSE.

Voici une autre façon de l’expliquer

• Imaginez un arbre de transmission fonctionnant à une vitesse constante et entraînant un camion ou un gros rouleau dans un moulin.
  L’extrémité avant de l’arbre de transmission est reliée à la source d’énergie et le couple qui en sort est assez constant.
• L’extrémité arrière de l’arbre de transmission est reliée à l’essieu du camion ou au rouleau et elle voit des charges variables en fonction du terrain ou de la quantité de travail qu’elle effectue.
• Alors que l’extrémité avant produit la charge, l’extrémité arrière la transmet au véhicule ou à l’application stationnaire et si tout va bien, cette charge est relativement constante et bien dans les capacités de transport de couple de votre arbre d’entraînement
• Lorsque quelque chose se produit pour modifier l’angle de fonctionnement au niveau du joint en U avant de l’arbre d’entraînement, un changement de vitesse de deux fois par révolution est introduit dans l’application.
• L’avant de l’arbre d’entraînement continue à aller constant, mais l’arrière de l’arbre d’entraînement commence à voir le changement de vitesse deux fois par révolution, et joue toujours à « rattraper » l’avant.
• Cela provoque une « torsion » deux fois par révolution dans l’arbre d’entraînement
• Un moment de « flexion » deux fois par révolution est introduit dans les soudures de l’arbre d’entraînement, les cannelures coulissantes, les joints en U et dans tous les composants connectés de l’application.
• Vous effectuez, en fait, un test de fatigue en torsion sur l’arbre d’entraînement et tout ce qui est utilisé pour le fixer à votre application.
• Les fabricants d’arbres d’entraînement effectuent des tests de fatigue sur les composants et les soudures de leurs arbres d’entraînement en faisant la même chose dans leurs laboratoires d’essai. Ils maintiennent une extrémité de l’arbre de transmission immobile et accrochent l’autre extrémité à un actionneur rotatif. Puis ils le tordent jusqu’à ce qu’il cède.
• Si vous avez un problème de vibrations de torsion, vous verrez des soudures de tubes d’arbres d’entraînement qui se brisent, des cannelures qui s’usent prématurément et des écrous et des boulons qui commencent à se desserrer.
• Vous commencerez également à ressentir des vibrations.
• Si vous voyez une défaillance qui ressemble à cela, vous devez suspecter un problème de vibration de torsion.

Lorsqu’un arbre d’entraînement est assemblé, ses composants internes sont généralement constitués d’une fourche coulissante à une extrémité et d’une fourche tubulaire à l’autre extrémité, et ils sont généralement assemblés les uns par rapport aux autres. C’est ce qu’on appelle le PHASAGE.

La plupart des arbres d’entraînement sont assemblés avec leurs fourches en ligne, ou « EN PHASE ».

Le phasage affecte les vibrations de torsion

Un arbre d’entraînement qui est « en phase » et qui a les angles de fonctionnement corrects à l’extrémité d’entraînement de l’arbre ne crée pas de vibration de torsion.

Les arbres d’entraînement qui ne sont PAS en phase vibreront avec la même vibration deux fois par tour qu’un arbre d’entraînement avec des angles de fonctionnement incorrects.

La façon la plus simple de s’assurer que votre arbre d’entraînement est dans sa phase correcte est de marquer le tube et l’étrier coulissant chaque fois que vous le démontez afin de pouvoir le remettre dans son orientation originale lorsque vous le réassemblez.Le ré-assemblage d’un arbre d’entraînement déphasé est la cause #1 des vibrations de torsion qui « apparaissent tout d’un coup » dans votre application. Si vous soupçonnez que votre arbre d’entraînement n’est pas en phase, amenez-le à l’emplacement du service machine le plus proche pour une inspection.

Comment s’assurer que votre application d’arbre d’entraînement ne créera pas de vibration de torsion ?

1. Assurez-vous que l’angle de fonctionnement à l’avant de votre arbre d’entraînement et l’angle de fonctionnement à l’arrière de votre arbre d’entraînement sont inférieurs à trois degrés et sont égaux à un degré près. Assurez-vous que ces angles sont corrects. Faites tourner le pignon si le problème se situe dans un véhicule. Calez l’extrémité menante ou l’extrémité menée si l’application est stationnaire. La correction des problèmes de vibrations de torsion n’a rien de sorcier. Fixez les angles et vous résoudrez le problème, c’est aussi simple que cela.
   1. Pour vous assurer que les vibrations de torsion n’entrent pas dans votre système d’entraînement, rendez les angles à chaque extrémité de l’arbre d’entraînement égaux entre eux pour annuler les vibrations de torsion. Cependant, la vibration sera toujours présente si les angles sont trop grands… donc faites tout ce qui est nécessaire pour rendre les angles de fonctionnement petits.
2. Assurez-vous que votre arbre d’entraînement est en phase… la même phase que celle dans laquelle il était lors de sa fabrication. Ne démontez pas votre ensemble de glissement d’arbre d’entraînement à moins que ce ne soit absolument nécessaire.
3. Si vous avez une configuration d’arbre d’entraînement en plusieurs pièces, assurez-vous que l’angle de fonctionnement à l’avant de chacun de votre ou de vos arbres d’accouplement (l’arbre ou les arbres sur lesquels se trouvent le ou les roulements ou la ou les paliers) est inférieur à un degré et demi. Assurez-vous également que les angles de fonctionnement de l’arbre d’entraînement arrière (généralement l’arbre d’entraînement avec le glissement) sont inférieurs à trois degrés et sont égaux à un degré près.

Vibrations d’excitation inertielles

• Les vibrations inertielles sont également causées par l’angle de fonctionnement à l’extrémité motrice de votre arbre d’entraînement.
• Les vibrations inertielles sont créées lorsque vous commencez à changer la vitesse d’un arbre d’entraînement HEAVY.
• Les vibrations inertielles créent également des flexions sur les composants de fixation de l’arbre d’entraînement.
• Il n’y a qu’UNE SEULE FAÇON de contrôler une vibration inertielle… Assurez-vous TOUJOURS que l’angle de fonctionnement à l’extrémité d’entraînement de votre arbre d’entraînement est inférieur à TROIS degrés.
• Un grand angle, même s’il s’agit d’un angle « égal », causera toujours des problèmes d’inertie.

Vibrations de couple secondaire

• Les vibrations de couple secondaire sont également causées par l’angle de fonctionnement à l’extrémité d’entraînement de votre arbre d’entraînement.
• Chaque joint en U qui fonctionne à un angle crée une charge de couple secondaire qui traverse l’axe central de l’arbre d’entraînement.

Vibrations à vitesse critique

La vitesse critique se produit lorsqu’un arbre d’entraînement tourne trop vite pour sa longueur.
C’est une fonction de sa vitesse de rotation et de sa masse et c’est le RPM où un arbre d’entraînement commence à se courber hors de sa ligne centrale de rotation normale.
Lorsqu’un arbre d’entraînement se courbe, il fait deux choses :

1. Il se raccourcit. S’il devient suffisamment court, il peut sortir de son glissement et tomber sur le sol ou le plancher.
2. Il commence à « fouetter » de haut en bas ou d’avant en arrière comme une corde à sauter. S’il fouette assez loin, il se fracture au milieu du tube.

CAUTION : Si jamais vous voyez un arbre d’entraînement avec un tube plié et fracturé, ne le remplacez pas par un nouvel arbre d’entraînement de même construction. Il pourrait tomber en panne à nouveau. Contactez immédiatement le service technique de la machine.

• TOUT arbre d’entraînement, quelles que soient sa longueur et sa masse, a une vitesse critique.
  Plus l’arbre d’entraînement est court, plus sa vitesse critique est élevée.
  A l’inverse… plus un arbre d’entraînement est long, plus sa vitesse critique est faible.
• Rappellez-vous ceci : Lorsqu’un arbre de transmission fonctionne à sa vitesse critique, IL FAIT TOUJOURS FAILLITE, et la défaillance est TOUJOURS CATASTROPHIQUE.
• Les ingénieurs du service des machines calculeront TOUJOURS la vitesse critique de tout arbre de transmission qu’ils fabriquent.
• Les ingénieurs de Machine Service s’assureront TOUJOURS que les arbres d’entraînement installés ou « spécifiés » par Machine Service ne tomberont JAMAIS en panne à cause de la vitesse critique.
• Si vous êtes dans le domaine de la réparation ou de la modification des arbres d’entraînement, ne rallongez JAMAIS AUCUN arbre d’entraînement, dans N’IMPORTE QUELLE application, sans contacter le département d’ingénierie de Machine Service.