Les desalignements et leurs contributions aux pannes

Le désalignement est considéré comme la deuxième source de vibration la plus répandue après le déséquilibre, il se produit en raison d’un mauvais alignement entre les composants correspondants, tels que les demi-accouplements, les embrayages, les arbres, les poulies, etc.

En termes plus techniques, le désalignement des axes et des accouplements peut être défini comme la condition dans laquelle la ligne médiane géométrique de deux axes couplés ne correspond pas à l’axe de rotation.

Ces écarts peuvent prendre trois formes différentes:

• Désalignement parallèle ou radial;
• Désalignement angulaire ou axial;
• Désalignement combiné.

Un désalignement parallèle ou radial se produit lorsque les axes médians des 2 axes de rotation ne sont pas alignés. Par contre, pour les désalignements angulaires ou axiaux, l’écart est observé par l’angle formé entre les axes médians dans un plan de l’espace.

Le désalignement combiné, qui est la plus courante des situations, se produit lorsqu’il existe des écarts parallèles et angulaires dans le même ensemble de lignes médianes.

Dans le cas d’alignement d’arbres, des accouplements rigides et flexibles peuvent généralement être utilisés. Bien que les accouplements flexibles soient préférables car ils compensent une partie du désalignement, il existe des normes généralement acceptées pour le désalignement d’arbre avec divers types d’accouplement.

Les symptômes typiques de désalignement sont:

• Défaillance prématurée du roulement, du joint, de l’arbre ou de l’accouplement;
• Vibrations radiales et axiales excessives;
• Température élevée du boîtier à proximité des roulements ou température élevée de l’huile;
• Quantité excessive de fuite d’huile dans les joints de palier;
• Vis de fondation desserrées («faux support»).

ALIGNEMENT DES AXES ET SON IMPORTANCE

Selon les recherches menées auprès des participants (principalement des professionnels de la maintenance et de la fiabilité) de l’International Maintenance Conference IMC-2012 sur les pannes les plus récurrentes des machines, le désalignement ressort en premier lieu.

Répartition des pannes des machines adn désalignement:

Par ailleurs, certaines études indiquent que les temps d’arrêt des machines dans les industries brésiliennes causés par des problèmes liés à un mauvais alignement d’arbres atteignent plus de 50%.

En outre, on pense que 90% des machines fonctionnent en dehors des tolérances d’alignement recommandées, ce qui peut entraîner un certain nombre de problèmes de performance de la machine, de coût et de dégradation d’autres composants.

LES PROBLEMES CAUSES PAR LE DÉSALIGNEMENT

• Au regard de la performance:

Dans un cas de désalignement , l’augmentation de la température, du bruit ou des vibrations dissipent une partie de l’énergie qui aurait du être converti en travail, ce qui entraîne une réduction de l’efficacité de la machine

• Au regard du coût:

Il y a un coût pour produire une telle énergie dissipée, qui impacte directement l’énergie consommée par un moteur électrique, par exemple. Lors de son démarrage, le moteur électrique consomme plus d’énergie (du fait de l’inertie) et un désalignement rend difficile l’entrée en régime de fonctionnement.

Cela augmente la consommation, créant des problèmes dans le dimensionnement des dispositifs de protection. De plus, le moteur commence à consommer plus d’énergie pour faire son travail, générant une dépense plus importante dans la facture d’électricité.

Un alignement correct peut réduire la consommation d’énergie jusqu’à 15% (peut-être même plus). Dans une estimation rapide, la consommation électrique d’un moteur électrique triphasé à courant alternatif est donnée par:

En considérant un moteur de 25 CV dans les conditions suivantes: tension = 380 V, eff = 90% et PF = 0,9. Avec une consommation de courant avant l’alignement de 36 A et après l’alignement de 32 A, tout en fonctionnant 350 jours / an (soit 8400 h). Cela donne un surcout de consommation de 2,13 kW, du au désalignement.

• Au regard de la dégradation des autres composants:

Malheureusement, les coûts ne se limitent pas à la consommation d’énergie. La dégradation d’autres composants causée par un désalignement peut entraîner leur remplacement prématuré:

• Roulements: 

L’élément de la machine qui souffre le plus du désalignement d’un axe, recevant une charge beaucoup plus élevée que celle pour laquelle il a été conçu. Tout comme l’apparition de charges axiales qui endommagent, par exemple, les roulements à billes.

• Joints:

Les éléments d’étanchéité n’assurent pas un contact optimal avec l’arbre, entraînant des fuites et des contaminations. Ceci est provoqué par une usure excessive du joint qui en résulte un mauvais fonctionnement. On constate qu’un arbre mal aligné peut entraîner une réduction jusqu’à 70% de la durée de vie d’un Retainer ?, par exemple,

• Accouplements: 

Un désalignement peut causer une surchauffe des accouplements, entraînant le séchage des pièces en caoutchouc (couramment utilisées dans ces éléments).

La figure ci-dessous représente une répartition qualitative des conséquences les plus récurrentes sur les composants mécaniques en raison du désalignement de la machine.

L’APPROCHE DYNAMOX POUR SURVEILLER ET IDENTIFIER LES DÉSALIGNEMENTS D’AXES

Les capteurs de vibrations et de température sont couramment utilisés pour identifier les changements dans le fonctionnement de la machine et peuvent aider à surveiller et identifier les désalignements.

C’est la valeur ajoutée de la solution Dynamox, des enregistreurs de données sans fil avec capteurs d’accélération triaxiale et de température, qui effectuent des analyses spectrales et permettent l’interprétation des données dans le confort d’une pièce éloignée de l’atelier.