La fréquence d'engrènement (GMF) est la fréquence de vibration produite à chaque fois qu'une paire de dents d'engrenage entre en contact, et sur tout spectre de boîte de vitesses c'est normalement le pic le plus important de l'ensemble.
Une fois que vous savez lire la GMF et les bandes latérales qui l'entourent, vous pouvez distinguer l'usure d'une dent fissurée avant même que la boîte de vitesses ne produise un bruit que quelqu'un dans l'usine remarquerait.
La GMF se calcule de la même manière pour toute paire d'engrenages : le nombre de dents d'un engrenage multiplié par la vitesse de rotation de l'arbre de cet engrenage.
Les deux engrenages en prise produisent la même GMF, puisque un pignon ayant moins de dents tourne simplement proportionnellement plus vite. Un pignon de 24 dents tournant à 1 492 tr/min en prise avec un engrenage plus grand génère tous deux une GMF de 35 808 CPM (24 × 1 492).
Dans une boîte de vitesses à plusieurs étages, chaque étage en prise a sa propre GMF, de sorte qu'un spectre d'un ensemble à deux ou trois étages montrera plusieurs fréquences d'engrènement distinctes, chacune avec ses harmoniques.
Chaque engagement de dent est un petit impact répétitif lorsque la charge se transfère d'une dent à la suivante, donc la GMF et ses harmoniques (2× GMF, 3× GMF) sont toujours présents dans une boîte de vitesses saine: ils sont simplement la signature de l'engrènement des dents, pas la preuve d'un défaut.
Ce qui importe diagnostiquement, c'est la tendance: une amplitude croissante à la GMF ou à ses harmoniques dans le temps par rapport à la ligne de base propre à cette machine, et le motif de bandes latérales qui se développe autour de ces pics.
Une bande latérale est un pic espacé d'un décalage de fréquence fixe au-dessus et en dessous de la GMF (ou d'une de ses harmoniques). Les bandes latérales apparaissent lorsque le processus d'engrènement est modulé, c'est‑à‑dire lorsqu'un élément rend le contact dent-à-dent irrégulier une fois par révolution d'arbre au lieu d'être parfaitement uniforme.
Parce que l'espacement identifie lui-même quel arbre est en cause, les bandes latérales sont souvent plus utiles que l'amplitude de la GMF seule. Une augmentation de l'amplitude de la GMF sans bandes latérales est fréquemment due à une charge accrue ou à un rodage normal ; une augmentation des bandes latérales alors que l'amplitude de la GMF reste modeste constitue souvent l'alerte précoce la plus exploitable.
| État | Motif spectral typique |
|---|---|
| Rodage normal / faible charge | GMF présente à amplitude faible à modérée, peu ou pas de bandes latérales, harmoniques faibles par rapport à 1× GMF |
| Usure distribuée (nombreuses dents affectées) | Amplitude croissante à la GMF et à ses harmoniques (parfois les harmoniques augmentent plus que le fondamental), familles de bandes latérales qui s'élargissent autour de chaque harmonique |
| Excentricité ou désalignement des engrenages | Bandes latérales fortes et assez symétriques, espacées à la vitesse de rotation de l'arbre excentré, regroupées étroitement autour de la GMF et de ses harmoniques |
| Dent fissurée ou ébréchée isolée | Un impact par révolution de l'engrenage fissuré : un pic distinct dans la forme d'onde temporelle à la période de rotation de cet arbre, plus des bandes latérales à cette vitesse d'arbre autour de la GMF qui croissent à mesure que la fissure se propage |
| Jeu ou jeu excessif dans l'engrènement | Multiples harmoniques de la GMF avec un riche contenu en bandes latérales et un plancher de bruit plus élevé entre les pics |
Une lecture pratique d'un spectre de boîte de vitesses suit cet ordre :
L'analyse de la GMF est rarement isolée.
La gravité globale des vibrations doit toujours être vérifiée par rapport à une référence reconnue telle que les zones de gravité des vibrations ISO 10816-3 pour la classe de machine, car une boîte de vitesses peut présenter un schéma de bandes latérales GMF typique et rester néanmoins dans une zone de gravité globale acceptable pendant un certain temps.
Il vaut également la peine d'écarter les causes contributives avant de condamner l'ensemble d'engrenage: un arbre en déséquilibre peut injecter de l'énergie à 1× de la vitesse de rotation qui apparaît comme des bandes latérales inexpliquées (voir l'équilibrage dynamique )
et des problèmes d'accouplement ou d'alignement en amont de la boîte de vitesses peuvent produire la même chose (couvert dans l'alignement d'arbre laser ). Les écarter d'abord vous évite de rechercher un défaut d'engrenage qui est en réalité un problème d'équilibrage ou d'alignement.
Il s'agit exactement du type de changement précoce et difficile à voir que les usines laissent filer jusqu'à des réparations réactives.
Fabrico lit l'état des machines et l'OEE (taux de rendement global) directement sur la ligne, et la vision par ordinateur détecte l'usure et les changements de comportement que les seuls capteurs de vibration peuvent manquer, de sorte qu'un défaut en développement génère automatiquement un ordre de travail avant de devenir une remise en pièces.
Il est conçu dans l'UE, avec résidence des données dans l'UE, et certifié ISO 27001, ISO 20000-1 et ISO 9001. Réservez une démo Fabrico pour le voir sur vos propres boîtes de vitesses.
Non. La GMF dépend uniquement du nombre de dents et de la vitesse de l'arbre, elle reste donc fixe pour une vitesse donnée indépendamment de la charge. Ce qui change avec la charge est généralement l'amplitude à la GMF et à ses harmoniques, c'est pourquoi il est plus important de suivre l'amplitude par rapport à une ligne de base stable que la valeur de fréquence brute.
Certaines bandes latérales de faible amplitude sont normales, car aucune paire d'engrenages n'est fabriquée sans variation dent-à-dent et aucun arbre ne tourne sans excentricité. Le signal diagnostique est une famille de bandes latérales qui croît dans le temps par rapport à la ligne de base propre à la machine, pas la simple présence de bandes latérales.
Regardez la forme d'onde temporelle, pas seulement le spectre. Une dent fissurée ou ébréchée produit un impact net et répétitif par révolution de l'engrenage affecté, qui apparaît comme un pic dominant unique dans la forme d'onde temporelle à la période de rotation de cet arbre. L'usure distribuée tend plutôt à augmenter l'amplitude des bandes latérales de manière plus homogène sans cet impact dominant unique.
Mesurez l'espacement en fréquence entre des pics de bandes latérales adjacents en Hz, puis comparez cet espacement à la vitesse de rotation (en Hz) de chaque arbre entraînant l'engrènement. L'arbre dont la vitesse correspond à l'espacement est celui associé au défaut en développement.
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