Alignement d'arbres : procédures laser et tolérances pour les équipements rotatifs

Introduction

Un alignement correct des arbres est essentiel à la fiabilité et à l’efficacité des équipements rotatifs dans les installations industrielles. Un désalignement incorrect ou mineur peut entraîner une consommation d'énergie plus élevée, une usure plus rapide des roulements, des niveaux de bruit plus élevés et un risque de défaillance plus élevé. À cet égard, la spécification de tolérances précises, l’utilisation de méthodes modernes telles que l’alignement laser et le respect des normes établies sont indispensables pour garantir la durabilité et la rentabilité de l’équipement.

Principes fondamentaux

L'alignement des arbres est le processus d'alignement des axes de deux arbres ou plus pour assurer une transmission continue et uniforme du couple. Ceci est obtenu en supprimant l'écart par rapport à l'axe des arbres, ce qui provoque l'apparition de charges, de cognements et de vibrations supplémentaires.

Les principaux principes physiques qui déterminent le processus d'alignement sont :

• La nature de la vibration et sa dépendance à la déviation de l'axe (ISO 10816).
• Pertes d'énergie dues au désalignement (ISO 1940).
• Effet de la charge sur les vibrations et le cycle de vie des roulements (DSTU 5295-2005).

En particulier, la déviation des axes provoque des forces supplémentaires résultant du déplacement et de la déviation angulaire annulaire. Ces forces résultent de la différence de position des essieux, ce qui entraîne une augmentation de la friction, du bruit et de la consommation d'énergie.

Spécifications techniques et normes

L'alignement des arbres doit répondre aux normes établies qui garantissent la qualité et la fiabilité. Les principales normes utilisées sont :

• ISO 10816 : définit les tolérances de vibration pour les équipements rotatifs. Par exemple, pour les arbres dont la vitesse de rotation peut atteindre 3 000 tr/min, la vibration admissible ne doit pas dépasser 4,5 mm/s.
• DSTU 5295-2005 : établit des normes pour les roulements et les exigences pour leur installation. Les exigences relatives aux tolérances lors de l'alignement des arbres sont définies dans la section 6.
• EN 13445 : norme relative aux exigences relatives à la fabrication et à l'installation d'équipements rotatifs, y compris les exigences relatives à l'alignement des axes.
• IEC 60947-2 : Exigences relatives aux appareils de mesure utilisés lors de l'alignement laser.

Les tolérances d'alignement sont déterminées en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre et des exigences d'efficacité énergétique. Par exemple :

Sélection et calcul

Choisir la bonne méthode d’alignement et utiliser une technologie moderne telle que les systèmes laser est essentiel pour garantir la précision. Vous trouverez ci-dessous les critères de sélection et les formules de calcul.

Les écarts admissibles sont calculés selon la formule :

Δ = (D * α) / 1000

où :

• Δ est l'écart admissible (mm).
• D est le diamètre de l'arbre (mm).
• α est le coefficient d'écart (selon les normes).

La vibration relative est calculée à l'aide de la formule :

V = (2 * π * f * r) / 1000

où :

• V est la vibration (mm/s).
• f est la fréquence de rotation (rpm).
• r est le rayon de l'arbre (mm).

Il est également important de prendre en compte les exigences relatives à l'utilisation d'équipements spécialisés répondant aux normes ISO 1940 et ISO 10816.. Les systèmes laser tels que le Unitec-D Laser Aligner 2000 offrent une précision de 0,01 mm près.

Installation et mise en service

L'installation et la mise en service correctes des équipements à éléments rotatifs sont une étape clé pour garantir la durabilité et l'efficacité. Voici les principales recommandations :

1. Mesure : utilisez un système laser conforme aux normes ISO 10816 et ISO 1940.
2. Fixation : assurez-vous que les arbres sont fixés conformément aux exigences du DSTU 5295-2005.
3. Démarrage : après l'alignement, effectuez un démarrage au ralenti, mesurez les vibrations et la déflexion.
4. Inspection : après le démarrage, vérifiez les écarts à l'aide de systèmes laser et ajustez si nécessaire.

L'équipement doit être configuré conformément aux exigences CE et UkrSEPRO. L’utilisation du bon équipement et de la bonne technologie garantira la longévité de l’équipement.

Causes de défaillance et analyse des causes profondes

Les causes de défaillance les plus courantes dues à un alignement incorrect :

• Installation incorrecte : provoque la casse des roulements et des vibrations plus élevées.
• Écarts mineurs : les vibrations à long terme peuvent provoquer une panne.
• Mauvaise utilisation de l'équipement : une mauvaise installation du système laser peut entraîner des mesures incorrectes.
• Port : la charge supplémentaire entraîne une consommation d'énergie plus élevée et une usure plus rapide.

Les causes profondes peuvent être déterminées grâce à l’analyse des vibrations, aux mesures de déflexion des essieux et à l’utilisation de techniques modernes d’analyse des données. L'utilisation de systèmes laser tels que l'Unitec-D Laser Aligner 2000 garantit précision et fiabilité.

Prévision de service et surveillance de l’état

La prévision des services et la surveillance de l’état des équipements constituent un élément important pour garantir la fiabilité et l’efficacité économique. Voici les principales méthodes et techniques :

• Mesure des vibrations : utilisez des appareils de mesure conformes aux normes ISO 10816 et ISO 1940.
• Thermographie : permet de détecter les écarts en mode thermique.
• Analyse de la fréquence des vibrations : l'utilisation de filtres et d'analyseurs de vibrations permet de détecter un désalignement.
• Systèmes de surveillance : l'utilisation de systèmes modernes tels que le système de surveillance de l'état Unitec-D garantit une surveillance automatique de l'état de l'équipement.

Ces techniques permettent une détection précoce du désalignement, réduisant ainsi le risque de panne et les coûts de réparation.

Matrice de comparaison

Vous trouverez ci-dessous une comparaison de trois options de système d'alignement laser qui répondent aux exigences de ISO 10816, DSTU 5295-2005 et CE :

L'Unitec-D Laser Aligner 2000 est le plus précis et le plus conforme, ce qui le rend idéal pour les mesures de haute précision.

Conclusion

Un alignement correct des arbres est essentiel à la fiabilité et à l’efficacité des équipements rotatifs. L'utilisation de méthodes modernes, telles que l'alignement laser, selon les normes ISO 10816, DSTU 5295-2005, EN 13445 et IEC 60947-2, garantit précision et durabilité. Choisir le bon équipement et répondre aux exigences de mesure est essentiel pour garantir la rentabilité.

United-D est un fournisseur fiable de composants répondant aux exigences d’alignement des arbres. Vous pouvez trouver une large gamme d'instruments de mesure, de systèmes laser et d'autres composants dans notre catalogue électronique.

Liste de la littérature utilisée

1. ISO 10816 : 2009 – Exigences en matière de vibrations pour les équipements rotatifs.
2. DSTU 5295-2005 – Normes relatives aux roulements et exigences relatives à leur installation.
3. EN 13445 :2005 - Exigences pour la production et l'installation d'équipements rotatifs.
4. IEC 60947-2 : 2001 – Exigences relatives aux appareils de mesure.
5. Livre blanc Unitec-D – Directives techniques pour l'utilisation de systèmes laser pour l'alignement.