Description et portée du problème
Ce manuel est destiné au diagnostic et à l'élimination des bruits et des vibrations anormales dans les boîtes de vitesses industrielles. Les symptômes incluent une augmentation du bruit (supérieure à 85 dB), des vibrations supérieures à 4,5 mm/s, une instabilité du couple et une augmentation de la température du carter d'engrenage supérieure à 80 °C.
Champ d'application :
- Réducteurs cylindriques et coniques d'une capacité de 1 à 500 kW
- Transmissions à vis sans fin d'équipements industriels
- Réducteurs planétaires de systèmes de convoyeurs
- Réducteurs de machines à travailler les métaux
Classification de criticité :
- Critique : Vibrations >7,1 mm/s, bruit >90 dB, température >90 °C
- Important : Vibrations 4,5 à 7,1 mm/s, bruit 85 à 90 dB, température 80 à 90 °C
- Mineur : Vibrations 2,8 à 4,5 mm/s, bruit 75 à 85 dB, température 70 à 80 °C
Mesures de sécurité
ATTENTION ! Avant de démarrer le diagnostic :
- Appliquer la procédure LOTO (verrouillage/étiquetage)
- Utilisez des EPI : lunettes de sécurité, gants, protection auditive
- Énergie accumulée : Soulage la pression dans les systèmes hydrauliques
- Pièces rotatives : Arrêt complet avant de retirer les plaques d'égout
- Graisse chaude : La température peut atteindre 100 °C
- Risque chimique : Vapeurs de lubrifiant usagé dans des espaces clos
Un équipement de diagnostic est requis
| Outil | Spécification | Plage de mesure | Objectif |
|---|---|---|---|
| Vibroanalyseur | SKF CMVA 65, Fluke 805 | 0,1-1 000 mm/s | Mesure des vibrations générales et analyse spectrale |
| Sonomètre | Classe 2 selon IEC 61672 | 30-130 dB | Contrôle du niveau de pression sonore |
| Imageur thermique | La résolution est de 160×120 | -20°C à +250°C | Détection de surchauffe locale |
| Sondes de jeu | Régler 0,05-1,0 mm | Précision de ±0,02 mm | Mesure du jeu latéral des dents |
| Endoscope | Diamètre 6-8 mm, longueur 1 m | - | Inspection interne des engrenages |
| Stéthoscope mécanique | - | - | Localisation des sources de bruit |
| Kit de sélection de lubrifiant | Seringue, tubes à essai | 50-100 ml | Échantillonnage pour analyse |
Liste de contrôle pour l’évaluation initiale
| Paramètre | Que faut-il observer/enregistrer | norme | Anxiété |
|---|---|---|---|
| Vibration totale (RMS) | Mesurer sur le boîtier à proximité des roulements | <2,8mm/s | >4,5 mm/s |
| Niveau de bruit | A une distance de 1 m de la boîte de vitesses | <75 dB | >85 dB |
| Température corporelle | Le point le plus chaud du corps | <70°C | >80°C |
| Niveau de lubrification | La position de l'indicateur de niveau | Entre min./max. | En dessous du minimum |
| Sources externes | Traces de graisse sous la boîte de vitesses | Absent | Disponible | >
| La charge | % du couple nominal | 70-100% | >110% |
Diagnostic systématique - schéma décisionnel
1. Analyse de la nature du bruit et des vibrations
- Bruit périodique avec la fréquence de rotation de l'arbre d'entrée
- SI la fréquence coïncide avec nvh - excentricité de l'engrenage
- SI il s'accompagne de chocs - un défaut de dent d'engrenage
- Aller au point 3.1 (Diagnostic des engrenages)
- Bruit périodique avec la fréquence de rotation de l'arbre de sortie
- SI la fréquence coïncide avec la nième - excentricité de la roue
- SI la vibration augmente sous charge - usure des dents de la roue
- Aller au point 3.1 (Diagnostic des engrenages)
- Bruit et vibrations haute fréquence
- Fréquence FI > 1 000 Hz – roulements
- SI la fréquence est de 500 à 1 000 Hz - paliers lisses
- Aller au point 3.2 (Diagnostic des roulements)
- Bruit constant sans fréquence claire
- SI il change avec la viscosité du lubrifiant - lubrification insuffisante
- SI accompagné d'une augmentation de la température - surchauffe
- Aller au point 3.3 (Analyse des lubrifiants)
2. Analyse spectrale des vibrations
Paramètres de l'analyseur de vibrations :
- Plage de fréquence : 10-10 000 Hz
- Nombre de raies spectrales : 3200
- Fenêtre : Hanning
- Moyenne : 4 spectres
Matrice des causes de dysfonctionnements
| Symptôme | Cause probable (par probabilité) | Test diagnostique | Résultat attendu après confirmation |
|---|---|---|---|
| Bruit intermittent à la fréquence d'engagement | 1. Usure des dents (70 %) 2. Centrage incorrect (20 %) 3. Contamination par lubrifiant (10%) |
Examen endoscopique + analyse des lubrifiants | Traces de piqûres sur les dents + copeaux de métal dans l'huile |
| Vibrations à la fréquence de rotation de l'arbre | 1. Déséquilibre (60 %) 2. Inconscience (30 %) 3. Déformation de l'arbre (10%) |
Vibrations dans le sens radial | Pics à 1 × RPM dans les directions horizontale et verticale |
| Vibrations à haute fréquence | 1. Défauts de roulement (80 %) 2. Mauvaise lubrification (15 %) 3. Pollution (5%) |
Analyse spectrale de l'enveloppe | Pics sur BPFO, BPFI, BSF ou FTF |
| Surchauffe du boîtier >80°C | 1. Refroidissement insuffisant (40 %) 2. Surcharge (35 %) 3. Forte friction lors de l'engagement (25%) |
Examen par imagerie thermique + contrôle de charge | Points chauds locaux >90°C à proximité des roulements/engagement | >
| Cognement métallique au démarrage | 1. Jeu secondaire important (50 %) 2. Usure des roulements (30 %) 3. Affaiblissement des fixations (20%) |
Mesure du jeu avec palpeurs | Jeu >0,3 mm pour un module de 3 à 5 mm |
Analyse détaillée des principales causes de dysfonctionnements
3.1 Usure et dommages des engrenages
Piquage (piqûre) :
Se produit en raison de la fatigue de contact des surfaces dentaires lorsque les contraintes de contact admissibles sont dépassées. Pression critique : >1500 MPa pour l'acier 40KHN.
Diagnostic :
- Inspection visuelle par trappes d'inspection
- Contrôle endoscopique des zones inaccessibles
- Analyse des lubrifiants pour une teneur en fer >150 ppm
Usure abrasive :
La raison : contamination du lubrifiant par des particules >40 microns. La classe de propreté doit être le niveau ISO 4406 17/19/14.
Mesure du jeu secondaire :
- Verrouiller une roue
- Mesurer le jeu angulaire de la deuxième roue
- Calculez le jeu linéaire : L = α × R (α en radians, R est le rayon du cercle)
- Comparer avec la norme : 0,15-0,25 mm pour un module de 3-5 mm
3.2 Diagnostic des roulements
Fréquences caractéristiques des défauts des roulements :
- BPFO (défaut de l'anneau extérieur) = 0,4 × n × z
- BPFI (défaut de la bague intérieure) = 0,6 × n × z
- BSF (défaut du corps roulant) = 0,4 × n × z × (D/d)
- FTF (défaut du séparateur) = 0,4 × n
où n est la fréquence de rotation (Hz), z est le nombre d'éléments roulants, D/d est le rapport des diamètres
Diagnostic de température :
- Fonctionnement normal : 40-60°C
- Attention : 60-80°C
- Condition d'urgence : >80°C
3.3 Analyse de l'état du lubrifiant
Principaux indicateurs à surveiller :
| Paramètre | norme | Avertissement | État critique |
|---|---|---|---|
| Viscosité à 40°C, mm²/s | ±10% de la valeur nominale | ±15% de la valeur nominale | ±25% de la valeur nominale |
| Teneur en fer, ppm | <50 | 50-150 | >150 |
| Eau, % | <0,1 | 0,1-0,5 | >0,5 |
| Indice d'acide, mg KOH/g | <2 | 2-4 | >4 |
| Classe de pureté ISO 4406 | 17/19/14 | 20/18/15 | >21/19/16 |
Procédures de dépannage étape par étape
4.1 Élimination de l'usure des engrenages
- Pour les piqûres mineures (<10 % de la surface de la dent) :
- Réduisez la charge à 80 % de la charge nominale.
- Remplacez l'huile par un grade de viscosité un cran plus élevé
- Installer un filtre fin supplémentaire ≤25 μm
- Inspection après 500 heures de fonctionnement
- En cas d'usure importante (>10 % de la surface dentaire) :
- Arrêter l'équipement
- Mesurez l'épaisseur restante de la dent avec un pied à coulisse
- SI l'épaisseur est <80% de la valeur nominale, remplacer la roue dentée
- Vérifier le centrage des arbres avec une tolérance de ±0,05 mm
- Réglage du jeu latéral après remplacement :
- Réglez le jeu à 0,20 ± 0,05 mm pour le module de 3 à 5 mm
- Utilisez des entretoises de réglage d'une épaisseur de 0,1 à 0,5 mm
- Moment de serrage des boulons du couvercle : 150-200 Nm
4.2 Remplacement des roulements
- Démontage :
- Chauffage de la carrosserie à 80-100°C avec un chauffage par induction
- Utilisez l'extracteur avec une force uniforme
- Nettoyer les surfaces d'assise avec du solvant
- Contrôle du siège :
- Ovalité de l'arbre : <0,01 mm
- Rugosité de surface : Ra 0,8-1,6 μm
- Faux-rond radial : <0,02 mm
- Installation de roulements neufs :
- Chauffage du roulement à 80°C dans un bain d'huile
- Temps d'installation : pas plus de 2 minutes après chauffage
- Tension axiale : 0,02-0,05 mm pour le boîtier
- Remplissage de lubrification : 30 à 50 % du volume interne
4.3 Remplacement et nettoyage du lubrifiant
- Vidange d'huile complète :
- Vidangez l'huile usagée par le bouchon de vidange.
- Rincer le boîtier avec de la graisse de rinçage pendant 30 minutes
- Remplir de graisse fraîche jusqu'au niveau de l'indicateur
- Faites tourner la boîte de vitesses au ralenti pendant 15 minutes
- Volume de ravitaillement par types de boîtes de vitesses :
- Cylindrique à un étage : 2 à 5 litres
- Cylindrique à deux étages : 5-15 litres
- Ver : 1-8 litres
- Planétaire : 3-12 litres
Mesures préventives
| La raison du dysfonctionnement | Stratégie de prévention | Méthode de contrôle | Intervalle recommandé |
|---|---|---|---|
| Usure des dents | Contrôle de charge ≤100 % de la valeur nominale | Examen endoscopique | Toutes les 2000 heures |
| Contamination des lubrifiants | Filtrage ISO 4406 17/19/14 | Analyse d'échantillons de lubrifiant | Toutes les 1000 heures |
| Défauts de roulement | Contrôle de la température <70°C | Vibrodiagnostic | Toutes les 500 heures |
| Désalignement des arbres | Centrage précis lors de l'installation | Contrôle des embrayages avec un centreur laser | À chaque réparation |
| Surchauffe de la boîte de vitesses | Nettoyage des ailettes de refroidissement | Contrôle de l'imagerie thermique | Tous les 3 mois |
Pièces de rechange et composants
| Description de la pièce | Spécification | Quand remplacer | Catégorie UNITEC |
|---|---|---|---|
| Roulements à billes | Séries SKF 6000-6400 | Avec vibrations >7 mm/s ou chauffage >80°C | Roulements |
| Roulements à rouleaux | Séries SKF NU, NJ | Quand des copeaux de métal apparaissent dans l'huile | Roulements | >
| Etanchéité d'arbre | NBR 70-90 rive A | En cas de fuite d'huile | Éléments d'étanchéité |
| Lubrifiant industriel | OIN VG 220-460 | Toutes les 4 000 à 8 000 heures ou avec KCH > 4 mg KOH/g | Matériaux lubrifiants |
| Éléments filtrants | La finesse de filtration est de 25 microns | Si la chute de pression est >0,5 bar | Filtres et séparateurs |
| Bouchons magnétiques | Aimants néodyme NdFeB | En cas de dommage mécanique | Accessoires pour réducteurs | >
Pour commander des pièces de rechange, visitez notre catalogue électronique : https://www.unitecd.com/e-catalog/
Documents de référence
- DSTU 2860-94 "Engrenages cylindriques. Calcul de la résistance"
- ISO 14635-1 : 2000 "Engrenages - Procédures de test FZG"
- ISO 10816-3 :2009 "Vibrations mécaniques - Évaluation des vibrations des machines par mesures sur des pièces non rotatives"
- EN 13824 :2004 "Surveillance de l'état et diagnostic des machines - Directives générales"
- ISO 4406 : 2017 "Transmission hydraulique - Fluides - Méthode de codage du niveau de contamination par des particules solides"
- Manuel de maintenance des boîtes de vitesses industrielles UNITEC-D
- Manuel sur le diagnostic vibratoire des équipements mécaniques
