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الجمھوریة الجزائریة الدیمقراطیة الشعبیة وزارة التعلیم العالي و البحث العلمي REP

الجمھوریة الجزائریة الدیمقراطیة الشعبیة وزارة التعلیم العالي و البحث العلمي REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DE BLIDA 1 FACULTE : TECHNOLOGIE DEPARTEMENT : MECANIQUE PROJET DE FIN D’ETUDE POUR L’OBTENTION DU DIPLÔME DE MASTER Domaine : Sciences & Technologies Filière : Génie Mécanique Spécialité : Conception Mécanique PROMOTEUR : CO-PROMOTEUR : Pr : OUALI MOHAMMED Mr : RABAH MAGRAOUI Présenté par : FAHSSI OMAR LABCHEK ADNAN 2015/2016 Détection, étude et analyse de défauts d’une machine industrielle - Cas pratique Remerciement Au terme de cette mémoire nous tenons à remercier tout naturellement en premier lieu ALLAH le tout puissant qui m’a donné la force, le courage et la patience de bien mener ce travail. Les travaux exposés dans ce mémoire ont été réalisés sous la direction du professeur Mohammed OUALI et de monsieur RABAH MEGRAOUI. Nous tenons à les remercier. Grâce à leur aide, à leurs conseils éclairés et ses judicieuses orientations Nos remerciements vont aussi à tous ceux qui, tout au long de ces années d’études, nous ont encadrés, observé, aidé, conseillé et même supporté surtout les enseignants du département de mécanique Dédicace Je dédie ce modeste travail à celle qui m’a donné la vie, le symbole de tendresse, qui s’est sacrifiée pour mon bonheur et ma réussite, a ma mère a mon père, école de mon enfance à qui ma encourager, et ma donner l’aide et ma soutenus, que dieu les gardes et les protège. À mes chère sœurs et frères adorables et touts mes amis sans exception. À Pr.Ouali et Mr.Magraoui pour leur occupation et leur soutien. À toute la famille LABCHEK et BAZAMLEL et FAHSSI. À mon fidèle binôme OMAR. ADNAN DEDICACES Je dédie ce modeste travail : A ma très chère mère, qui me donne toujours l'espoir de vivre et qui n'a jamais cessé de prier pour moi ; A mon père, pour ses encouragements et son soutien, et surtout pour son amour ; à mes frères HICHEM, ISLEM et mes sœurs FOUZIA, KHEIRA et à tous mes amis sans exception, à toute la famille FAHSSI et LABCHEK à tous les enseignants. A mon binôme ADNAN. OMAR Titre : Détection, étude et analyse de défauts d’une machine industrielle - Cas pratique Résumé : Dans un contexte industriel difficile où la disponibilité de l’outil de production, l’absence de stock et la réduction des coûts sont des objectifs stratégiques, il est impératif de connaître de manière précise l’état du parc de machines. La détection des défauts à un stade précoce offre la possibilité de planifier et de préparer les interventions nécessaires. Dans ce travail on se propose d’étudier une machine tournante industrielle : un laminoir finisseur Cet équipement présente des défauts mécaniques. Le diagnostic de vibrations, par prélèvements de mesures et leurs analyses, révèle la présence de défauts dont ceux des roulements. De ce fait, on effectue une étude plus expérimentale que théorique pour contribuer à l’apport de solutions au niveau de la chaine cinématique de la machine. Titel : Detection, defect analysis study of an industrial machine - Practical case Abstract: In a difficult industrial environment where the availability of the production equipment, the stock out and cost reduction are strategic objectives, it’s essential to know accurately the state of the machinery. Defect detection at an early stage provides the opportunity to plan and prepare the necessary interventions. It’s proposed in this work to study an industrial rotary machine: a finishing rolling mill This equipment has mechanical defects. Vibration diagnosis by levies of measures and their analyses reveals the presence of defects such as those of the bearing. Because of this, we carry out a study more experimental than theoretical for providing solutions at the level of the machine kinematics chain العنوان : كشف, تحليل خطأ ودراسة آلة صناعية دراسة حالة عملية ملخص : في بيئة صناعية صعبة حيث توافر مرافق اإلنتاج, نقص المخزون وتخفيض التكاليف أهداف االستراتيجية، ال بد أن نعرف على وجه الدقة وضع اآلالت. الكشف عن العيوب في مرحلة مبكرة يتيح الفرصة لتخطيط وإعداد تدخالت الالزمة. نقترح في هذا العمل دراسة آلة الصناعية دوار : طاحونة التشطيب هذا الجهاز لديه عيوب ميكانيكية . ، من خالل القياسات وأخذ العينات والتحاليل عن طريق التشخيص االهتزازي يكشف عن وجود عيوب مثل التي في المدحرجات . ،ولهذا علينا إجراء دراسة تجريبية أكثر من النظرية للمساهمة في تقديم الحلول في سلسلة حركية الجهاز Sommaire Introduction général…………………………………………………………………………………………………..1 Chapitre I : Machines tournantes, défaillances et méthodes de surveillance 1.1 Introduction……………………………………………………………………………….…………………….2 1.2 Etat de l’Art………………………………………….………………………………………….……………….2 1.3 Machine tournante………………………………………….………………………..………………………6 1.3.1 Définition………………………………………….……………………………………………………….6 1.3.2 Les composants de la machine tournante……………………………………………………6 1.3.3 Classement « VIS » des machines tournante…………………………..……………………7 1.4 Maintenance industrielle………………………………………….…………………….…………………8 1.4.1 Politiques de maintenance………………………………………….……………...………………8 1.4.2 Typologie de la maintenance des machines…………………………………………………9 1.4.3 Maintenance corrective et ces déférents types………………………………..…………10 1.4.3.1 Maintenance palliative………………………………………….……………………...……10 1.4.3.2 Maintenance curative………………………………………………………………………..10 1.4.4 Maintenance préventive et ces déférents types…………………………………………10 1.4.4.1 Maintenance préventive systématique……………………………………………….11 1.4.4.2 Maintenance préventive conditionnelle……………………………………………..12 1.4.4.3 Maintenance prévisionnelle (télémaintenance)………………………………….13 1.4.5 Objectifs visés par la maintenance préventive…………………………………………..13 1.5 Déférents Techniques de surveillance…………………….……………………………………….13 1.5.1 L’analyse du lubrifiant…………………………………………..…………………………………14 1.5.2 La thermographie infrarouge……………………………………..…….………………………15 1.5.3 L’émission acoustique………………………………………….……….…………………………16 1.5.4 L’analyse vibratoire………………………………………….……………...………………………16 1.5.4.1 Capteurs de vibration usuels……………………………………….…….………………17 1.5.4.2 Points de mesure………………………………………….………...…………………………18 1.5.4.3 Stratégie de mesurage………………………………………….……………………………18 1.5.4.4 Norme de vibration mécanique…………………………………………….……………19 1.5.4.5 Les spectres des défauts mécaniques………………………...……………………….20 1.6 Défaillances des machines tournantes…………………………………………………………….21 1.6.1 Défauts d’engrenage………………………………………….…………………..…………………21 1.6.2 Défaut de Roulement………………………………………….……………………………………23 1.6.3 Arbres………………………………………….………………………………………………………….25 1.6.4 Accouplement………………………………………….………………………………………………27 1.6.5 Autres défaillances………………………………………….……………….………………………27 1.7 Conclusion………………………………………….………………………………………….………………28 Chapitre II : Etude théorique & modélisation de la machine. 2.1. Introduction………………………………………….……………………………………………………….29 2.2. Monoculture de la machine……………………………………………………………………………..29 2.3. Etude statique du système………………………………………….……………..……………………30 2.3.1. Analyse Analytique………………………………………….………………………………………30 2.3.1.1. Flexion de l’arbre………………………………………….………………..…………………30 2.3.1.2. Sollicitations composées flexion + torsion……………………….…………………34 2.3.1.3. Roulement………………………………………….…………………………………………….35 2.3.2. Analyse Numérique………………………………………….………………………………………36 Sommaire 2.4. Etude dynamique du système………………………………………….………………………………42 2.4.1. Analyse Analytique………………………………………….……………………………….………42 2.4.1.1. Modélisation de système………………………………………….………………..………42 2.4.1.2. Calcule matrice d’inertie………………………………………….………...………………43 2.4.1.3. Calcule matrice de rigidité…………………………………………………………...…….43 2.4.1.4. Détermination des modes propre………………………………………………………45 2.4.2. Analyse Numérique………………………………………….………………………………………46 2.5. Conclusion………………………………………….………………………………………………………….53 Chapitre III : Etudes d’une Cas Pratique. 3.1. Introduction………………………………………….……………………………………………………….54 3.2. Présentation de la machine………………………………………….…………………………………54 3.3. Choix des points de mesure de vibrations……………………………………………………….55 3.4. Études expérimentales………………………………………….…………………..……………………56 3.4.1. Historique de la machine………………………………………….………………………………61 3.4.2. Diagnostic et Analyse des résultats……………………………………………………..…….61 3.4.3. Correction du déséquilibre………………………………………………….……………………68 3.5. Confrontation des résultats de la simulation numérique avec ceux de l’expérimentale………………………………………………………………………………………………..68 3.6. Confrontation et validation des résultats théorique et pratique………………………..69 3.7. Conclusion………………………………………….…………………………………………….……………70 Conclusion général………………………………………….……………………………………………….……….71 Annexe A…………………………………….…………………………………….……………………………...………72 Annexe B…………………………………….…………………………………….……………………………...………74 Bibliographique…………………………………….…………………………………….……………………………76 Liste des figures et photos Figure 1.1 Composants de la machine tournante. Figure 1.2 Réparation après l’incident. Figure 1.3 Intervention à intervalles réguliers. Figure 1.4 Mesure à intervalles réguliers. Figure 1.5 Technique infrarouge appliqué au moteur électrique. Figure 1.6 Exemple de diagnostic vibratoire. Figure 1.7 Instrumentations pour l’analyse vibratoire. Figure 1.8 Points de mesure. Figure 1.9 Surveillance On line et Off line. Figure 1.10 Etats de la machine en fonction de la vitesse de vibration. Figure 1.11 Spectre de défaut du balourd. Figure 1.12 Spectre de défaut de désalignement. Figure 1.13 Spectre de défaut de désalignement. Figure 1.14 Spectre de défaut de courbure d’arbre. Figure 1.15 spectre de défaut de la bague extérieur. Figure 1.16 spectre de défaut de la bague intérieur. Figure 1.17 spectre de défaut d’éléments roulant Figure 1.18 Les vibrations générées par le balourd. Figure 1.19 Usure abrasive. Figure 1.20 Pitting ou piqûres. Figure 1.21 Ecaillage ou spalling. Figure 1.22 Fissuration ou crack d’un engrenage. Figure 1.23 Section d’un roulement à billes avec (n) billes. Figure 1.24 Vibrations générées par le balourd. Figure 2.1 Monoculture de la machine. Figure 2.2 Dessin de coupe du système. Figure 2.3 Charges appliquées sur la poutre. Figure 2.4 Modilisation explicatif du model reél. Figure 2.5 maillage. Figure 2.6 reactions. Figure 2.7 Contraintes. Figure 2.8 Déplacements. Figure 2.9 Déformations. Figure 2.10 Modèle mathématique. Figure 2.11 Rigidité, fonction du type de roulement. Figure 2.12 Modélisation explicatif du model réel. Figure 3-1 Schéma cinématique et point de mesures de vibration Figure 3-2 Tendance vibratoire du laminoir finisseur sur le palier Moteur N°02 dans le sens radial horizontal du cylindre Grande vitesse (G.V). Figure 3-3 Tendance vibratoire du laminoir finisseur sur le palier Moteur N°02 dans le sens radial vertical du cylindre Grande vitesse (G.V). Figure 3-4 Tendance vibratoire du laminoir finisseur sur le palier N°03 dans le sens radial horizontal du cylindre Grande vitesse (G.V). Figure 3-5 Tendance vibratoire du laminoir finisseur sur le palier N°04 dans le sens radial horizontal du cylindre Grande vitesse (G.V). Liste des figures et photos Figure 3-6 Tendance vibratoire du laminoir finisseur sur le palier moteur N°06 dans le sens radial horizontal du cylindre Petite vitesse (P.V). Figure 3-7 Tendance vibratoire du laminoir finisseur sur le palier moteur N°06 dans le sens radial vertical du cylindre Petite vitesse (P.V). Figure 3-8 Tendance vibratoire du laminoir finisseur sur le palier N°07 dans le sens radial horizontal du cylindre Petite vitesse (P.V). Figure 3-9 Tendance vibratoire du laminoir finisseur sur le palier N°08 dans le sens radial horizontal du cylindre Petite vitesse (P.V). Figure 3-10 Spectre pris sur le palier moteur N°02 du cylindre grande vitesse (G.V) dans la direction radiale horizontale, le 03 Mars 2016. Figure 3-11 Spectre pris sur le palier moteur N°02 du cylindre grande vitesse (G.V) dans la direction radiale verticale, le 03 Mars 2016. Figure 3-12 Spectre pris sur le palier N°03 uploads/Industriel/ detection-etude-et-analyse-de-defauts-d-x27-une-machineindustrielle-cas-pratique 1 .pdf