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07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 1 SY

07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 1 SYS 865 Vibrations SYS 865 Vibrations expérimentales expérimentales Le traitement du signal 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 2 Objectifs sp Objectifs spé écifiques cifiques z Ce cours vise à développer des aptitudes chez l’étudiant en ¾ techniques de mesure des vibrations de machines et z ¾ en analyse modale. z A la fin du cours, l’étudiant devrait pouvoir maîtriser : ¾ Les techniques d’acquisition de données z ¾ les techniques de diagnostic des défauts de machines par surveillance vibratoire. z ¾ Les techniques d’analyse modale expérimentale 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 3 Strat Straté égies p gies pé édagogiques dagogiques z • 3 h 00 de cours par semaine. z • 4 laboratoires en équipe permettant à l'étudiant d’appliquer ses connaissances. z • 1 projet individuel de mesure vibratoire (sujet libre). 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 4 1. 1. Traitement du signal Traitement du signal z Signal temporel : niveau crête, niveau efficace, facteur de crête, Kurtosis, application du signal temporel pour évaluer la gravité de la vibration d’une machine. z Signal fréquentiel : Décomposition en série de Fourier, Valeur efficace du spectre, Calcul numérique des coefficients de Fourier, Transformée de Fourier, Échantillonnage des signaux, Phénomène de recouvrement, Théorème de Shannon, Principe d’incertitude de Heisenberg, Transformée discrète de Fourier, Vibration harmonique, Battement, Vibration aléatoire, Force d’impact, Choc répétitif, Effet du fenêtrage, Logiciel d’analyse spectrale. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 5 D Dé étection des d tection des dé éfaillances de faillances de machines par surveillance vibratoire machines par surveillance vibratoire z L’utilité des vibrations mécaniques pour le diagnostic des défauts de machines, Analyse spectrale des défauts de mécanismes, Suivi des vibrations en fréquence, Type de descripteur des vibrations, mouvement vibratoire harmonique, déplacement, vitesse et accélération, Les unités de vibration, Analyse fréquentielle en bande étroite, Analyse fréquentielle en 1/3 d’octave, Analyse fréquentielle en bande d’octave, Analyse dans le domaine temporel. amplitude crête, amplitude efficace et décibel Le Kurtosis, facteur de crête, Détection d’enveloppe et modulation d'amplitude, Cepstrum, L’analyse fréquentielle en bande fine de la vibration, L’analyse temps- fréquence de la vibration. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 6 Les capteurs et Les capteurs et actuateurs actuateurs z Principe de fonctionnement d’un accéléromètre et d’un vélocimètre, Influence du choix et du montage de l’accéléromètre, Gamme de fréquences des accéléromètres, Méthodes de montage de l'accéléromètre. Pot vibrants, marteaux d’impact, excitation acoustique, piézocéramiques PZT et PVDF. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 7 Les vibrations r Les vibrations ré ésultantes du sultantes du balourd et caus balourd et causé ées par le mauvais es par le mauvais alignement alignement z Sources de déséquilibre, Réponse vibratoire sous l'effet d'un déséquilibre, Principes de contrôle des vibrations pour des rotors soumis au déséquilibre, Équilibrage des rotors flexibles, Choix du type d’équilibrage, Équilibrage expérimental des rotors rigides, Équilibrage expérimental statique (1 plan), Équilibrage dynamique (2 plans), Qualités d'équilibrage des rotors rigides, Répartition des contrepoids. Causes de mauvais alignement, Vibration résultant d’un alignement acceptable, Problème d’alignement angulaire, Problème d’alignement parallèle, Combinaison de mauvais alignement angulaire et parallèle, Localisation du défaut d’alignement. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 8 Les vibrations de paliers Les vibrations de paliers z Défauts communs, Cinématique des défauts de roulements, Méthodes de détection des défauts de roulement, Niveaux de gravité, Critères temporels de gravité, Accélérations globales efficaces, Ondes de choc, Facteur de crête, Kurtosis, Critères fréquentiels de gravité, Amplitude aux fréquences de roulements, Analyse spectrale, Périodes de vie d’un roulement. Les vibrations de rotors montés sur paliers anti- friction, Types de mesure de vibration, Vibration absolue du palier, Vibration relative du rotor par rapport au palier, Vibration absolue du rotor, Tourbillonnement d’huile, Recommandations pour éviter le problème de tourbillonnement, Fouettement d’huile, Problème de friction excessive. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 9 Les vibrations d Les vibrations d’ ’engrenages, de moteurs, de engrenages, de moteurs, de machines alternatives, a machines alternatives, aé érodynamiques, rodynamiques, hydrauliques, de courroies et de serrage hydrauliques, de courroies et de serrage z Denture en bon état, Ensemble de la denture détériorée, Une dent détériorée sur un pignon, Une dent détériorée sur chaque pignon, Vibrations d’arbres cintrés, Influence du jeu entre deux pignons , Vibrations de moteurs électriques, Reconnaissance de pannes dans les moteurs à courant continu, Reconnaissance de pannes dans les moteurs synchrones, Détection des problèmes de moteurs, Le battement, Test de coupure de courant, Mesures de vibrations sur le moteur désaccouplé, Limites de gravité, Vibrations de machines alternatives, Vibrations de machines aérodynamiques et hydrauliques, Vibration résultant d'un mauvais serrage mécanique, Vibration des courroies de transmission. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 10 Limites de vibrations et alarmes Limites de vibrations et alarmes z Établissement des niveaux d’alarme, Détermination de la gravité d’après le niveau global, Gravité des vibrations en fonction de la puissance (ISO 2372), Gravité des vibrations des grandes machines (ISO 3945), Gravité des vibrations en fonction du type de machine, Gravité des vibrations en fonction de la fréquence, Établissement des niveaux d’alarme selon un critère relatif, Politique d’établissement des niveaux d’alarme, Suivi de l’évolution du facteur de crête ou du Kurtosis, Suivi des vibrations en bande fine, Établissement des alarmes selon des gabarits de fréquence, Rotor simple monté sur roulements , Rotor simple monté sur paliers anti-friction, Engrenages, Moteurs électriques, Machines centrifuges, Synthèse du diagnostic de défaillances. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 11 Analyse modale exp Analyse modale expé érimentale des rimentale des structures structures z Décrément logarithmique, résonances, amortissements. Fonction de réponse impulsionnelle, Réponse forcée d’un système à 1 degré de liberté, Réponse à une excitation arbitraire, Fonction de transfert d’un système mécanique, Analyse des défauts proches des fréquences de résonance, Excitation harmonique, Excitation aléatoire ou par choc, Choc périodique, Diagnostic par analyse d’enveloppe des résonances, Mesure d’amortissement, Valeurs typiques d’amortissement. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 12 Analyse modale exp Analyse modale expé érimentale des rimentale des structures (suite) structures (suite) z Théorie, Mouvement de la base, Propriétés du module de la transmissibilité, Principes d’isolation des machines, Force transmise par le déplacement de la base, diagramme de Bode, modes Nyquist, méthodes SDOF et MDOF, synthèse et modification modale, déformée en opération. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 13 Essais vibratoires de Essais vibratoires de qualification de produits qualification de produits z Méthodes d’essais, Essais de déverminage sous contraintes environnementales, Précipitation des défaillances par excitations vibratoires, Procédure de l’ESS, Essais de qualification de produits par excitation vibratoire. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 14 Dur Duré ée de vie en Fatigue des syst e de vie en Fatigue des systè èmes mes m mé écaniques sous excitation al caniques sous excitation alé éatoire et atoire et harmonique harmonique z Vibrations aléatoires, propriétés statistiques des signaux, bruit blanc, loi normale et règle des 3 sigmas, calcul de durée de vie des produits soumis à une excitation aléatoire, durée de vie des produits soumis à une excitation combinée harmonique et aléatoire. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 15 Traitement avanc Traitement avancé é du signal du signal z Analyse Cepstrale, analyse d’enveloppe, analyse temps-fréquence, Modulation d’amplitude harmonique, Modulation harmonique de phase, Modulation harmonique d’amplitude et de phase, Démodulation par Transformée de Hilbert. 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 16 Pr Pré ésentation orale des projets sentation orale des projets z Oral 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 17 R Ré éf fé érences rences z • Thomas M, Fiabilité, maintenance prédictive et vibration de machines, ETS, 2003. z ¾ Mc Connell, Vibration testing: theory and practice, Wiley, 1995 z ¾Wowk Victor, Machinery vibration: measurement and analysis, Mc Graw Hill, 1991 z ¾ Ewins D.J., Modal analysis: Theory and practice 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 18 É Évaluations valuations z Projet individuel 30 % z 4 Laboratoires en équipe (10% chaque) 40% z Examen final: 30 % 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 19 Laboratoires en Laboratoires en é équipes de 4 quipes de 4 (10% chaque) (10% chaque) z ¾ laboratoire 1 Équilibrage des rotors Équilibrer un rotor en 1 et 2 plans, selon les techniques industrielles. Rédaction du rapport z ¾ laboratoire 2 Vibrations de roulements et moteurs Mesurer les vibrations de roulements et en identifier le défaut. Rédaction du rapport z ¾ laboratoire 3 Vibrations d’engrenages et moteurs Mesurer les vibrations d’engrenages et en identifier les défauts. Rédaction du rapport z ¾ laboratoire 4 Analyse modale d'un rotor. Mesures des fréquences de résonance, des amortissements dans le domaine temporel et fréquentiel. Identification des modes. Rédaction du rapport 07/06/2003 Marc Thomas, département de génie mécanique, ETS, Novembre 2001 20 Projet individuel (30%) Projet individuel (30%) z Le sujet uploads/Management/ vibrations-experimentales-traitement-du-signale.pdf