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Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie D

Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique MÉMOIRE DE MASTER Sciences et Technologies Génie Electrique Electromécanique Réf : Présentés par : Soufiane MAOUCHE Ahmed Oussama BEKOUCHE Diagnostic des defauts des roulements par l’analyse d’enveloppe Devant le jury composé de : Mr. Adel GHOGGAL Pr Université de Biskra Président Mr. Hamid DERGHAL MAA Université de Biskra Encadreur Mr. Boualaga RABHI Pr Université de Biskra Examinateur Année universitaire: 2019 / 2020 الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيت الشعبيت République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي و البحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la recherche scientifique Université Mohamed Khider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Filière : Génie Electrique Option : Mémoire de Fin d'Etudes En vue de l’obtention du diplôme: MASTER Thème : Diagnostic des défauts des roulements par l’analyse d’enveloppe Présenté par : Avis favorable de l’encadreur : Soufiane MAOUCHE Hamid DERGHAl signature Ahmed Oussama BEKOUCHE Avis favorable du Président du Jury Mr. Adel GHOGGAL Cachet et signature الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيت الشعبيت République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي و البحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique Université Mohamed Khider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Filière : Génie Electrique Option : Eléctromicanique Thème : Diagnostic des défauts des roulements par l’analyse d’enveloppe Proposé par : Soufiane MAOUCHE Ahmed Oussama BEKOUCHE Dirigé par : Mr. Hamid DERGHAl Résumé (Français et Arabe) : L’objectif de Ce travail à surveiller et diagnostiquer les défauts mécaniques et plus particulièrement des défauts de roulements. L’étude que nous allons faire se base sur l’application d’une technique de traitement de signal qui est une solution efficace pour le diagnostic des défauts de roulements, cette méthode est l’analyse d’enveloppe « HFRT » qui s’appuie la détection précoce des défauts de type choc. Mots clés : analyse d’enveloppe, roulement, diagnostic, détections, défaut. ملخص: ٌهدف هذا انعمم إنى مزاقبت و تشخٍض األعطال انمٍكانٍكٍت وبشكم خاص أخطاء انحمم. ،تعتمد اندراست انتً سنقىو بها عهى تطبٍق تقنٍت معانجت اإلشارة وانتً تعد حالً فعاالً نتشخٍض أخطاء انمحمم وهذه انطزٌقت هً تحهٍم انغالف" HFRT "انذي ٌعتمد عهى االكتشاف انمبكز ألعطال انصدماث. الكلماث المفتاحيت: تحهٍم انظزف ، انتحمم ، انتشخٍض ، انكشف ، انخطأ . DEDICACE iii Dédicace Je rends grâce a Dieu de m'avoir donnée le courage et la volonté. Je dédie ce mémoire à : Ma très chère mère, pour son amour et ses encouragements. Mon très cher père, qui est le premier soutien pour moi. Mes chers frères et sœurs Yacine, Hamza, Aymen, Sana, Karima, Hanen et Salima pour leurs grands amours et leurs soutiens qu'ils trouvent ici l'expression de ma haut gratitude. Mes chers amis Khaled, Hamza, Oussama, Ahmed, et surtout à Sana Pour leurs aides et supports dans les moments difficiles. Toutes la famille Maouche et Ghedabi. Mon très cher binôme Oussama. A tous mes chers enseignants qui ont enseigné moi. Soufiane DEDICACE iv Dédicace Je dédie ce modeste travail accompagné d’un profond amour : A mes chers parents, pour tous leurs sacrifices, leur amour, leur tendresse, leur soutien et leurs prières tout au long de mes études. A mes chères sœurs particulièrement KARIMA pour leurs encouragements permanents, et leur soutien moral. A mes chers frères pour leur appui et leur encouragement, A mon encadreur HAMID DERGHAL pour m’avoir dirigé ce travail de recherche et m’avoir fait bénéficier de son expérience et de précieux conseils. A toute ma famille, et mes amis particulièrement OUSSAMA ABABSA Et à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin pour que ce projet soit possible, je vous dis merci. Enfin A mon binôme qui a contribue à la réalisation de ce modeste travail. Oussama REMERCIEMENTS v Remerciements Avant tout, nos remerciements en premier lieu, à الله qui nous a donné la foi, le courage durant ces langues années d’études et la patience de parvenir à finir ce modeste travail. Nous voudrions exprimer par ce modeste travail notre gratitude, notre reconnaissance, et nos grands remerciements à notre encadreur M.Derghal Hamid pour ca compétence ainsi que son aide qu’a son Aide qui a permis de réaliser ce travail. Nous remercions très sincèrement tout particulièrement les membres de jury qui ont accepté d’évaluer et juger notre travail. Un grand merci à l'université de Mohamed Khider et au département génie électrique pour m'avoir soutenu pendant toutes les années d'études. Nos remerciements s’étendent également à tous, nos enseignants durant les années d’études. Nous tenons à remercier particulièrement nos parents ; nos succès demeurés loin le fruit de leurs longues années de sacrifices et de patience. Enfin, nous ne voudrions pas oublier de remercier toute personne qui nous aidions de loin ou de près à réaliser ce travail. SOMMAIRE vi Sommaire Résumé……………………………………………………………………………...…………ii Dédicaces…………………………………………………………………………………..…iii Remerciements……………………………………………………………….……...….…….v Liste des figures ………………………………………………………………………...…….x Liste des tableaux………………………………………………………………………...…xiii Liste des abréviations et notations..……………………………………………………......xiv Introduction générale ………………………………………………………………………..2 CHAPITRE I : généralités sur la maintenance et l’analyse vibratoire I.1 Introduction...…………………………………………………………………….…………5 I.2 La maintenance...………………………………………………………………….……..…5 I.2.1 Introduction.………………………………………………............……5 I.2.2 Définition et objectif de la maintenance...……………..…………………………5 I.2.3 Les types de maintenance..………………………………….……………………6 I.2.3.1 La maintenance corrective…………………………………..………….7 I.2.3.2 La maintenance préventive...……………………………..…………….8 I.3 Techniques de surveillance...……………………………….…………..…………..………9 I.3.1 Analyse La thermographie infrarouge….…………………………….……….….9 I.3.2 Analyse de tribologie et de l'huile………………………………………….……10 I.3.3 Surveillance des vibrations…………………………………………...…………11 I.4 Vibration……………………………………………………………………………..……13 SOMMAIRE vii I.4.1 Définition d’une vibration……………………………………………………….13 I.4.2 Les différentes formes de vibrations…………………………………………….14 I.4.2.1Vibrations harmoniques…………….…………………………….……14 I.4.2.2 Vibrations périodiques………………………...………………………15 I.4.2.3 Vibration apériodique...……………………………………….……….15 I.5 Origine des vibrations…………………………..…………………………………………16 I.6 L’analyse vibratoire en tant qu'outil de diagnostic………………..………………………17 I.7 Activités de l’analyse vibratoire…..................………………………...…..……….....…..23 I.7.1 La surveillance..…………………………………………………………………23 I.7.2 La détection………………………………………………….….………..….…..23 I.7.3 Le diagnostic...……………………………………….………………………….23 I.8 Conclusion….………………………………………………..……………………………25 CHAPITRE II : étude théorique sur les roulements II.1 Introduction.………………………………………………………………..…………….27 II.2 Défauts des machines tournantes………………………………………………...………27 II.2.1 Balourd.………………………………………………………………..…….…28 II.2.2 Le désalignement….…………………………………………………….…….28 II.2.3 Défauts des engrenages.……………………………………………………..…29 II.3 Les roulements et leurs avaries…………………………………………….…………… 30 II.3.1 Géométrie et constitution d’un roulement.……………….………………….…30 II.3.1.1 La bague extérieure.……………………………………………..……31 II.3.1.2 La bague intérieure…………………………………………..……… 31 II.3.1.3 La cage.…………………………………………….…………………31 SOMMAIRE viii II.3.1.4 Les éléments roulants…...………………………………………….…31 II.3.2 Différents types des roulements………………………………………….……31 II.3.3 Les facteurs essentiels pour le choix de type de roulement..…………….…..…33 II.4 Défauts des roulements..…………………………………………………………………33 II.4.1 Causes principales des défauts..……………………………………………......33 II.4.2 Origine des défauts de roulement.………………………………………...……34 II.4.3 Principaux défauts….……………………………………………………..……34 II.4.3.1 Le grippage.…………………………………………………………..34 II.4.3.2 La corrosion.……………………………………………….…………35 II.4.3.3 Usure.…………………………………………………………………35 II.5 Fréquences caractéristiques pour les défauts d’un roulement.…………………………..36 II.5.1 Fréquence de défaut sur la bague intérieure.…………………………………...38 II.5.2 Fréquence de défaut sur la bague extérieure…………………………………...38 II.5.3 Fréquence de défaut sur la bague extérieure.……………………………….….39 II.5.4 Fréquence de défaut sur l’élément roulant.………………………..………….39 II.6 Conclusion.……………………………………………………………………………….40 CHAPITRE III : les techniques de traitement de signal applique à l’analyse vibratoire III.1 Introduction….……………………………………………………………..……………42 III.2 Analyse dans le domaine temporel.………………………..……………………………42 III.2.1 Indicateurs scalaires.………………………..…………………………………42 III.2.2 Le moyennage temporel synchronisé….……………………..………………..45 III.3 Analyse dans le domaine fréquentiel………………………..…………………………..46 SOMMAIRE ix III.3.1 Analyse spectrale…..……………………..……………………………………46 III.3.2 L’analyse cepstrale….……………………..….……………………………….48 III.3.3 L’analyse d’enveloppe « HFRT ».……………………...………………..……50 III.4 Analyse temps-fréquence.………………………………………………………….……51 III.4.1 Transformée de Fourier à courte terme « STFT ».………………………..…...51 III.4.2 Distribution de Wigner Ville (DWV)…..……………………..……………….52 III.5 Analyse temps- échelle.………………………..………………………………………..53 III.5.1 La transformée en ondelettes.………………………..………………….…….53 III.5.2 Principe de La Transformée en ondelettes.………………………..………….55 III.6 Conclusion………………………..……………………………………………………..56 CHAPITR IV : application de la méthode d’enveloppe pour le diagnostic des défauts de roulements IV.1 Introduction ………………………………………………………………………….….58 IV.2 Configuration expérimentale et acquisition de donnes……………….……....…………58 IV.3 Calcul cinématique..…………………………………………………….…….….….….60 IV.4 Introduction aux fréquences caractéristiques de rupture des roulements……..…….….61 IV.4.1 Caractérisation des signatures spectrales de roulement à l’état sain………..…63 IV.4.2 Analyse d’enveloppe…………………………………….…………………….70 IV.5 Conclusion……………………………………………...……………...….73 Conclusion générale…………………………………...……………………..………………..75 Bibliographie.………………………………………………………………………………….78 LISTE DES FIGURES x Liste des figures Figure I.1: vue d'ensemble des différents types de maintenance 6 Figure I.2: diagramme représentative de défiantes de maintenances 8 Figure I.3 : les vibrations et les modes de détections 9 Figure I.4: principe de l’analyse thermographique 10 Figure I.5: au total (non harmoniques) courbes de vibration dans le domaine temporel 12 Figure I.6: indication graphique de la théorie de la transformée de Fourier 12 Figure I.7: représentation d'une vibration 13 Figure I.8: vibration harmonique 14 Figure I.9: vibration périodique 15 Figure I.10: vibration apériodique 16 Figure I.11: origine des vibrations sur les machines tournantes 16 Figure I.12: effort rencontrent une mobilité 17 Figure I.13: exemple des accéléromètres 18 Figure I.14: les composantes d'un accéléromètre 19 Figure I.15: vélocimetre 19 Figure I.16: capteur de proximité 20 Figure I.17: la mesure Laser 21 Figure I.18: conditionneur 21 Figure I.19: exemples des appareils de mesure 22 Figure I.20: exemple d’une chaine de mesure 22 Figure I.21: les modes de surveillance 23 Figure II.1: défauts désalignement 29 Figure II.2: Piqures 29 LISTE DES FIGURES xi Figure II.3: différentes composantes d‘un roulement 30 Figure II.4: une variété de roulements 32 Figure II.5: grippage d’une bague 35 Figure II.6: corrosion sur une piste de roulement 35 Figure II.7: écaillage par (a) fatigue et (b) superficiel de la bague interne 36 Figure II.8: caractéristiques d’un roulement 37 Figure III.1 : évolution des valeurs crête, efficace et du facteur de Crête 44 Figure III.2 : transformée de Fourier d’une somme de deux sinusoïdes 47 Figure III.3 : représentations d’un spectre 48 Figure II1.4 : utilisation du cepstre pour la surveillance d’un engrenage 50 Figure III.5: arbre de décomposition (AMRO) 55 Figure IV.1: a) Banc d’essais et b) son schéma synoptique 59 Figure IV.2: SKF Micro log Analyser GX 60 Figure IV.3: signal temporel de roulement à l’état sain uploads/Science et Technologie/ soufiane-maouche-ahmed-oussama-bakouche.pdf