Comment détecter et corriger les défauts d'alignement dans l'installation des roulements

Les défaillances prématurées de roulements dues à un mauvais alignement sont très fréquentes. Cet article présente les méthodes d'inspection, de diagnostic et de résolution des problèmes liés à un mauvais alignement des roulements.

Types de défauts d'alignement des roulements

Le défaut d'alignement désigne généralement une situation dans laquelle, une fois le roulement installé et en mouvement, les axes des bagues intérieure et extérieure du roulement ne se chevauchent pas et forment un certain angle.

Pour un seul roulement, s'il existe un certain angle entre l'axe de la bague intérieure du roulement et le logement du roulement, cela est considéré comme un défaut d'alignement du roulement individuel.

Dans un système d'arbre à double support typique, la ligne reliant les deux points de support doit être l'axe, et la ligne reliant les centres des deux paliers doit également être l'axe. Si ces deux axes forment un angle, on parle de désalignement de l'arbre.

Dans un système d'arbre, si un point d'appui (roulement) présente un bon alignement entre les axes des bagues intérieure et extérieure, mais que l'autre présente un angle entre les axes, le roulement désaligné supportera une charge de désalignement supplémentaire et sera susceptible de se rompre. Le roulement bien aligné sera également affecté indirectement.

Dans un système d'arbre, si les deux points d'appui (roulements) sont bien alignés, mais qu'il y a un défaut d'alignement dans la ligne reliant les centres des deux points d'appui, les deux roulements seront directement affectés par le défaut d'alignement, ce qui entraînera une charge supplémentaire à l'intérieur des roulements et réduira leur durée de vie.

De nombreuses sources classent les défauts d'alignement des roulements en deux catégories : le défaut d'alignement de l'arbre et le défaut d'alignement du logement du roulement. Le défaut d'alignement de l'arbre correspond à la situation décrite ci-dessus où la ligne reliant deux points d'appui est désalignée par rapport à l'axe ; le défaut d'alignement du palier correspond au défaut d'alignement d'un seul palier. Cette situation est souvent liée à la précision du traitement des composants.

Ce qui précède introduit un désalignement dans un système d'arbres. Lorsqu'un arbre est relié à un autre, il peut arriver que les deux arbres ne soient pas bien alignés. Si les deux arbres forment un certain angle, il s'agit d'un désalignement angulaire. Si les deux arbres sont parallèles l'un à l'autre mais ne sont pas sur la même ligne droite, il s'agit d'un désalignement parallèle.

Vérification du désalignement des roulements

Dans le cas de l'alignement de deux arbres reliés, un comparateur peut être utilisé directement pour vérifier le degré d'alignement. Cette opération ne sera pas répétée ici.

Pour un seul arbre, s'il y a un défaut d'alignement après l'installation du roulement, les méthodes d'inspection de base comprennent : les contrôles de mesures, les contrôles de vibrations et l'analyse des traces de roulements.

Vérification des mesures

Une fois le roulement installé, son alignement peut être vérifié à l'aide de la méthode illustrée ci-dessous.

L'exemple donné utilise un roulement à rouleaux cylindriques, mais cette technique est également applicable à d'autres types de roulements. La procédure consiste à utiliser un micromètre pour tourner autour de la face frontale, à mesurer la différence entre les valeurs maximales et minimales, puis à calculer l'angle de désalignement.

Inspection des vibrations

Pendant le fonctionnement du roulement, l'analyse des vibrations est généralement effectuée par le biais d'une analyse dans le domaine des fréquences, en utilisant les transformations de Fourier des signaux de vibration. Lorsque l'axe de rotation présente un défaut d'alignement, l'amplitude de sa double fréquence augmente de manière significative.

Si cette amplitude dépasse la moitié de l'amplitude de la fréquence unique (fréquence de rotation), cela indique que le désalignement doit être corrigé.

Il existe des différences subtiles dans les caractéristiques de vibration pour divers défauts d'alignement. Pour plus de détails, il convient de se reporter à la documentation appropriée sur l'analyse des vibrations ou au contenu relatif au diagnostic et à l'analyse des défaillances des roulements de moteur, sans entrer dans les détails ici.

Analyse des traces de roulements

Les roulements opérationnels laissent généralement des traces de contact dans le chemin de roulement. En identifiant les caractéristiques de ces traces de contact, on peut déterminer s'il y a un défaut d'alignement.

L'image ci-dessous illustre les marques de désalignement résultant d'un palier excentré.

Mesures à prendre en cas de défaut d'alignement des paliers

Les défauts d'alignement des roulements imposent une charge supplémentaire, ce qui entraîne une défaillance précoce des roulements. Il est donc essentiel de s'en préoccuper et d'y remédier. Les mesures spécifiques comprennent :

1. Contrôler la précision de positionnement des composants concernés. Si la mauvaise précision de positionnement est due à des problèmes d'usinage des composants, un réusinage est nécessaire avec un contrôle strict de la forme et de la précision de positionnement. Pour les exigences de contrôle spécifiques, veuillez vous référer à la section "Diagnostic et analyse des défauts des roulements de moteur".

2. Dommages dus à un mauvais alignement pendant le processus d'installation. Si le roulement est installé de force avec un mauvais alignement par rapport à l'arbre pendant le montage, il risque d'être endommagé. À ce stade, il est conseillé de concevoir des dispositifs d'alignement appropriés pour assurer une installation simple tout en maintenant la précision de l'alignement.

3. Dans les systèmes multi-arbres, si un désalignement est constaté lors de l'inspection, il est nécessaire d'utiliser des instruments spécialisés pour ajuster et corriger l'alignement entre les arbres.