Dégradation/usure de l'accouplement

Introduction

Les accouplements sont des composants utilisés pour relier des arbres individuels ensemble à des fins de transmission de puissance. Ils permettent à plusieurs composants de fonctionner comme un système et offrent un moyen de simplifier le processus de démontage pour isoler ou remplacer des composants individuels. Ils sont souvent problématiques en raison de la complexité de l'alignement de plusieurs composants et également parce qu'ils sont généralement recouverts d'une protection et souvent ignorés.

Types d'accouplements

Les accouplements sont disponibles dans une grande variété de types pour s'adapter aux différentes applications. Ils sont généralement divisés en 2 catégories principales qui sont les accouplements rigides et les accouplements flexibles. Les accouplements rigides sont utilisés lorsqu'un alignement précis entre les 2 arbres est requis et qu'il y a peu ou pas de mouvement relatif entre les arbres. Les accouplements flexibles sont utilisés lorsqu'un certain mouvement relatif entre les arbres est requis. Les accouplements flexibles ont une tolérance plus large pour l'alignement entre les arbres.

Le choix de l'accouplement est un élément essentiel à prendre en compte pour garantir la fiabilité d'un équipement rotatif. Il s'agit d'éviter une défaillance prématurée de l'accouplement et de garantir que les roulements des composants à assembler ne subissent pas de contraintes excessives. Les principaux éléments à prendre en compte sont les suivants :

• Exigences de couple maximal
• Force de rappel - La force nécessaire pour désaligner l'accouplement
• Tolérances de désalignement
• Si l'accouplement doit être à couple limité pour la protection

Le tableau ci-dessous présente certaines des caractéristiques des accouplements les plus courants :

Comme mentionné précédemment, il existe une large gamme de raccords disponibles sur le marché pour s'adapter aux différentes applications afin de garantir la fiabilité du système. Si la dégradation du raccord est un mode de défaillance courant pour un équipement correctement aligné, il est probable que le choix du raccord soit incorrect.

Détection de la dégradation du couplage

L'une des méthodes les plus efficaces pour prévenir et identifier la dégradation de l'accouplement est l'analyse des vibrations. La signature vibratoire de l'usure de l'accouplement est similaire à celle du désalignement. Il est également vrai que le désalignement est la principale cause de l'usure de l'accouplement. Cela est dû au mouvement relatif entre les arbres lorsqu'ils tournent, ce qui crée une contrainte cyclique sur l'accouplement.

L'usure de l'accouplement est détectée par une augmentation des amplitudes de vibration aux harmoniques de la fréquence de fonctionnement. Lorsque cette augmentation commence à apparaître à 3x, 4x et 5x la vitesse de l'arbre, cela indique généralement que l'accouplement commence à tomber en panne. Vous trouverez ci-dessous un exemple de cette signature :

Une autre méthode efficace pour identifier l'usure de l'accouplement consiste à utiliser un stroboscope. Un stroboscope émet un flash lumineux et permet d'ajuster la synchronisation du flash en fonction de la vitesse de rotation de l'accouplement. Cela donne l'impression que l'accouplement ne tourne pas et permet de procéder à une inspection visuelle. Un lien vers une vidéo montrant ce processus est fourni à la fin de cet article.

Causes fondamentales de l’usure des accouplements

Le désalignement est de loin la cause la plus courante de la dégradation des accouplements. Cela est vrai pour presque tous les accouplements. Dans le cas d'un accouplement rigide ou d'un accouplement avec une force de rappel élevée, le désalignement peut également provoquer une défaillance prématurée des roulements. Les autres causes de la dégradation des accouplements sont énumérées ci-dessous :

• Surcharge : L'utilisation d'un équipement au-delà de sa capacité nominale peut entraîner une surcharge de l'accouplement. Cela peut entraîner une rupture par fatigue, un cisaillement des fixations et une déformation des éléments d'accouplement. Les charges d'impact et de choc en sont une cause bien connue.
• Lubrification insuffisante : une lubrification inadéquate des composants de l'accouplement peut entraîner une augmentation des frottements et de l'usure. La lubrification est essentielle pour réduire la chaleur de frottement et prévenir la corrosion.
• Corrosion : La corrosion peut survenir en raison d'une exposition à l'humidité, à des produits chimiques ou à des facteurs environnementaux. Elle fragilise le matériau et peut entraîner une dégradation du couplage, voire une défaillance catastrophique.
• Fatigue du matériau : le chargement et le déchargement cycliques répétés de l'accouplement peuvent provoquer une fatigue du matériau, entraînant des fissures et des défaillances au fil du temps.
• Vibrations excessives : les vibrations dans l'équipement peuvent accélérer la détérioration de l'accouplement. Des niveaux élevés de vibrations peuvent provoquer des frottements, de la fatigue et une concentration de contraintes dans les composants de l'accouplement.
• Cyclisme thermique : des changements rapides de température peuvent entraîner un cyclage thermique de l'accouplement, entraînant une dilatation et une contraction différentielles des éléments de l'accouplement. Cela peut provoquer des contraintes et des déformations, pouvant finalement conduire à une défaillance.
• Installation incorrecte : des pratiques d'installation incorrectes, telles qu'un serrage incorrect des fixations ou un mauvais alignement de l'accouplement, peuvent introduire des concentrations de contraintes et entraîner une défaillance prématurée. Un élément essentiel à prendre en compte ici est un ajustement serré de l'accouplement sur l'arbre.
• Contamination : la présence de contaminants, tels que de la saleté, des débris ou des particules étrangères, dans l'accouplement peut provoquer une usure abrasive et endommager les surfaces de l'accouplement. Ceci est particulièrement critique pour les accouplements à engrenages.
• Vieillissement : Au fil du temps, les matériaux peuvent se dégrader et perdre leurs propriétés d'origine. Le vieillissement peut rendre les composants d'accouplement plus sensibles aux pannes. Cela est particulièrement vrai pour les accouplements qui utilisent des inserts non métalliques.

Résumé

Les accouplements sont des composants relativement simples qui posent souvent problème. Le processus d'alignement d'arbres séparés et d'installation d'un accouplement nécessite une bonne compréhension des tolérances géométriques et une attention aux détails qui peuvent être difficiles à obtenir sur le terrain. Ces aspects, ainsi que la protection qui rend souvent les inspections des accouplements difficiles, sont la principale raison pour laquelle les accouplements échouent.

La surveillance de l'état élimine pratiquement ce problème en fournissant des données continues sur la plupart des variables qui provoquent l'usure d'un accouplement. En surveillant à la fois les vibrations et la température des roulements à proximité de l'accouplement, les causes de dégradation les plus courantes de l'accouplement peuvent être identifiées et corrigées, ce qui se traduit par des actifs plus fiables et des coûts de maintenance réduits.

Vidéo d'inspection visuelle du couplage 👇