Les disciplines de lubrification des machines et d’analyse des vibrations sont toutes deux des éléments essentiels d’une culture axée sur la fiabilité. Elles nous permettent toutes deux de rester du côté gauche de la courbe vénérée des défaillances potentielles (P-F). Malheureusement, même à l’ère moderne, ces programmes existent souvent dans un état déconnecté, renonçant à la valeur réalisable grâce à leur union dans un écosystème de maintenance préventive et prédictive connecté. Cet article a pour objectif d’aborder la relation entre la lubrification et les vibrations, d’expliquer comment nous pouvons utiliser cette relation à notre avantage, tout en fournissant quelques points de réflexion pour réunir ces disciplines dans une conception cohérente.
La lubrification des machines englobe les pratiques visant à maintenir des conditions de lubrification adéquates dans les composants de la machine se déplaçant à proximité les uns des autres. Si une machine tourne, glisse ou pivote, il est probable qu'elle soit lubrifiée ou qu'elle soit dotée d'une surface d'usure conçue (par exemple, une bague). Le lubrifiant peut assurer la réduction de l'usure, le refroidissement, l'élimination des contaminants et la protection contre la pénétration de contaminants, selon la formulation et l'application. L'un des paramètres les plus importants d'un lubrifiant est la viscosité, une mesure de la résistance au mouvement ou à l'écoulement. La viscosité est liée à l'épaisseur du film lubrifiant, qui détermine en fin de compte la quantité de séparation entre les composants mobiles de la machine, et donc la friction entre eux. Le maintien d'un film fluide optimal est essentiel pour minimiser l'usure et les vibrations.
Tout professionnel expérimenté de la fiabilité peut attester de la corrélation entre l’état lubrifié d’une machine et ses indications détectables sur son état de santé : une machine mal lubrifiée fonctionnera généralement avec une température, un bruit et des vibrations plus élevés. Cette preuve anecdotique est corroborée par des études trouvées dans la littérature professionnelle. L’une de ces études, réalisée par Ripin et Yusof (2018), teste l’impact de l’épaisseur du film fluide dans les roulements à éléments roulants sur les niveaux de vibrations globaux. Selon l’étude, qu’il s’agisse d’un roulement non lubrifié ou d’un roulement lubrifié, les niveaux de vibrations diminuent au fil du temps au fur et à mesure que les roulements « s’usent ». Au fur et à mesure qu’un nouveau roulement accumule des heures de fonctionnement, les aspérités de surface à l’intérieur du roulement s’usent (c’est-à-dire se polissent), ce qui permet un contact plus fluide entre le chemin de roulement du roulement et ses éléments roulants. Cependant, cette diminution des vibrations est de courte durée, encore plus dans le roulement non lubrifié. L’étude montre que les niveaux de vibrations globaux augmentent si le film fluide n’est pas établi et maintenu dans une plage nominale une fois le « rodage » terminé. Comme prévu, le roulement lubrifié a également montré une rugosité de surface (un indicateur d'usure) nettement inférieure au fil du temps pendant les tests.
Étant donné que l’état du lubrifiant d’une machine est un indicateur avancé de sa durée de vie au fil du temps, il est important de comprendre comment l’analyse des vibrations peut fournir des informations dans le cadre d’un programme de surveillance continue. La signature vibratoire de l’équipement en fonctionnement peut être utilisée pour détecter les cas dans lesquels le film fluide fourni par le lubrifiant est perturbé ou sous-optimisé. La dégradation du lubrifiant présentera des indications dans la forme d’onde temporelle ou le spectre en raison d’un frottement élevé ou de la présence d’impacts. Des techniques spéciales telles que l’enveloppement haute fréquence (HFE) sont particulièrement utiles pour détecter de telles signatures. Lorsqu’elles sont détectées, l’analyste des vibrations peut alors communiquer à l’équipe de maintenance qu’une machine nécessite un réapprovisionnement en lubrifiant, un changement ou peut-être une enquête sur une distribution de lubrifiant incorrecte. Mieux encore, la fréquence de distribution du lubrifiant peut être ajustée en fonction des besoins de la machine. Cela est important car les besoins de lubrification d’une machine changent au fil du temps en raison de l’usure et des facteurs environnementaux, ce qui rend les stratégies purement basées sur le temps inefficaces.
Bien que l'analyse des vibrations puisse aider à optimiser les programmes de lubrification et à fournir une alerte précoce sur les problèmes de santé des machines, l'obtention d'une fiabilité élevée des actifs lubrifiés nécessite une approche plus robuste. Les plans de gestion des actifs de maintenance préventive (y compris la lubrification) et prédictive des machines doivent être élaborés à l'aide de méthodes formalisées telles que la maintenance centrée sur la fiabilité (RCM), l'analyse des modes de défaillance et de leurs effets (AMDE) ou l'optimisation de la maintenance préventive (PMO). Les résultats des méthodes susmentionnées nécessiteront l'inclusion de domaines d'expertise supplémentaires si des tâches de surveillance ou de maintenance exploitables sont souhaitées. En ce qui concerne les programmes de lubrification en particulier, il est fortement recommandé de respecter les directives de la norme 55.1 du Conseil international de lubrification des machines (ICML), qui couvre la conception des programmes, la formation, l'équipement, etc. En ce qui concerne les programmes d'analyse des vibrations, les sites doivent inclure les éléments suivants : une posture de surveillance appropriée (par exemple, en ligne ou périodique en fonction de la criticité de l'équipement) ; des analystes expérimentés et certifiés (catégorie 3 ou 4 ISO/ANST) ; une plate-forme permettant la notification, le diagnostic, la communication et la surveillance en temps opportun de l'état du programme et des actifs ; une évolutivité au niveau de l'entreprise. Le plus important est de lier ces stratégies et ces programmes, de partager les connaissances et de soutenir l’amélioration continue de la santé des actifs.
Les machines ne durent pas éternellement, mais leur durée de vie peut souvent être mieux alignée avec les objectifs commerciaux en administrant des programmes de maintenance et de surveillance efficaces. Dans cet esprit, deux voies courantes pour prolonger la durée de vie sont la lubrification et la surveillance des vibrations. Une lubrification incorrecte entraîne des vibrations par la dégradation du film fluide et le contact de surface qui en résulte. Si elles ne sont pas détectées et diagnostiquées, de telles conditions peuvent empêcher une intervention rapide dans le développement ultérieur le long de la courbe P-F, c'est-à-dire se déplacer vers le côté droit redouté de la courbe. La meilleure approche pour maintenir un niveau élevé de santé des machines est celle qui associe les meilleures pratiques de lubrification et de surveillance des vibrations, plutôt que de les laisser fonctionner comme des programmes cloisonnés.
RéférencesRipin, Z. M., & Yusof, N. (2018). L'effet de la lubrification sur la vibration des roulements à rouleaux.Web de conférences MATEC,217.doi:https://doi.org/10.1051/matecconf/201821701004