Précision dans la mesure de l'impédance des roulements

L'industrie manufacturière est en train de changer avec les nouvelles technologies. Une grande partie de ce changement-souvent appelée Industrie 4.0-se concentre sur le fait de rendre les processus plus efficaces. Un domaine où c'est particulièrement important, c'est de garder les machines en bon état de marche. Spécifiquement, on doit surveiller comment des pièces comme les roulements fonctionnent. Les roulements sont partout et sont cruciaux pour que les machines fonctionnent correctement. Si un roulement tombe en panne, ça peut causer des problèmes majeurs, y compris des pannes de machines.

Pour éviter ces pannes, il est important de rassembler des données fiables sur les roulements. Une façon de faire ça, c'est de regarder une propriété appelée impédance électrique, qui nous donne des infos sur l'état d'un roulement. Vérifier régulièrement l'impédance peut aider à détecter des problèmes avant qu'ils ne mènent à une panne. Une méthode appelée le pont de Wheatstone AC est suggérée pour mesurer avec précision l'impédance, surtout pour les roulements qui fonctionnent dans des conditions spécifiques.

#Mesurer l'impédance dans les roulements à rouleaux

Les roulements à rouleaux sont des pièces essentielles dans beaucoup de machines. Ils supportent des charges et permettent un mouvement fluide. Malheureusement, ils sont sujets à des pannes, ce qui peut représenter près de 20 % des pannes de machines. Avec la montée en puissance des véhicules électriques, un autre souci avec les roulements se pose : les dommages causés par des courants électriques. Mesurer l'impédance électrique peut donner des infos sur la santé de ces roulements.

Savoir l'état d'un roulement aide à éviter des pannes inattendues. Des recherches montrent que mesurer l'impédance peut aider à détecter l'usure, comme le piquetage, qui est un problème courant dans les roulements. Même s'il existe plusieurs méthodes pour mesurer l'impédance, certaines sont meilleures que d'autres.

#Comportement électrique des contacts roulants

Le comportement électrique des contacts roulants dépend de la quantité de Lubrification présente. Quand il n'y a pas de lubrification, les éléments roulants touchent directement les pistes, créant de la résistance. Cependant, avec la lubrification, un effet de condensateur entre en jeu, qui peut changer selon la qualité de la lubrification. Si la lubrification est trop fine, ça peut provoquer des courants électriques nuisibles qui pourraient endommager le roulement.

Dans un roulement bien lubrifié, l'impédance est composée à la fois de résistance et de capacité. Comprendre comment ces composants fonctionnent ensemble est crucial pour utiliser les roulements comme capteurs pour surveiller leur propre état.

#Méthodes de mesure de l'impédance

Différentes méthodes peuvent mesurer l'impédance des roulements à rouleaux ou d'autres équipements. Voici les principales méthodes utilisées actuellement :

#Détection de courbe de charge

Cette méthode utilise un courant direct pour évaluer l'épaisseur de lubrification. Un courant connu est envoyé à travers le roulement, et le temps qu'il faut pour atteindre une certaine tension est mesuré. Cependant, si des contacts métalliques sont présents, cette méthode peut provoquer des courants de rupture, ce qui la rend inadaptée à un suivi à long terme.

#Mesure de courant et de tension

Cette méthode repose sur la loi d'Ohm. Elle mesure la tension et le courant à travers le roulement pour calculer l'impédance. Elle fonctionne mieux pour des impédances plus élevées. Cependant, elle a des limites si la résistance interne de l'appareil de mesure est inférieure à l'impédance mesurée.

#Comparaison de tension

Cette méthode utilise une impédance de référence pour minimiser les erreurs de mesure. En comparant les tensions sur l'impédance de référence et la tension du générateur, elle peut calculer l'impédance inconnue. Cette technique est bénéfique car elle peut réduire les erreurs systématiques. Cependant, elle nécessite une sélection soignée de l'impédance de référence pour correspondre à celle observée.

#Pont de mesure

Un pont de mesure peut utiliser à la fois des signaux de courant direct et alternatif. Il nécessite des impédances de référence connues pour trouver l'impédance inconnue. Cette méthode est robuste et sensible aux influences environnementales. Un pont de Wheatstone AC est un exemple spécifique qui convient bien à la mesure de l'impédance dans des applications réelles.

#Comparaison des méthodes de mesure

Quand on choisit une méthode pour mesurer l'impédance dans les roulements, il est essentiel de considérer les conditions opérationnelles du roulement. Certaines méthodes, comme la détection de courbe de charge, peuvent causer des dommages et ne sont pas adaptées. La méthode de mesure de courant et de tension a des restrictions basées sur la résistance. La méthode de comparaison de tension peut être utilisée dans des cas spécifiques, mais le pont de Wheatstone AC semble être la meilleure option en général grâce à sa fiabilité dans diverses conditions.

#Application du pont de Wheatstone AC

Le pont de Wheatstone AC est utilisé pour mesurer l'impédance dans divers montages. Les tests d'application incluent l'examen de la manière dont cette méthode de mesure peut efficacement surveiller l'état des roulements au fil du temps.

#Banc d'essai de roulements à rouleaux

Un montage expérimental se compose de plusieurs chambres d'essai pour les roulements à rouleaux. Chaque chambre peut charger les roulements de différentes manières. Des capteurs sont placés pour surveiller à la fois la température et les vibrations dans chaque chambre. Ce montage aide à observer les roulements dans différents scénarios de lubrification et de charges.

#Test de contact unique

Un test spécifique implique de mesurer l'impédance d'un unique roulement à billes en acier. En remplaçant une bille en céramique par une bille en acier, l'impédance peut être mesurée sous charge. À mesure que la bille roule, la distance entre la bille et la voie change, ce qui affecte la capacité. Cette méthode aide à comprendre comment l'état du roulement et la charge s'influencent mutuellement.

#Test de fatigue

Des tests de fatigue sont réalisés en utilisant deux types de roulements sous des conditions de charge spécifiques. En appliquant différentes charges à une vitesse constante, les chercheurs peuvent observer comment les signaux d'impédance changent à mesure que le roulement approche de la panne. Cela peut aider à déterminer combien de temps le roulement peut durer dans des conditions spécifiques.

#Résultats et observations

Les résultats des tests montrent que les mesures d'impédance peuvent détecter trois phases distinctes dans le cycle de vie d'un roulement : la phase de rodage, la phase d'opération normale, et la phase de panne. Ces phases peuvent être distinguées en analysant les données d'impédance au fil du temps.

Les signaux générés durant ces tests montrent un comportement cohérent sous des conditions similaires. Les changements d'impédance fournissent des signes clairs d'usure, permettant de distinguer l'opération normale d'une éventuelle panne.

#Rassembler des données pour la surveillance de l'état

Surveiller l'état des roulements par le biais de mesures d'impédance a des avantages significatifs. En analysant les données d'impédance, il devient possible d'identifier différentes phases d'utilisation des roulements. Cette connaissance peut prévenir des pannes inattendues et prolonger la durée de vie de l'équipement.

#Influences environnementales sur les mesures

Lors de la mesure de l'impédance, divers facteurs environnementaux peuvent interférer avec des lectures précises. Cela inclut les vibrations sonores, les interférences électriques et les changements de température. Connaître ces variables aide à améliorer la précision et la fiabilité des mesures.

#Gestion des variables de perturbation

Comprendre les perturbations potentielles dans le système de mesure est crucial. Le montage d'essai est conçu pour minimiser ces perturbations autant que possible. Cela inclut l'utilisation d'un blindage adéquat pour les composants électriques et s'assurer que le montage est isolé des vibrations et du bruit des systèmes voisins.

#Conclusion

En résumé, l'étude se concentre sur l'amélioration des conditions de mesure de l'impédance dans les roulements à rouleaux pour surveiller efficacement leur santé. En testant différentes méthodes, le pont de Wheatstone AC a été choisi pour sa fiabilité et sa précision dans diverses conditions.

Surveiller l'impédance peut améliorer considérablement les systèmes de surveillance de l'état, aidant à prévenir les pannes avant qu'elles ne se produisent. Grâce à un design et des tests soigneux, le pont de Wheatstone AC s'avère être un outil précieux pour garantir le bon fonctionnement des roulements à rouleaux dans de nombreuses applications.

L'effort continu pour affiner les techniques de mesure contribuera encore à l'efficacité dans les processus de fabrication et de maintenance, conduisant finalement à des coûts plus bas et à une meilleure fiabilité des machines.