Dans le domaine de la fabrication mécanique, les vibrations sont traquées puis étudiées afin de corriger leurs impacts négatifs sur leur environnement immédiat. Dans cette étude, les composantes et les paramètres de ces vibrations sont déterminées puis analysées. Un appareil de mesure vibratoire est mis en œuvre pour cela et le résultat de l’analyse va permettre de prendre des mesures comme l’isolation ou la suppression des vibrations parasitaires.
Définition de la vibration en mécanique
Est considéré comme vibration tout mouvement d’oscillation autour d’une position de référence et caractérisé par une amplitude, une vitesse et un déplacement. Le nombre de fois où le cycle d’oscillation se répète pendant une période de 1 seconde est la fréquence de la vibration. Elle est mesurée en Hertz (Hz). Le mouvement peut comprendre une seule ou plusieurs oscillations. Les composantes de ce mouvement témoignent de l’unicité ou de la pluralité des sources de vibration. Leur mise en exergue se fait au moyen d’un appareil comme l’accéléromètre qui est conçu pour la mesure vibratoire et l’analyse du spectrogramme de fréquences qui va en sortir. En abscisse apparaîtront le temps et la fréquence tandis qu’en ordonnée les amplitudes des différentes composantes de l’oscillation. En mécanique de conception de machines, les vibrations parasitaires sont sources de bruits et de dégradations et il convient de les isoler, atténuer, voire éliminer.
Mesure vibratoire et quantification
Pour analyser une vibration donnée, on se sert d’un capteur-analyseur de vibrations comme le vibromètre ou l’accéléromètre. Un tel appareil procède à la conversion des mouvements en des signaux électriques qui vont être ensuite affichés sur un écran 2D. L’amplitude des vibrations va apparaître sur les coordonnées verticales et la fréquence qui est lié au temps s’affichera sur les coordonnées horizontales. Les composantes d’un signal vont avoir chacune leurs sinusoïdes que l’opérateur va étudier selon la forme et le comportement. Il le fait en se référant au déplacement qui se mesure en m, en mm ou en µm, à la vitesse de ce déplacement qui se mesure en m/s ou en mm/s et à l’accélération qui se mesure en m/s2 ou en mm/s2. Il va se dégager du spectre de fréquences une valeur de crête, une valeur crête à crête, une valeur efficace et une valeur moyenne rectifiée. L’opérateur s’en servira suivant les besoins de son analyse.
Analyse des paramètres vibratoires
Les paramètres à considérer dans une vibration sont le déplacement, la vitesse et l’accélération. Pour un signal comportant plusieurs sinusoïdes de différentes fréquences, la mesure vibratoire se fait sur une large bande de fréquence et donc le choix du paramètre d’analyse importe beaucoup. Sur une bande étroite, il convient de considérer le paramètre qui dégage le plus plat des spectrogrammes de fréquences, c’est-à-dire soit le paramètre de vitesse soit le paramètre d’accélération. Pour évaluer efficacement la sévérité d’une vibration sur une machine tournante, la mesure sera préférablement faite sur une plage comprise entre 10 Hz et 1 MHz. Quand on veut évaluer les vibrations dues aux petits jeux entre les éléments d’une machine, il faut prendre en compte le déplacement vibratoire car il permet de mettre en évidence le déséquilibre existant dans les pièces.
Conclusion
Pour obtenir les caractéristiques d’une vibration ou d’un ensemble de vibrations émises par des pièces mécaniques rotatives ou alternatives, on réalise une capture au moyen d’un analyseur de vibration qu’on choisit en veillant à ce que la gamme de fréquences de l’appareil inclut celle qui intéresse l’étude à réaliser.
