Analyse des vibrations de torsion

Une fois les vibrations de torsion mesurées, c'est l'analyse qui apporte la véritable valeur ajoutée : elle permet de transformer un signal de vitesse de rotation en une image claire de l'origine des vibrations, de leur intensité et du moment où elles deviennent dangereuses. Cette page explique les concepts fondamentaux qui sous-tendent l'analyse des vibrations de torsion, ainsi que les schémas sur lesquels s'appuient les ingénieurs pour interpréter les résultats.

De « Speed Signal » à « Insight »

Une courbe brute de vitesse de rotation est déjà révélatrice. Lors d’une mise en puissance d’un moteur, par exemple, la vitesse moyenne augmente régulièrement — mais si l’on zoome sur un court intervalle de temps, le signal révèle des oscillations rapides superposées à cette montée régulière. Ces oscillations correspondent aux vibrations de torsion elles-mêmes, et elles doivent être séparées de la tendance de la vitesse moyenne avant de pouvoir être interprétées.

C’est là qu’interviennent l’analyse d’ordre et le traitement spectral.

Comprendre les ordres de torsion

Un ordre de torsion est un multiple de la fréquence de rotation fondamentale, et c’est l’outil principal permettant de remonter à la cause mécanique d’une vibration. La relation est simple :

Fréquence (Hz) = (n° d’ordre × tr/min) / 60

Par exemple, un arbre tournant à 600 tr/min (10 Hz) présentant une vibration à 20 Hz correspond à une vibration de torsion de deuxième ordre. Dans un moteur à 4 cylindres, cet ordre du deuxième ordre coïncide généralement avec les phases d’allumage, ce qui en fait une signature diagnostique clé. Comme les impulsions de combustion réelles ne sont pas parfaitement sinusoïdales, des harmoniques supérieures apparaissent parallèlement à l’ordre fondamental ; c’est pourquoi une analyse spectrale précise est essentielle pour interpréter correctement la dynamique des moteurs multicylindres.

Principaux diagrammes utilisés dans l’analyse des vibrations de torsion

Les diagrammes en cascade représentent l’amplitude en fonction de l’ordre et de la vitesse de rotation dans une vue en 3D, ce qui permet de visualiser facilement comment les composantes de vibration augmentent ou diminuent en fonction des variations de vitesse.

Les diagrammes de contour présentent les mêmes informations qu’une carte thermique en 2D — la vitesse sur un axe, l’ordre sur l’autre, et la couleur représentant l’amplitude — ce qui constitue souvent le moyen le plus rapide de repérer d’un seul coup d’œil les ordres problématiques.

Les diagrammes de Campbell tracent les lignes d’ordre (fréquence en fonction de la vitesse) ainsi que les fréquences propres de la structure. Chaque fois qu’une ligne d’ordre croise une ligne de fréquence propre, une résonance est possible — ces points de croisement sont précisément ce que les ingénieurs doivent identifier et éviter.

Ensemble, ces visualisations permettent aux ingénieurs d’isoler les ordres de torsion qui contribuent le plus au bruit ou aux vibrations et de prendre des mesures ciblées — ajout d’amortisseurs, rééquilibrage des composants ou ajustement des plages de fonctionnement — pour protéger le système.

Pourquoi les ordres de torsion sont-ils importants dans l’analyse NVH ?

L’analyse des ordres de torsion est un outil central dans les travaux NVH (bruit, vibrations, rugosité) car elle relie directement les vibrations rotationnelles aux symptômes acoustiques et mécaniques — vibrations du volant, bruit de la transmission, sifflement des vitesses ou cliquetis de l’embrayage. Identifier l’ordre responsable permet aux ingénieurs d’isoler la fréquence problématique et d’intervenir avec précision, plutôt que de se livrer à des conjectures.

Analyse dans le domaine angulaire vs analyse dans le domaine temporel

L’analyse NVH classique est généralement basée sur le temps. L’analyse des vibrations de torsion tire plutôt parti d’une approche basée sur l’angle : elle utilise des compteurs haute résolution (de l’ordre du gigahertz) pour capturer directement les données de position angulaire. Cette approche offre des résultats très précis et un traitement FFT rapide, grâce à des fichiers de données de mesure plus légers — et elle corrige naturellement les artefacts tels que les joints bout à bout du ruban zébré ou les repères sur les dents d’engrenage, où un seul repère manquant ou doublé fausserait autrement toutes les mesures suivantes.

Ce qu'une analyse des vibrations de torsion doit permettre d'obtenir

Une analyse approfondie comprend généralement :

L'identification des ordres de torsion dominants et de leurs sources

Des diagrammes en cascade, de contour et de Campbell sur toute la plage de vitesses de fonctionnement

Détection des croisements de résonance et des vitesses critiques

Des recommandations concernant l'équilibrage, l'amortissement ou des modifications de conception si nécessaire

Faites appel à une analyse experte des vibrations de torsion

Pour interpréter correctement les spectres d’ordres, il faut à la fois une chaîne de mesure adaptée et une solide expérience en ingénierie : confondre un harmonique avec un ordre fondamental (ou inversement) peut orienter le dépannage dans une direction totalement erronée.

Les ingénieurs de ROTEC associent des mesures angulaires haute résolution à des décennies d’expérience dans des domaines tels que les moteurs, les turbines, les groupes motopropulseurs de véhicules électriques et les réducteurs éoliens. Demandez une analyse des vibrations de torsion pour votre application ou découvrez-en davantage sur les techniques de mesure qui sous-tendent ces données.

#Foire aux questions

Foire aux questions

Vous avez une question ? Nous sommes là pour vous aider.

À quoi ressemble la solution ROTEC pour l'analyse de la rotation et que signifie « RAS » ?

Le système d'analyse rotationnelle (RAS) de ROTEC est utilisé depuis plus de 30 ans par des professionnels des secteurs de la construction mécanique, de l'automobile, de la production d'énergie et du sport automobile pour analyser de manière exhaustive les composants rotatifs.

Grâce à sa méthode de mesure unique, qui utilise une carte de comptage à 12,3 GHz et une approche strictement angulaire pour la détection et l'analyse de la vitesse de rotation, le système RAS offre à ses utilisateurs un avantage inégalé.

ROTEC propose non seulement des capteurs de vitesse optiques et magnétiques, y compris des adaptateurs de conditionnement de signal, mais aussi le système de mesure modulaire RASdelta ainsi qu’un logiciel spécialisé et convivial pour la mesure et l’analyse. Cela permet de bénéficier d’une solution complète provenant d’un seul et même fournisseur. Les produits de technologie de mesure ROTEC sont parfaitement harmonisés et fournissent des résultats pertinents en très peu de temps après une mise en place simple de la chaîne de mesure.

Grâce à l’approche de la mesure de vitesse basée sur l’angle, les problèmes tels que les vibrations des capteurs peuvent être détectés dès la première mesure et corrigés immédiatement. Cela permet d’éviter efficacement les mesures erronées et coûteuses.

Notre équipe d’experts chez ROTEC ENGINEERING, composée d’utilisateurs de longue date, se fera un plaisir de vous aider à relever les défis les plus complexes.

Existe-t-il des options permettant de personnaliser les systèmes de mesure et les logiciels ?

Le frontal ROTEC RASdelta est un système de mesure modulaire polyvalent pouvant être configuré individuellement avec 8 ou 16 cartes de mesure afin de répondre à vos besoins spécifiques en matière de mesure.

Notre logiciel RAS vous offre un système modulaire complet pour l'analyse de composants rotatifs et de systèmes complexes. Il s'agit d'un outil efficace destiné aux ingénieurs en mécanique qui ne nécessite aucune connaissance en programmation pour effectuer des mesures ou des analyses.

Si vous avez des questions spécifiques en matière de métrologie, notre équipe de consultants expérimentés de ROTEC ENGINEERING se fera un plaisir de vous aider.

ROTEC propose-t-elle d'autres services en plus des systèmes de mesure, par exemple des conseils sur mesure ou un accompagnement de projet ?

ROTEC propose non seulement des capteurs de vitesse, des systèmes de traitement des signaux, des systèmes de mesure (DAQ) et des logiciels de mesure et d'analyse, mais également des services d'ingénierie et de conseil.

Nos prestations comprennent la conception de points de mesure en CAO, l'usinage mécanique des composants, la mise en œuvre et l'étalonnage des capteurs, la réalisation des tâches de mesure et l'analyse des résultats conformément aux exigences de nos clients, y compris la présentation des résultats. L'équipe ROTEC ENGINEERING peut également prendre en charge des sous-projets dans le cadre de l'accompagnement de projets.

Existe-t-il une formation ou une assistance technique pour la mise en service et l'intégration des systèmes de mesure ?

Outre notre semaine annuelle de formation ROTEC, dispensée en allemand et en anglais, nous proposons également des formations sur mesure destinées aux utilisateurs. Ces formations sont spécialement adaptées à votre utilisation spécifique du système de mesure ROTEC et comprennent, outre les bases théoriques et une présentation détaillée du logiciel, des démonstrations pratiques de mesures réalisées dans votre environnement. Cela garantit que les futurs utilisateurs soient parfaitement préparés à votre application spécifique.

De plus, nous sommes ravis de vous accompagner lors de la mise en service de nouveaux systèmes de mesure afin que vous puissiez vous familiariser le plus rapidement possible avec les paramètres et les possibilités du logiciel RAS.

Comment l'accompagnement est-il assuré et existe-t-il des solutions d'auto-assistance ?

Outre notre équipe commerciale et d'assistance basée à Munich, qui dessert directement le marché d'Europe centrale depuis ce site, ROTEC collabore également avec des partenaires locaux sur de nombreux marchés internationaux. Ces partenaires accompagnent les utilisateurs locaux pour toutes les questions relatives à la technologie de mesure ROTEC, à l'assistance de premier niveau et aux demandes commerciales, grâce à un personnel qualifié.

Nos clients du monde entier apprécient la proximité de nos équipes commerciales et d'assistance, car cela nous permet de garantir une assistance efficace, même pour les questions ponctuelles.

Outre le contact personnel, ROTEC propose également une base de connaissances complète pour l'auto-assistance. N'hésitez pas à vous inscrire à notre base de connaissances pour obtenir des informations détaillées sur la mesure et l'analyse des vibrations de torsion, des erreurs de transmission et des systèmes de vannes, entre autres.