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Vibrations périodiques d’un arbre à cardan sur crible minier : vérifier le calage, les angles de travail et l’usure des croisillons
Un crible vibrant entraîné par un accouplement à cardan se met à vibrer au rythme de la vitesse, et l’arbre à cardan est le premier suspect. Parfois à raison : un mauvais calage des fourches, des angles de travail inégaux ou des croisillons usés provoquent tous des vibrations liées à la vitesse. Mais un crible est par conception une machine qui vibre, et bien des arbres ont été remplacés alors que la cause venait de l’excitateur, des ressorts ou de la charpente. Voici l’ordre de diagnostic que nous conseillons avant de commander des pièces.
Causes de vibration d’un arbre à cardan : vérifier d’abord que c’est bien l’arbre
Commencez par relier la vibration à une vitesse. Mesurez sur les paliers du moteur et de l’excitateur, pas seulement sur la caisse du crible, et comparez la fréquence dominante avec la vitesse de l’arbre à cardan. Avec un excitateur entraîné en direct, la vibration de travail du crible tourne à la vitesse de l’arbre, donc un pic à une fois par tour ne prouve pas grand-chose à lui seul. Le tableau donne un point de départ.
| Ce que vous observez | Où regarder d’abord |
|---|---|
| Composante forte à deux fois par tour, pire quand l’angle augmente | Calage des fourches ou angles de travail inégaux |
| Composante à une fois par tour qui croît avec la vitesse | Balourd, tube faussé, voile de bride |
| Chocs au démarrage, à l’arrêt ou aux variations de charge | Croisillons usés, jeu dans les cannelures, boulons de bride desserrés |
| Fortes oscillations quand le crible traverse sa résonance au démarrage ou à l’arrêt | Transitoire normal, tant que la coulisse ne vient pas en butée |
| Vibration qui persiste arbre désaccouplé, moteur seul en marche | Moteur, châssis ou machines voisines |
Exemple typique : un crible sur variateur ne tourne mal que dans une plage de vitesse. Avant d’accuser les cardans, vérifiez si le châssis ou une machine voisine résonne dans cette plage ; si la vibration suit la structure plutôt que l’arbre, des croisillons neufs n’y changeront rien.
Contrôler les angles de travail, le calage des fourches et la position de montage
Un joint de cardan seul, sous angle, ne transmet pas une vitesse uniforme : le côté entraîné accélère et ralentit deux fois par tour, d’autant plus que l’angle est grand. Un arbre à deux joints ne compense cet effet que si les deux angles de travail sont égaux et que les fourches de l’arbre intermédiaire sont dans le même plan. Si l’une des conditions manque, le côté entraîné subit une fluctuation de vitesse qui se traduit par des vibrations et une charge supplémentaire sur les paliers.
Mesurez les deux angles en position montée, à l’arrêt et si possible en marche, car la caisse du crible bouge sur ses ressorts et l’angle côté excitateur bouge avec elle. Vérifiez que le montage est un vrai montage en Z (arbres d’entrée et de sortie parallèles) ou en W (arbres inclinés symétriquement) avec des angles égaux, et qu’un éventuel angle composé est compensé comme le prévoit le fabricant de l’arbre. Notre liste de contrôle de l’angle de travail des accouplements à cardan détaille la mesure.
Passez ensuite au calage. La plupart des arbres portent des repères sur le moyeu cannelé et l’arbre cannelé, et après une intervention il est facile de les remonter décalés de quelques dents. Si les repères ont disparu, visez le long de l’arbre et comparez les deux fourches intérieures avant de conclure.
Inspecter croisillons, joints d’étanchéité, coulisse et boulons de bride
Consignez l’entraînement, tournez l’arbre à la main et demandez à quelqu’un d’observer chaque joint. Un jeu radial ou axial, des roulements à aiguilles qui accrochent, de la rouille aux lèvres d’étanchéité ou de la poussière derrière les joints indiquent un croisillon en fin de vie. Les roulements de croisillon ne font qu’osciller dans la plage de l’angle de travail : sous un angle très faible, les aiguilles roulent à peine et la vibration du crible peut marquer les pistes.
Graissez chaque roulement selon le programme du fabricant jusqu’à ce que de la graisse neuve sorte à tous les joints, sauf si les croisillons sont graissés à vie. Contrôlez la coulisse cannelée : usure, rouille de contact, zones sèches ; une coulisse qui se bloque sous couple ne suit plus le mouvement du crible et renvoie des efforts axiaux dans les joints et les paliers de l’excitateur.
Terminez par les boulons et les faces de bride. Des boulons desserrés laissent la bride glisser sur son centrage, ce qui ressemble exactement à un balourd, et des traces de fretting sur les faces montrent que c’est déjà arrivé. Remplacez les boulons allongés et serrez au couple prescrit.
Longueur, course de coulisse, équilibrage et vitesse critique
Un arbre sur crible doit suivre la caisse, la longueur montée doit donc laisser de la course dans les deux sens. Si la coulisse vient en butée quand le crible traverse sa résonance au démarrage ou à l’arrêt, vous entendez un choc sourd ; si elle sort trop, l’engagement est court et l’usure s’accélère. Comparez la longueur montée aux longueurs mini et maxi de l’arbre avant de juger les joints.
Le balourd apparaît surtout à une fois par tour et augmente avec la vitesse. Un tube faussé, une masse d’équilibrage perdue, de la matière collée sur le tube ou une bride remontée excentrée en sont des causes, et une coulisse usée ajoute du jeu qui laisse le tube tourner en orbite. Si l’arbre a été réparé, demandez s’il a été rééquilibré en ensemble ensuite.
Un arbre long et fin à vitesse élevée peut tourner près de sa vitesse critique de flexion, où le moindre balourd est fortement amplifié. Si la vibration monte brusquement dans une plage de vitesse étroite puis retombe au-delà, pensez à la vitesse critique. Le remède est en général un arbre plus court, un tube plus gros ou un palier intermédiaire, pas des croisillons neufs.
Remplacer les croisillons ou tout l’arbre ?
Ne remplacez que les croisillons quand les roulements sont usés mais que les alésages des fourches sont ronds et intacts, que la coulisse est dans les tolérances et que le tube est droit. Remplacez ou reconditionnez l’arbre complet si les alésages sont ovalisés, si le jeu des cannelures est important, si le tube est faussé ou si les croisillons lâchent prématurément à répétition, signe en général que l’angle, la longueur ou l’équilibrage n’ont jamais été bons.
Pour un devis de réparation ou de remplacement, plus les données sont complètes, moins il y a d’allers-retours. Envoyez-nous :
- Longueur totale : montée, mini (comprimée) et maxi (allongée)
- Brides de raccordement : diamètre extérieur, entraxe de perçage, nombre et taille des boulons, centrage et éventuelle clavette frontale
- Angles de travail aux deux extrémités, à l’arrêt et en marche
- Vitesse, puissance moteur et couple transmis
- Photos de la plaque signalétique, des deux joints, de la coulisse et des dommages
- Une description ou une vidéo du moment où la vibration apparaît
Notre accouplement à cardan est proposé en série SWC, de SWC100 à SWC620 en 14 tailles, avec un couple nominal Tn de 1,25 à 1000 kN·m sur l’ensemble de la série. Avant de choisir une taille, nous vérifions le couple, la vitesse, le diamètre d’arbre, la rainure de clavette, le facteur de service, le désalignement et l’environnement de travail ; si votre entraînement sort de cette plage, nous vous le dirons plutôt que de forcer un choix.
FAQ
L’équilibrage supprime-t-il une vibration à deux fois par tour ?
En général non. Cette composante vient d’angles inégaux ou d’un mauvais calage, donc de la géométrie, et l’équilibrage ne change pas la géométrie. Corrigez d’abord angles et calage, puis équilibrez s’il reste une composante à une fois par tour.
Comment vérifier le calage si les repères ont disparu ?
Visez le long de l’arbre : dans un montage standard en Z ou en W, les deux fourches de l’arbre intermédiaire doivent être dans le même plan, sauf si le fabricant a prévu un décalage pour compenser un angle composé. Si ce n’est pas le cas, séparez la coulisse, tournez-la jusqu’à aligner les fourches et repérez les deux pièces avant de remonter.
Pourquoi les croisillons neufs s’usent-ils si vite sur notre crible ?
Des défaillances précoces répétées indiquent une cause extérieure au croisillon : angles trop grands ou inégaux, coulisse qui se bloque et renvoie un effort axial dans les roulements, graissage oublié ou poussière entrée par des joints abîmés. Changer les croisillons sans corriger cela ne fait que remettre le compteur à zéro.
Si votre crible continue de vibrer et que vous voulez un second avis sur la géométrie ou un arbre de remplacement, envoyez-nous la liste ci-dessus. Nous fabriquons sur plan ou à partir de photos et de cotes relevées sur l’ancien arbre, réalisons l’équilibrage sur demande avec rapport d’équilibrage dynamique joint, et les modèles standard partent en général sous 15 à 25 jours ; les longueurs non standard sont confirmées après examen du plan. Envoyez-nous votre plan
Besoin d’une validation technique pour le choix ou le remplacement ?
Envoyez la puissance, la vitesse, les diamètres d’arbre, la rainure de clavette, les dimensions de montage, les plans ou des photos de l’ancienne pièce. Nous vérifions d’abord les conditions de service avant de confirmer le modèle et le devis.