4.4 Conditions
expérimentales d'acquisition des données
Les roulements ont été utilisés selon les
trois conditions expérimentales suivantes :
} Condition 1 : la vitesse de rotation
de l'arbre vaut 1800 tr/min et la charge radiale appliquée au roulement
est de 4000 N.
} Condition 2 : la vitesse de rotation
de l'arbre vaut 1650 tr/min et la charge radiale appliquée au roulement
est de 4200 N.
} Condition 3 : la vitesse de rotation
de l'arbre vaut 1500 tr/min et la charge radiale appliquée au roulement
est de 5000 N.
Six expériences ont été menées sur
trois couples de roulements.Les conditions expérimentales changeaient
d'un coupleà un autre. Ces six roulements, appartenant au groupement
learning set,ont été utilisés
jusqu'à l'usure. Leurs signaux vibratoires vont permettre de concevoir
le modèle théorique d'estimation du temps de survie des
roulements. Le modèle ainsi obtenu sera appliqué sur les onze
autres roulements de la famille test set,
afin de prédire leurs temps de survie, car ces roulements n'ont pas
été utilisés jusqu'à la fin de vie. En
réalité, les données de surveillances des onze roulements
test ont été expressément tronquées afin que les
participants puissent prédire la durée restante, et ainsi
effectuer des estimations du RUL. De plus, aucune hypothèse sur la
défaillance à prévoir n'a été
formulée, rien n'est connu sur la nature et l'origine de la
dégradation.
Tableau 4: ensemble des
données du challenge
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conditions expérimentales
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condition 1
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condition 2
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condition 3
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Learning set
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bearing1_1
bearing1_2
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bearing2_1
bearing2_2
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bearing3_1
bearing3_2
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Test set
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bearing1_3
bearing1_4
bearing1_5
bearing1_6
bearing1_7
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bearing2_3
bearing2_4
bearing2_5
bearing2_6
bearing2_7
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bearing3_3
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Le capteur situé dans le plan vertical mesure
l'accélération verticale et l'autre situé dans le plan
horizontal mesure l'accélération horizontale. Le signal
vibratoire est échantillonné à la fréquence
Fe = 25,6 kHz, à chaque instant de
prélèvement qui dure   de seconde on récolte 2560 valeurs (échantillons). La
durée entre deux instants de prélèvement successifs est de
10 secondes.
Figure 24: illustration des paramètres d'acquisition
des données
Les données recueillies à chaque instant de
prélèvement sont enregistrées dans des fichiers ASCII
nommées acc_XXXXX.csv. Sur chaque ligne de
chacun de ces fichiers on retrouve un certain nombre d'informations
rangées dans l'ordre suivant : heure,
minute, seconde,
microseconde, accélération
horizontale, accélération verticale. Le
séparateur utilisé dans ces fichiers est la virgule.
Figure 25: données du fichier acc_00001.csv du
roulement1_1
Il faut toutefois notifierque les modèles
théoriques basés sur la signature fréquentielle pour
détecter les défauts de roulements ne fonctionnent pas. En effet,
les signatures de fréquence sont difficiles à obtenir du fait que
la dégradation peut concerner tous les composants du roulement à
la fois.
D'autre part, les lois de fiabilité existantes pour
l'estimation de la durée de vie des roulements, telles que la
durée nominale L10, ne donnent pas les mêmes
résultats que ceux obtenus par les expériences
réalisées (la durée de vie théorique estimée
est différente de celle donnée par les expériences).
Rappelons le contenu théorique de la loi
L10.La durée de vie d'un roulement est définie par le
nombre de tours qu'il peut effectuer sous une charge donnée avant
qu'apparaisse le premier signe d'écaillage. Selon la norme ISO 281, la
durée nominale vaut :
L10 =   [en millions de tours]
C désigne la charge dynamique de base,
P désigne la charge dynamique équivalente et
k vaut 3 pour les roulements à billes et   pour les roulements à rouleaux. Lorsque la vitesse est
constante, il est généralement préférable
d'exprimer la durée nominale en heures de fonctionnements avec :
L10h =   L10
Où n désigne la vitesse de
rotation de l'arbre.
La charge statique C0, d'une série de
roulements identiques, est la charge radiale (axiale pour les butées),
constante en intensité et en direction, que peut endurer 90
0/0 de roulements du groupe, avant que n'apparaissent les
signes de détérioration.
La charge dynamique de base C, est la charge radiale (axiale
pour les butées), constante en intensité et en direction, que
peut endurer 90 0/0 de roulements du groupe, avant que
n'apparaissent les premiers signes de fatigue.
La charge équivalente P est la Charge radiale Pure,
donnant exactement la même durée de vie que la combinaison des
charges axiale Fa et radiale Fr réellement exercée sur le
roulement. P est différent de la charge combinée F. En principe
les composantes de F qui sont Fa et Fr sont déterminées par
une étude mécanique.
Remarque :
Si on porte sur un système d'axe (Fa, Fr) l'ensemble
des pointeurs (O, F) correspondant aux charges combinées Fa et Fr
donnant la même durée de vie à un roulement, on obtient la
courbe d'équidurée (lieu de F) du roulement.
Pour des raisons pratiques, on remplace la courbe par deux
droites limitées par un angle â tel que  .
La charge équivalente P se calcule différemment
selon le type de roulement utilisé comme nous allons le voir dans les
figures suivantes :
Figure 26: cas d'un roulement à contact
radial
Figure 27: cas d'un roulement à contact
angulaire
Figure 28: cas des roulements à double
rangée
La durée nominale se calcule en exécutant
l'algorithme suivant :
Figure 29: algorithme de calcul de la durée
nominale
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