Comment détecter un roulement de moteur défectueux ? Bruit et vibrations

Sur le terrain, un défaut de roulement moteur se reconnaît surtout à trois signes : un ronflement ou un grognement qui augmente avec la vitesse, un flasque côté roulement nettement plus chaud que le flasque opposé et une hausse des vibrations perceptible à la main ou mesurable. Si, après avoir arrêté le moteur et consigné l'alimentation, l'arbre tourné à la main paraît rugueux, accroche en un point ou présente un jeu de haut en bas, le roulement est très probablement en fin de vie.

Ces symptômes n'apparaissent pas du jour au lendemain. Au début, seul un léger bruit est audible dans un local calme ; la chaleur et les vibrations s'ajoutent au fil des semaines, puis l'arbre commence à frotter et le rotor peut toucher le stator et brûler le bobinage. Un défaut détecté tôt se règle le plus souvent par un simple changement de roulement ; détecté tard, c'est le moteur lui-même qui est perdu. Si vous envisagez un remplacement, vous pouvez comparer les modèles de même carcasse et de même diamètre d'arbre sur la page Acheter un moteur électrique en ligne.

Les types de roulements, les symptômes généraux de défaillance et la périodicité de graissage sont traités dans des articles séparés de notre site : Types de roulements et choix dans les moteurs électriques, Symptômes et causes des défauts de roulement et Graissage des roulements et périodicité de lubrification. Cet article se concentre sur les étapes de diagnostic que suit le technicien de maintenance sur place et sur un tableau indiquant quel roulement équipe quelle carcasse.

Diagnostic sur site, étape par étape

La séquence ci-dessous permet de prendre une décision claire en une demi-heure, même dans un atelier peu équipé. Avant tout contrôle mécanique, coupez l'alimentation du moteur, consignez et étiquetez le sectionneur ; confiez toute intervention dans l'armoire électrique à un électricien qualifié.

1. Écouter en marche : déterminez de quel côté (bout d'arbre / côté ventilateur) vient le bruit.
2. Couper l'alimentation et continuer d'écouter : si le bruit persiste sans changement pendant que le moteur tourne en roue libre, la source est mécanique ; s'il cesse dès la coupure, le problème est très probablement électrique ou magnétique.
3. Comparer la température des flasques : mesurez les logements de roulement avant et arrière au même point.
4. Contrôler les vibrations dans trois directions : horizontale, verticale et axiale.
5. Désaccoupler la charge : retirez l'accouplement ou la courroie et faites tourner le moteur à vide ; si le symptôme disparaît, le problème vient de la machine entraînée ou de l'alignement.
6. Contrôler l'arbre à la main : rotation, jeu radial et axial.
7. Mesurer le courant : comparez-le au courant de la plaque signalétique.

Diagnostic à l'oreille : ronflement, cliquetis et sifflement

Le stéthoscope industriel est l'outil idéal ; à défaut, posez la pointe d'un long tournevis sur le logement du roulement et approchez le manche de votre oreille pour obtenir le même résultat. Touchez le moyeu du flasque où se trouve le roulement, pas le capot de ventilateur, et écoutez les deux côtés à tour de rôle. Tenez cheveux, vêtements et mains à l'écart des pièces en rotation.

Un bruit côté ventilateur ne signifie pas toujours un roulement : une pale de ventilateur cassée ou une hélice qui frotte contre le capot produit un cliquetis similaire. Déposer le capot et inspecter le ventilateur élimine cette hypothèse en deux minutes.

Contrôle de la température, des vibrations et du jeu de l'arbre

Température

Mesurez les logements de roulement avant et arrière au thermomètre infrarouge, sous la même charge. Sur un moteur sain, les deux flasques sont à une température proche ; celui qui abrite le roulement défectueux se distingue nettement. Plutôt qu'une mesure isolée, noter chaque semaine les relevés du même moteur et suivre la tendance est plus fiable. Un échauffement général côté bobinage peut provenir d'une surcharge ou d'un déséquilibre de phases plutôt que du roulement : interprétez-le avec une mesure de courant.

Vibrations et fréquence de rotation

Si vous disposez d'un vibromètre, connaissez d'abord la fréquence de rotation du moteur : vitesse nominale ÷ 60. Par exemple, pour le DRG-132S-4 tournant à 1460 tr/min, elle vaut environ 24,3 Hz, et pour le DRG-132S1-2 tournant à 2930 tr/min environ 48,8 Hz. Si la vibration se concentre exactement à cette fréquence, on pense plutôt à un balourd ou à un désalignement d'accouplement ; un dommage de roulement se manifeste à des fréquences plus élevées qui ne sont pas des multiples exacts de la fréquence de rotation, généralement avec un spectre « bruité ». Pour une interprétation détaillée du spectre, faites appel à une équipe spécialisée en analyse vibratoire.

Jeu de l'arbre

Moteur consigné, tenez le bout d'arbre à deux mains et bougez-le de haut en bas et d'avant en arrière. Un moteur à roulements ne doit présenter aucun jeu radial visible. Un léger mouvement axial peut être voulu par la conception ; ce point est expliqué dans l'article Jeu axial et charge de palier dans un moteur. Si l'arbre accroche en un point puis se libère pendant la rotation, la surface de la bague est endommagée.

Ne changez pas le roulement avant d'avoir trouvé la vraie cause

Un défaut de roulement dont la cause n'est pas supprimée se reproduira sur le roulement neuf. Les causes les plus fréquentes sur le terrain sont :

• Désalignement de l'accouplement : si les arbres du moteur et de la machine ne sont pas coaxiaux, le roulement supporte en permanence une charge latérale. Contrôlez au comparateur ou à l'alignement laser ; pour les vibrations liées au montage, voir Évitez la vibration et la panne précoce par un montage correct.
• Tension de courroie excessive : en transmission par poulies, une courroie trop tendue use rapidement le roulement côté bout d'arbre. Vérifiez que la poulie est montée près de l'épaulement de l'arbre.
• Erreur de lubrification : injecter trop de graisse dans un roulement regraissable provoque un échauffement, tout comme l'absence de graisse. Les roulements de type ZZ (flasques métalliques des deux côtés) sont graissés à vie et ne se lubrifient pas de l'extérieur.
• Courant d'arbre : sur les moteurs alimentés par variateur de fréquence, le courant qui traverse l'arbre laisse des marques striées (cannelures, « fluting ») sur la bague. Le symptôme est souvent un bruit aigu apparu après l'installation d'un nouveau variateur. Les parades sont décrites dans l'article Tension d'arbre et dommage par courant de roulement.
• Eau, poussière et lavage : sur les moteurs lavés au jet sous pression ou installés en milieu poussiéreux, vérifiez les joints et l'étanchéité des flasques.
• Montage incorrect : enfoncer un accouplement ou une poulie au marteau marque les billes ; montez-les à l'extracteur et par chauffage.

Tableau des roulements par carcasse (données du catalogue DRG)

Avant de commander un roulement de rechange, relevez le numéro sur la plaque signalétique ; s'il n'y figure pas, retrouvez-le dans le catalogue à partir de la taille de carcasse. Le tableau ci-dessous est établi à partir du fichier de données des modèles de notre boutique et indique la désignation de roulement donnée par le catalogue pour chaque carcasse. Si la plaque ou le catalogue distingue le roulement avant (côté bout d'arbre) et arrière (côté ventilateur), notez les deux.

Deux points sont à retenir en lisant le tableau. D'abord, à partir de la carcasse 180, les versions 2 pôles et 4-6 pôles d'une même carcasse peuvent avoir un roulement et un diamètre d'arbre différents ; la 280S avec 6314-C3 en 2 pôles et 6317-C3 en 4 et 6 pôles en est un exemple. Ensuite, les suffixes en fin de numéro comptent : ZZ désigne un roulement à flasques métalliques des deux côtés, C3 un jeu interne supérieur à la normale. Monter un roulement à suffixes différents, même aux bonnes dimensions, peut entraîner un échauffement ou une défaillance précoce.

En quoi la mesure du courant aide-t-elle au diagnostic ?

À mesure que le roulement se grippe, le couple de frottement que le moteur doit vaincre augmente et le courant absorbé à charge égale s'élève. Mesurez les trois phases à la pince ampèremétrique et comparez au courant de la plaque. Par exemple, sous 380 V, le courant catalogue est de 11,2 A pour le DRG-132S-4 et de 21,5 A pour le DRG-160M-4. Si le courant a augmenté par rapport aux relevés précédents sans changement de charge, ajoutez le frottement mécanique à la liste des suspects. Un écart marqué entre les trois phases oriente plutôt vers l'alimentation ou le bobinage que vers le roulement. Pour les courants des autres puissances, utilisez l'outil tableau des courants moteur.

Changer le roulement ou le moteur ?

Sur les petites et moyennes carcasses, le changement de roulement suffit souvent ; envisagez toutefois sérieusement le remplacement du moteur dans l'un des cas suivants :

• Le logement du roulement (moyeu du flasque) est usé et le roulement y tourne à la main.
• Le bout d'arbre est marqué ou bavuré, ou la portée de roulement est usée.
• Le rotor a frotté contre le stator ; une trace brillante de frottement est visible sur le stator.
• L'échauffement du roulement a endommagé l'isolation du bobinage et le moteur commence à faire sauter le fusible ou le dispositif différentiel.
• Le même moteur subit des défauts de roulement répétés à intervalles courts sans que la cause puisse être supprimée.
• Le coût d'un arrêt de production dépasse celui d'un moteur de rechange gardé à portée de main.

Pour le nouveau moteur, conserver la même carcasse IEC, le même diamètre d'arbre (D) et la même forme de montage que l'ancien permet de l'installer sans modifier l'accouplement ni le châssis. L'outil de sélection relais thermique, fusible et contacteur aide pour le raccordement et le réglage des protections.

Moteurs de ces carcasses

• DRG-90L-4 – 1,5 kW – 1445 tr/min – 90L fonte (6205-ZZ-C3)
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1450 tr/min – 112M aluminium (6206-ZZ-C3)
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1460 tr/min – 132S fonte (6208-ZZ-C3)
• DRG-160M-4 – 11 kW – 1465 tr/min – 160M fonte (6309-C3)
• DRG-180M-4 – 18,5 kW – 1470 tr/min – 180M fonte (6311-C3)

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Questions fréquentes

Que se passe-t-il quand un roulement de moteur lâche ?

Le bruit et la chaleur augmentent d'abord, puis les vibrations. Sans intervention, le roulement se désagrège, l'arbre peut se bloquer ou le rotor frotte contre le stator et brûle le bobinage. À ce stade, il faut généralement remplacer le moteur.

Comment distinguer un bruit de roulement d'un bruit électrique ?

Coupez l'alimentation moteur en marche. Si le bruit cesse au même instant, la source est électrique ou magnétique ; s'il continue pendant la roue libre en ralentissant avec la vitesse, la source est le roulement ou une autre pièce mécanique.

Où trouver la référence du roulement d'un moteur ?

Regardez d'abord la plaque signalétique. Si elle n'y figure pas, relevez la taille de carcasse IEC (par ex. 132S) et retrouvez-la dans le tableau ci-dessus ou dans le catalogue du constructeur. Si les roulements avant et arrière diffèrent, notez les deux références.

Un défaut de roulement augmente-t-il le courant du moteur ?

Oui : quand le roulement se grippe, le frottement augmente et le courant monte à charge égale. Mais une hausse de courant peut aussi venir d'une surcharge, d'une sous-tension ou d'un déséquilibre de phases ; seule, elle ne prouve rien et doit être interprétée avec le bruit et la température.

Pour un moteur de remplacement adapté à votre carcasse, choisissez parmi les 120 modèles de notre boutique en ligne, ou contactez-nous au +90 (542) 666 11 11, par e-mail à [email protected] ou via notre page de contact.