SIST ISO 15242-1:2016
Rolling bearings - Measuring methods for vibration - Part 1: Fundamentals
Rolling bearings - Measuring methods for vibration - Part 1: Fundamentals
This part of ISO 15242 specifies measuring methods for vibration of rotating rolling bearings under
established measuring conditions, together with calibration of the related measuring systems.
Roulements - Méthodes de mesurage des vibrations - Partie 1: Principes fondamentaux
ISO 15242-1:2015 sp�cifie des m�thodes de mesurage des vibrations des roulements rotatifs dans des conditions de mesurage �tablies, avec l'�talonnage des syst�mes de mesurage correspondants.
Kotalni ležaji - Metode za merjenje vibracij - 1. del: Osnove
Ta del standarda ISO 15242 določa metode za merjenje vibracij vrtečih se kotalnih ležajev pod uveljavljenimi pogoji merjenja skupaj z umerjanjem povezanih merilnih sistemov.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15242-1
Second edition
2015-12-15
Rolling bearings — Measuring
methods for vibration —
Part 1:
Fundamentals
Roulements — Méthodes de mesurage des vibrations —
Partie 1: Principes fondamentaux
Reference number
ISO 15242-1:2015(E)
©
ISO 2015
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 15242-1:2015(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2015 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 15242-1:2015(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Fundamental concepts . 3
4.1 Bearing vibration measurement . 3
4.2 Characteristics of an axis of rotation . 4
4.3 Bearing error motion . . 5
4.4 Bearing vibration . 6
5 Measurement process . 6
5.1 Basic principle of vibration measurement . 6
5.2 Rotational frequency. 6
5.3 Orientation of bearing rotational axis. 6
5.4 Bearing load. 7
5.5 Transducers . 7
6 Measurement and evaluation methods . 7
6.1 Physical quantity measured. 7
6.2 Frequency domain . 7
6.3 Time domain . 7
6.4 Transducer response and filter characteristics . 7
6.5 Method of time-averaging . 9
6.6 Measurement sequence . 9
7 Conditions for measurement .10
7.1 Bearing conditions for measurement .10
7.1.1 Prelubricated bearings .10
7.1.2 Non-prelubricated bearings .10
7.2 Conditions of the measurement environment .10
7.3 Conditions for the measuring device .10
7.3.1 Stiffness of the spindle/mandrel arrangement .10
7.3.2 Loading mechanism .10
7.3.3 Magnitude and alignment of the external load applied to the bearing .10
7.3.4 Axial location of transducer and direction of measurement .10
7.3.5 Mandrel .10
7.3.6 Others .11
8 Calibration and reference evaluation of the measuring system .11
8.1 General .11
8.2 Calibration of the system components .11
8.3 System performance evaluation.12
Annex A (informative) Contact resonance considerations for spring-loaded transducers .13
Annex B (informative) Correlation of amplitudes of displacement, velocity and acceleration .14
Annex C (informative) Measurement of radial run-out and axial run-out of the mandrel .15
Bibliography .16
© ISO 2015 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 15242-1:2015(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 4, Rolling bearings.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15242-1:2004), which has been
technically revised.
ISO 15242 consists of the following parts, under the general title Rolling bearings — Measuring methods
for vibration:
— Part 1: Fundamentals
— Part 2: Radial ball bearings with cylindrical bore and outside surface
— Part 3: Radial spherical and tapered roller bearings with cylindrical bore and outside surface
— Part 4: Radial cylindrical roller bearings with cylindrical bore and outside surface
iv © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 15242-1:2015(E)
Introduction
Vibration in rotating rolling bearings can be of importance as an operating characteristic of such
bearings. The vibration can affect the performance of the mechanical system incorporating the bearing
and can result in audible noise when the vibration is transmitted to the environment in which the
mechanical system operates, can lead to damages, and can even create health problems.
Vibration of rotating rolling bearings is a complex physical phenomenon dependent on the conditions
of operation. Measuring the vibration of an individual bearing under a certain set of conditions does
not necessarily characterize the vibration under a different set of conditions or when the bearing
becomes part of a larger assembly. Assessment of the audible sound generated by the mechanical
system incorporating the bearing is further complicated by the influence of the interface conditions,
the location and orientation of the sensing device, and the acoustical environment in which the system
operates. Assessment of airborne noise, which for the purpose of this part of ISO 15242 can be defined
as any disagreeable and undesired sound, is further complicated by the subjective nature of the terms
disagreeable and undesired. Structure-borne vibration can be considered the driving mechanism that
ultimately results in the generation of airborne noise. Only selected methods for the measurement of the
structure-borne vibration of rotating rolling bearings are addressed in the current edition of ISO 15242.
This part of ISO 15242 serves to define and specify the physical quantities measured and the general
measurement conditions and environment utilized in the measurement of vibration generated by
rolling bearings on a measuring device. Based on this part of ISO 15242, parties to the acceptance
inspection of rolling bearings may, by agreement, establish acceptance criteria with which to control
bearing vibration.
Vibration of rotating rolling bearings can be assessed by a number of means using various types of
transducers and measurement conditions. No simple set of values characterizing the vibration of
a bearing is adequate for the evaluation of the vibratory performance in all possible applications.
Ultimately, a knowledge of the type of bearing, its application and the purpose of the vibration
measuring (e.g. as a manufacturing process diagnostic or an assessment of product quality) is required
to select the most suitable method for measuring. The field of application for standards on bearing
vibration is therefore not universal. However, certain methods have established a wide enough level of
application to be considered as standard methods.
This part of ISO 15242 serves to define the general principles involved in vibration measurement. It is
intended that further parts will specify, in more detail, the methods for assessing vibration of different
types of bearings with cylindrical bore and outside surface.
© ISO 2015 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15242-1:2015(E)
Rolling bearings — Measuring methods for vibration —
Part 1:
Fundamentals
1 Scope
This part of ISO 15242 specifies measuring methods for vibration of rotating rolling bearings under
established measuring conditions, together with calibration of the related measuring systems.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 286-2, Geometrical product specifications (GPS) — ISO code system for tolerances on linear sizes —
Part 2: Tables of standard tolerance classes and limit deviations for holes and shafts
ISO 2041:2009, Mechanical vibration, shock and condition monitoring — Vocabulary
ISO 5593, Rolling bearings — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2041, ISO 5593 and the
following apply.
3.1
error motion
undesired radial or axial (translational) motion or tilt (angular) motion of an axis of rotation, excluding
motions due to changes of temperature or externally applied load
3.2
vibration
mechanical oscillations about an equilibrium point
Note 1 to entry: The oscillations may be periodic or random.
[SOURCE: ISO 2041:2009, 2.1, modified]
3.3
transducer
device designed to convert energy from one form to another in such a manner that the desired
characteristics of the input energy appear at the output
Note 1 to entry: The output is usually electrical.
Note 2 to entry: The use of the term “pick-up” is deprecated.
Note 3 to entry: Examples of types of transducers used in vibration measurement are the following:
a) piezoelectric accelerometer;
b) piezoresistive accelerometer;
© ISO 2015 – All rights reserved 1
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ISO 15242-1:2015(E)
c) strain-gauge type accelerometer;
d) variable-resistance transducer;
e) electrostatic (capacitor/condenser) transducer;
f) bonded-wire (foil) strain-gauge;
g) variable-reluctance transducer;
h) magnetostriction transducer;
i) moving-conductor transducer;
j) moving-coil transducer;
k) induction transducer;
l) laser vibrometer.
Note 4 to entry: Other types of transducers such as dynamic force transducers may be used, provided their signal
can be converted to displacement, velocity or acceleration.
[SOURCE: ISO 2041:2009, 4.1, modified — Note 3 to entry and Note 4 to entry have been added.]
3.4
filter
wave filter
analogue or digital device for separating oscillations on the basis of their frequency, introducing
relatively small attenuation to wave oscillations in one or more frequency bands and relatively large
attenuation to oscillations of other frequencies
3.5
band-pass filter
filter (3.4) which has a single transmission band extending from a lower cut-off frequency greater than
zero to a finite upper cut-off frequency
3.6
nominal upper and lower cut-off frequencies
cut-off frequency
f and f
upp low
nominal frequencies that define the band-pass filter (3.5)
3.7
root mean square velocity
rms velocity
v (t)
rms
square root of the average of squared values of the vibration velocity within a time interval, T
Note 1 to entry: Root mean square value can also be used for displacement and acceleration.
Note 2 to entry: In the first edition of this part of ISO 15242, root mean square was abbreviated as r.m.s.
3.8
fundamental period
period
smallest increment of time for which a periodic function repeats itself
Note 1 to entry: If no ambiguity is likely, the fundamental period is called the period.
[SOURCE: ISO 2041:2009, 2.32]
2 © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 15242-1:2015(E)
3.9
spike
single significant rapid transient changes in amplitude above the general signal level
Note 1 to entry: Figure 1 shows an example for a spike.
1
Key
1 spike
Figure 1 — Example showing a spike phenomenon in the time domain
3.10
pulse
significant repetitive rapid transient changes in amplitude above the general signal level
Note 1 to entry: Figure 2 shows an example for a pulse.
Figure 2 — Example showing a pulse phenomenon in the time domain
4 Fundamental concepts
4.1 Bearing vibration measurement
The diagram in Figure 3 shows the fundamental elements of bearing vibration measurement and the
factors that influence the measurement. The numbers in Figure 3 correspond to subclauses of this part
of ISO 15242.
© ISO 2015 – All rights reserved 3
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ISO 15242-1:2015(E)
Figure 3 — Fundamental elements of bearing vibration measurement
4.2 Characteristics of an axis of rotation
A rotating rolling bearing is designed to provide an axis of rotation for rotational motion of one machine
element relative to another while supporting radial and/or axial loads. An axis of rotation may exhibit
motion in six basic degrees of freedom. These are shown in Figure 4, and are listed below:
— rotational motion, see Figure 4 b);
— translational motion in a radial direction, i.e. in one or both orthogonal planes passing through the
axis of rotation, see Figures 4 c) and 4 d);
4 © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 15242-1:2015(E)
— translational motion in an axial direction, i.e. in a direction parallel to the axis of rotation, see
Figure 4 e);
— tilt motion in an angular direction, i.e. in one or both orthogonal planes
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 15242-1:2016
01-maj-2016
1DGRPHãþD
SIST ISO 15242-1:2005
Kotalni ležaji - Metode za merjenje vibracij - 1. del: Osnove
Rolling bearings - Measuring methods for vibration - Part 1: Fundamentals
Roulements - Méthodes de mesurage des vibrations - Partie 1: Principes fondamentaux
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 15242-1:2015
ICS:
21.100.20 Kotalni ležaji Rolling bearings
SIST ISO 15242-1:2016 en,fr
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 15242-1:2016
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SIST ISO 15242-1:2016
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15242-1
Second edition
2015-12-15
Rolling bearings — Measuring
methods for vibration —
Part 1:
Fundamentals
Roulements — Méthodes de mesurage des vibrations —
Partie 1: Principes fondamentaux
Reference number
ISO 15242-1:2015(E)
©
ISO 2015
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SIST ISO 15242-1:2016
ISO 15242-1:2015(E)
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All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
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SIST ISO 15242-1:2016
ISO 15242-1:2015(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Fundamental concepts . 3
4.1 Bearing vibration measurement . 3
4.2 Characteristics of an axis of rotation . 4
4.3 Bearing error motion . . 5
4.4 Bearing vibration . 6
5 Measurement process . 6
5.1 Basic principle of vibration measurement . 6
5.2 Rotational frequency. 6
5.3 Orientation of bearing rotational axis. 6
5.4 Bearing load. 7
5.5 Transducers . 7
6 Measurement and evaluation methods . 7
6.1 Physical quantity measured. 7
6.2 Frequency domain . 7
6.3 Time domain . 7
6.4 Transducer response and filter characteristics . 7
6.5 Method of time-averaging . 9
6.6 Measurement sequence . 9
7 Conditions for measurement .10
7.1 Bearing conditions for measurement .10
7.1.1 Prelubricated bearings .10
7.1.2 Non-prelubricated bearings .10
7.2 Conditions of the measurement environment .10
7.3 Conditions for the measuring device .10
7.3.1 Stiffness of the spindle/mandrel arrangement .10
7.3.2 Loading mechanism .10
7.3.3 Magnitude and alignment of the external load applied to the bearing .10
7.3.4 Axial location of transducer and direction of measurement .10
7.3.5 Mandrel .10
7.3.6 Others .11
8 Calibration and reference evaluation of the measuring system .11
8.1 General .11
8.2 Calibration of the system components .11
8.3 System performance evaluation.12
Annex A (informative) Contact resonance considerations for spring-loaded transducers .13
Annex B (informative) Correlation of amplitudes of displacement, velocity and acceleration .14
Annex C (informative) Measurement of radial run-out and axial run-out of the mandrel .15
Bibliography .16
© ISO 2015 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 5 ----------------------
SIST ISO 15242-1:2016
ISO 15242-1:2015(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 4, Rolling bearings.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15242-1:2004), which has been
technically revised.
ISO 15242 consists of the following parts, under the general title Rolling bearings — Measuring methods
for vibration:
— Part 1: Fundamentals
— Part 2: Radial ball bearings with cylindrical bore and outside surface
— Part 3: Radial spherical and tapered roller bearings with cylindrical bore and outside surface
— Part 4: Radial cylindrical roller bearings with cylindrical bore and outside surface
iv © ISO 2015 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
SIST ISO 15242-1:2016
ISO 15242-1:2015(E)
Introduction
Vibration in rotating rolling bearings can be of importance as an operating characteristic of such
bearings. The vibration can affect the performance of the mechanical system incorporating the bearing
and can result in audible noise when the vibration is transmitted to the environment in which the
mechanical system operates, can lead to damages, and can even create health problems.
Vibration of rotating rolling bearings is a complex physical phenomenon dependent on the conditions
of operation. Measuring the vibration of an individual bearing under a certain set of conditions does
not necessarily characterize the vibration under a different set of conditions or when the bearing
becomes part of a larger assembly. Assessment of the audible sound generated by the mechanical
system incorporating the bearing is further complicated by the influence of the interface conditions,
the location and orientation of the sensing device, and the acoustical environment in which the system
operates. Assessment of airborne noise, which for the purpose of this part of ISO 15242 can be defined
as any disagreeable and undesired sound, is further complicated by the subjective nature of the terms
disagreeable and undesired. Structure-borne vibration can be considered the driving mechanism that
ultimately results in the generation of airborne noise. Only selected methods for the measurement of the
structure-borne vibration of rotating rolling bearings are addressed in the current edition of ISO 15242.
This part of ISO 15242 serves to define and specify the physical quantities measured and the general
measurement conditions and environment utilized in the measurement of vibration generated by
rolling bearings on a measuring device. Based on this part of ISO 15242, parties to the acceptance
inspection of rolling bearings may, by agreement, establish acceptance criteria with which to control
bearing vibration.
Vibration of rotating rolling bearings can be assessed by a number of means using various types of
transducers and measurement conditions. No simple set of values characterizing the vibration of
a bearing is adequate for the evaluation of the vibratory performance in all possible applications.
Ultimately, a knowledge of the type of bearing, its application and the purpose of the vibration
measuring (e.g. as a manufacturing process diagnostic or an assessment of product quality) is required
to select the most suitable method for measuring. The field of application for standards on bearing
vibration is therefore not universal. However, certain methods have established a wide enough level of
application to be considered as standard methods.
This part of ISO 15242 serves to define the general principles involved in vibration measurement. It is
intended that further parts will specify, in more detail, the methods for assessing vibration of different
types of bearings with cylindrical bore and outside surface.
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SIST ISO 15242-1:2016
---------------------- Page: 8 ----------------------
SIST ISO 15242-1:2016
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15242-1:2015(E)
Rolling bearings — Measuring methods for vibration —
Part 1:
Fundamentals
1 Scope
This part of ISO 15242 specifies measuring methods for vibration of rotating rolling bearings under
established measuring conditions, together with calibration of the related measuring systems.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 286-2, Geometrical product specifications (GPS) — ISO code system for tolerances on linear sizes —
Part 2: Tables of standard tolerance classes and limit deviations for holes and shafts
ISO 2041:2009, Mechanical vibration, shock and condition monitoring — Vocabulary
ISO 5593, Rolling bearings — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2041, ISO 5593 and the
following apply.
3.1
error motion
undesired radial or axial (translational) motion or tilt (angular) motion of an axis of rotation, excluding
motions due to changes of temperature or externally applied load
3.2
vibration
mechanical oscillations about an equilibrium point
Note 1 to entry: The oscillations may be periodic or random.
[SOURCE: ISO 2041:2009, 2.1, modified]
3.3
transducer
device designed to convert energy from one form to another in such a manner that the desired
characteristics of the input energy appear at the output
Note 1 to entry: The output is usually electrical.
Note 2 to entry: The use of the term “pick-up” is deprecated.
Note 3 to entry: Examples of types of transducers used in vibration measurement are the following:
a) piezoelectric accelerometer;
b) piezoresistive accelerometer;
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SIST ISO 15242-1:2016
ISO 15242-1:2015(E)
c) strain-gauge type accelerometer;
d) variable-resistance transducer;
e) electrostatic (capacitor/condenser) transducer;
f) bonded-wire (foil) strain-gauge;
g) variable-reluctance transducer;
h) magnetostriction transducer;
i) moving-conductor transducer;
j) moving-coil transducer;
k) induction transducer;
l) laser vibrometer.
Note 4 to entry: Other types of transducers such as dynamic force transducers may be used, provided their signal
can be converted to displacement, velocity or acceleration.
[SOURCE: ISO 2041:2009, 4.1, modified — Note 3 to entry and Note 4 to entry have been added.]
3.4
filter
wave filter
analogue or digital device for separating oscillations on the basis of their frequency, introducing
relatively small attenuation to wave oscillations in one or more frequency bands and relatively large
attenuation to oscillations of other frequencies
3.5
band-pass filter
filter (3.4) which has a single transmission band extending from a lower cut-off frequency greater than
zero to a finite upper cut-off frequency
3.6
nominal upper and lower cut-off frequencies
cut-off frequency
f and f
upp low
nominal frequencies that define the band-pass filter (3.5)
3.7
root mean square velocity
rms velocity
v (t)
rms
square root of the average of squared values of the vibration velocity within a time interval, T
Note 1 to entry: Root mean square value can also be used for displacement and acceleration.
Note 2 to entry: In the first edition of this part of ISO 15242, root mean square was abbreviated as r.m.s.
3.8
fundamental period
period
smallest increment of time for which a periodic function repeats itself
Note 1 to entry: If no ambiguity is likely, the fundamental period is called the period.
[SOURCE: ISO 2041:2009, 2.32]
2 © ISO 2015 – All rights reserved
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SIST ISO 15242-1:2016
ISO 15242-1:2015(E)
3.9
spike
single significant rapid transient changes in amplitude above the general signal level
Note 1 to entry: Figure 1 shows an example for a spike.
1
Key
1 spike
Figure 1 — Example showing a spike phenomenon in the time domain
3.10
pulse
significant repetitive rapid transient changes in amplitude above the general signal level
Note 1 to entry: Figure 2 shows an example for a pulse.
Figure 2 — Example showing a pulse phenomenon in the time domain
4 Fundamental concepts
4.1 Bearing vibration measurement
The diagram in Figure 3 shows the fundamental elements of bearing vibration measurement and the
factors that influence the measurement. The numbers in Figure 3 correspond to subclauses of this part
of ISO 15242.
© ISO 2015 – All rights reserved 3
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SIST ISO 15242-1:2016
ISO 15242-1:2015(E)
Figure 3 — Fundamental elements of bearing vibration measurement
4.2 Characteristics of an axis of rotation
A rotating rolling bearing is designed to provide an axis of rotation for rotational motion of one machine
element relative to another while supporting radial and/or axial loads. An axis of rotation may exhibit
motion in six basic degrees of freedom. These are shown in Figure 4, and are listed below:
— rotational motion, see Figure 4 b);
— translational motion in a radial dir
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15242-1
Deuxième édition
2015-12-15
Roulements — Méthodes de mesurage
des vibrations —
Partie 1:
Principes fondamentaux
Rolling bearings — Measuring methods for vibration —
Part 1: Fundamentals
Numéro de référence
ISO 15242-1:2015(F)
©
ISO 2015
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ISO 15242-1:2015(F)
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ISO 15242-1:2015(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Notions fondamentales . 3
4.1 Mesurage de la vibration des roulements . 3
4.2 Caractéristiques d’un axe de rotation . 4
4.3 Erreur de mouvement du roulement . 5
4.4 Vibration du roulement . 6
5 Processus de mesurage. 6
5.1 Principes de base du mesurage des vibrations . 6
5.2 Fréquence de rotation. 6
5.3 Orientation de l’axe de rotation du roulement . 6
5.4 Charge du roulement . 7
5.5 Transducteurs . 7
6 Méthodes de mesurage et d’évaluation . 7
6.1 Grandeur physique mesurée . 7
6.2 Domaine des fréquences . 7
6.3 Domaine des temps . 7
6.4 Réponse du transducteur et caractéristiques du filtre . 7
6.5 Méthode d’intégration dans le temps . 9
6.6 Ordre des mesurages . 9
7 Conditions de mesurage .10
7.1 État du roulement avant mesurage .10
7.1.1 Roulements prélubrifiés .10
7.1.2 Roulements non prélubrifiés .10
7.2 Conditions environnementales de mesurage .10
7.3 Conditions relatives au dispositif de mesurage .10
7.3.1 Raideur de la broche/mandrin .10
7.3.2 Mécanisme de mise en charge .10
7.3.3 Valeur et alignement des charges externes appliquées au roulement .10
7.3.4 Positionnement axial du transducteur et sens du mesurage .10
7.3.5 Mandrin .10
7.3.6 Autres .11
8 Étalonnage et évaluation de référence du système de mesurage .11
8.1 Généralités .11
8.2 Étalonnage des éléments du système .11
8.3 Évaluation des performances du système .12
Annexe A (informative) Considérations relatives à la résonance de contact pour les
transducteurs chargés par ressort .13
Annexe B (informative) Corrélation entre amplitudes de déplacement, vitesse et accélération .14
Annexe C (informative) Mesurage du battement radial et du battement axial du mandrin.15
Bibliographie .16
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ISO 15242-1:2015(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO, participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer
un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-
propos — Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 4, Roulements.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15242-1:2004), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
L’ISO 15242 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Roulements — Méthodes de
mesurage des vibrations:
— Partie 1: Principes fondamentaux
— Partie 2: Roulements à billes radiaux, à alésage et surface extérieure cylindriques
— Partie 3: Roulements à rotule sur rouleaux et à rouleaux coniques, à alésage et surface extérieure
cylindriques
— Partie 4: Roulements radiaux à rouleaux cylindriques, à alésage et surface extérieure cylindriques
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ISO 15242-1:2015(F)
Introduction
La vibration des roulements rotatifs peut avoir des conséquences importantes sur les caractéristiques
de fonctionnement de ces matériels. Elle peut également affecter les performances du système
mécanique incorporant ces roulements, engendrer un bruit audible par transmission de cette vibration
à l’environnement de travail, provoquer des dommages, voire des problèmes de santé.
La vibration des roulements rotatifs est un phénomène physique complexe qui dépend des conditions de
fonctionnement. Le fait de mesurer la vibration d’un roulement donné dans des conditions données ne
caractérise pas nécessairement la vibration de ce roulement dans d’autres conditions ou de ce roulement
dès qu’il fait partie d’un ensemble plus grand. L’évaluation du bruit audible engendré par le système
mécanique incorporant le roulement est encore compliquée par l’effet des conditions d’interface, de
l’emplacement et de l’orientation du capteur et de l’environnement acoustique dans lequel le système
fonctionne. L’évaluation du bruit aérien qui, dans le cadre de la présente partie de l’ISO 15242, peut
se définir comme tout bruit désagréable et non souhaité, est également compliquée par l’acception
subjective que l’on donne aux termes «désagréable» et «non souhaité». C’est principalement la vibration
transmise par la structure qui peut être considérée comme à la base du bruit aérien. La présente édition
de l’ISO 15242 ne s’intéresse qu’à un certain nombre de méthodes choisies pour mesurer la vibration de
la structure des roulements rotatifs.
La présente partie de l’ISO 15242 vise à définir et à spécifier les grandeurs physiques mesurées ainsi
que les conditions générales de mesurage et d’environnement utilisées pour mesurer les vibrations
engendrées par les roulements sur un dispositif de mesurage. Les parties prenantes aux contrôles de
réception de roulements peuvent, en se fondant sur la présente partie de l’ISO 15242, se mettre d’accord
sur les critères d’acceptation à retenir pour contrôler les vibrations.
Les vibrations des roulements rotatifs peuvent être évaluées de plusieurs manières en utilisant divers
types de transducteurs dans diverses conditions de mesurage. Aucun ensemble simple de valeurs
caractérisant la vibration d’un roulement n’est suffisant pour évaluer la performance de toutes les
applications possibles. Pour choisir la méthode de mesurage la plus appropriée, il est essentiel, en fin
de compte, de connaître le type du roulement, son utilisation et le but visé par les mesures de vibration
(par exemple, diagnostic technique ou contrôle qualité). Le domaine d’application des normes relatives
aux vibrations des roulements n’est donc pas universel. Certaines méthodes ont toutefois un champ
d’application suffisamment vaste pour être considérées comme des méthodes normalisées.
La présente partie de l’ISO 15242 sert à définir les principes généraux du mesurage des vibrations. Il
est prévu d’autres parties pour spécifier plus en détail les méthodes d’évaluation de la vibration de
différents types de roulements à alésage et surface extérieure cylindriques.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15242-1:2015(F)
Roulements — Méthodes de mesurage des vibrations —
Partie 1:
Principes fondamentaux
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 15242 spécifie des méthodes de mesurage des vibrations des roulements
rotatifs dans des conditions de mesurage établies, avec l’étalonnage des systèmes de mesurage
correspondants.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 286-2, Spécification géométrique des produits (GPS) — Système de codification ISO pour les tolérances
sur les tailles linéaires — Partie 2: Tableaux des classes de tolérance normalisées et des écarts limites des
alésages et des arbres
ISO 2041:2009, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
ISO 5593, Roulements — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 2041 et l’ISO 5593,
ainsi que les suivants s’appliquent.
3.1
erreur de mouvement
mouvement (de translation) radial ou axial ou mouvement angulaire non souhaité d’un axe de rotation,
à l’exclusion des mouvements dus à des changements de température ou à des charges extérieures
3.2
vibration
oscillations mécaniques autour d’un point d’équilibre
Note 1 à l’article: Ces oscillations peuvent être périodiques ou aléatoires.
[SOURCE: ISO 2041:2009, 2.1, modifiée.]
3.3
transducteur
dispositif conçu pour convertir une énergie d’une forme en une autre de sorte que les caractéristiques
recherchées de l’énergie d’entrée apparaissent au niveau de l’énergie de sortie
Note 1 à l’article: L’énergie de sortie est habituellement électrique.
Note 2 à l’article: L’utilisation du terme «capteur» est déconseillée.
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Note 3 à l’article: Les transducteurs suivants sont des exemples de types de transducteurs utilisés pour le
mesurage des vibrations:
a) accéléromètre piézoélectrique;
b) accéléromètre piézorésistant;
c) accéléromètre à jauge de contrainte;
d) transducteur à résistance variable;
e) transducteur électrostatique (condensateur);
f) jauge de contrainte (à armature collée);
g) transducteur à réluctance variable;
h) transducteur magnétostrictif;
i) transducteur à conducteur mobile;
j) transducteur à bobine mobile;
k) transducteur à induction;
l) vibromètre laser.
Note 4 à l’article: D’autres types de transducteur, tels que des transducteurs de force dynamique, peuvent être
utilisés sous réserve que leur signal puisse être converti en déplacement, en vitesse ou en accélération.
[SOURCE: ISO 2041:2009, 4.1, modifiée — Note 3 à l’article et Note 4 à l’article ont été ajoutés.]
3.4
filtre
filtre d’onde
dispositif analogique ou numérique permettant de séparer les oscillations en fonction de leur fréquence,
qui provoque une atténuation relativement faible des oscillations des ondes sur une ou plusieurs bandes
de fréquences et une atténuation relativement forte de ces oscillations à d’autres fréquences
3.5
filtre à bande passante
filtre (3.4) qui ne présente qu’une seule bande de transmission entre une fréquence de coupure basse
inférieure à zéro et une fréquence de coupure haute finie
3.6
fréquences de coupure haute et basse nominales
fréquence de coupure
f et f
upp low
fréquences nominales définissant le filtre à bande passante (3.5)
3.7
vitesse quadratique moyenne
vitesse rms
v (t)
rms
racine carrée de la moyenne des racines carrées de la vitesse de vibration sur un intervalle de temps, T
Note 1 à l’article: La valeur quadratique moyenne est également applicable au déplacement et à l’accélération.
Note 2 à l’article: Dans la première édition de la présente partie de l’ISO 15242, le terme «quadratique moyenne»
était exprimé sous sa forme abrégée «r.m.s».
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3.8
période fondamentale
période
accroissement le plus faible du temps pour lequel la fonction reprend les mêmes valeurs
Note 1 à l’article: S’il n’y a aucun risque d’ambiguïté, la «période fondamentale» est désignée par la «période».
[SOURCE: ISO 2041:2009, 2.32]
3.9
pic
variations transitoires rapides significatives de l’amplitude, au-dessus du niveau général du signal
Note 1 à l’article: La Figure 1 illustre un exemple de pic.
1
Légende
1 pic
Figure 1 — Exemple illustrant un phénomène de pic dans le domaine des temps
3.10
impulsion
variations transitoires rapides répétées significatives de l’amplitude, au-dessus du niveau général du
signal
Note 1 à l’article: La Figure 2 illustre un exemple d’impulsion.
Figure 2 — Exemple illustrant un phénomène d’impulsion dans le domaine des temps
4 Notions fondamentales
4.1 Mesurage de la vibration des roulements
Le schéma de la Figure 3 représente les éléments fondamentaux du mesurage de la vibration des
roulements et les facteurs qui influent sur ce mesurage. Les numéros indiqués dans la Figure 3
correspondent aux paragraphes de la présente partie de l’ISO 15242.
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ISO 15242-1:2015(F)
Figure 3 — Éléments fondamentaux du mesurage de la vibration des roulements
4.2 Caractéristiques d’un axe de rotation
Un roulement rotatif est destiné à constituer l’axe du mouvement de rotation d’un élément de machine
par rapport à un autre élément de machine, tout en supportant des charges radiales et/ou axiales. Un axe
de rotation peut présenter six degrés de liberté fondamentaux. Ces degrés de liberté sont représentés à
la Figure 4, et sont énumérés ci-dessous:
— mouvement de rotation, voir Figure 4 b);
— mouvement de translation dans le sens radial, c’est-à-dire, dans un ou deux plans orthogonaux
passant par l’axe de rotation, voir Figures 4 c) et 4 d);
— mouvement de translation dans le sens axial, c’est-à-dire, dans une direction parallèle à l’axe de
rotation, voir Figure 4 e);
— mouvements d’inclinaison, c’est-à-dire, dans un ou deux plans orthogonaux passant par l’axe de
rotation, voir Figures 4 f) et 4 g).
4 © ISO 2015 – Tous droits réservés
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ISO 15242-1:2015(F)
Y
X
A
C
D
a) Cas général présentant les
désignations des axes
C C
C
A
Y
A
X
θ A
D
b) Mouvement de rotation c) Mouvement de translation d) Mouvement de translation
coaxial à l’axe de référence Z radiale dans le sens X radiale dans le sens Y
C C
Z
A
A A
C
D D
β
α
f) Mouvement d’inclinaison g) Mouvement d’inclinaison
e) Mouvement de translation
dans le sens X ayant son origine dans le sens Y ayant son
axiale dans le sens Z
en A origine en A
Légende
AB Axe de référence Z
CD Axe de rotation
Figure 4
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.