Equilibrage d'un ventilateur (2) - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Equilibrage d'un ventilateur (2)

1. Évaluation de la masse du rotor

Il faut reconnaître qu'il n'est pas toujours facile d'évaluer de façon précise la masse d'un rotor de ventilateur. Toutefois, il est possible d'obtenir cette information auprès du constructeur ou de l'un de ses distributeurs.

La figure ci-dessous vous montre un modèle couramment utilisé dans l'industrie, accompagné d'un tableau où sont identifiées séparément la masse du ventilateur et celle du rotor seul, en fonction de la grandeur du modèle choisi. La grandeur d'un ventilateur correspond souvent au diamètre extérieur du rotor exprimé en pouces ou en millimètre.

Masse de rotors, données fournies par un constructeur :

Vous remarquerez à la figure ci-dessus qu'il existe pour plusieurs grandeurs un rapport plutôt constant entre la masse du rotor seul et la masse totale du ventilateur. Pour ce modèle en particulier, les petits ventilateurs présentent un rapport d'environ 13 à 14 % et ceux d'un gabarit plus important affichent un rapport qui tourne autour de 21 %.

Une évaluation juste de la masse du rotor vous permettra de déterminer une valeur de masse d'essai adéquate. Mais, plus important encore, elle rend possible le calcul de la masse résiduelle admissible, à partir de laquelle vous êtes en mesure de vérifier le degré de qualité recherché.

2. Position des masses d'équilibrage

Qu'il s'agisse de masses d'essai ou de masses de correction, l'emplacement des masses d'équilibrage variera selon le modèle du rotor équipant le ventilateur. Parmi les rotors les plus couramment utilisés, vous avez des modèles à pales inclinées, conçus pour le déplacement de l'air propre et sec à modérément sale et humide et des modèles à pales droites, conçus pour résister aux environnements industriels les plus sévères.

a. Rotors à pales inclinées

Vous utiliserez des masses en forme de pince clip-on pour les modèles à pales inclinées vers l'avant (en forme de cage d'écureuil) ou vers l'arrière, avec des pales profilées ou plates (figure ci-après). Elles sont disponibles sur le marché en une variété de grandeurs et de formats. La masse sera fixée sur la bordure externe de la pale pour les rotors en "cage d'écureuil".

Vous poserez la masse d'équilibrage sur la bordure interne pour les modèles à pales inclinées vers l'arrière. Toutefois, dans les deux cas, vous positionnerez la masse près de la flasque arrière (backplate) pour les rotors simples et près de la jante pour les rotors doubles.

Rotors de ventilateur à pales inclinées :

b. Rotors à pales droites

Sur les modèles à pales droites qui partent du moyeu (radiaux), il est nécessaire de fixer solidement les masses d'équilibrage ; autrement elles se détachent sous l'effet de la force centrifuge. La masse sera préférablement soudée sur la face arrière de la pale, aussi loin que possible du moyeu.

La figure suivante vous présente trois modèles, un modèle conventionnel, un modèle avec jante et un modèle avec flasque arrière.

Rotors de ventilateur à pales droites :

3. Correction du déséquilibre

L'équilibrage d'un rotor de ventilateur implique pratiquement toujours une répartition de la masse de correction. Pour ce faire, vous aurez recours à l'une des fonctions du programme d'équilibrage conçue pour effectuer ce calcul en quelques secondes.

Il est particulièrement important dans le cas des ventilateurs de peser avec soin les masses de correction, non seulement pour obtenir de meilleurs résultats, mais également pour sauver du temps. Lors d'un équilibrage sur deux plans, chaque correction de masse supplémentaire requerra la pose de quatre masses de correction.

a. Procédures d'équilibrage d'un rotor en porte-à-faux
Un rotor en porte-à-faux est un rotor dont le ou les plans de correction sont localisés à l'extérieur des paliers de support. Il s'agit d'une disposition que vous retrouvez fréquemment sur des ventilateurs et des pompes.
b. Un plan

Il arrive souvent que les rotors en porte-à-faux possèdent un rapport "longueur-à-diamètre" l/d très inférieur à 0,5, soit lorsque le diamètre est d'environ 7 à 10 fois la longueur du rotor (figure suivante). Vous pouvez alors effectuer l'équilibrage sur un seul plan en choisissant le palier le plus influencé par la masse d'essai.

Pour toute autre condition, il est nécessaire de procéder aux corrections de masse sur deux plans.

Rotor en porte-à-faux équilibré selon la procédure sur un plan :

c. 2 x (1 plan)

Une méthode de correction possible sur deux plans consiste à utiliser deux fois la procédure d'équilibrage sur un plan. Vous effectuez d'abord un équilibrage statique avec la masse d'essai divisée en deux masses égales et fixées comme il est montré à la partie a de la figure ci-après.

La mesure des vibrations se fait sur le palier le plus influencé par la masse d'essai. La masse de correction calculée doit également être divisée en deux masses égales.

Rotor équilibré deux fois selon la procédure sur un plan :

Le deuxième équilibrage requis est réalisé avec la masse d'essai montée sous la forme d'un couple. Les deux masses d'essai sont fixées dans les deux plans de correction à 180° l'une de l'autre, comme il est montré à la partie b de la figure 4.43.

Les forces s'exerçant de part et d'autre du centre de gravité doivent être égales et de sens opposé. La masse de correction calculée doit également être mise en place sous la forme d'un couple.

Vous prendrez note que la valeur de la masse d'essai enregistrée dans le programme d'équilibrage est égale à la somme des deux masses d'essai utilisées.

d. Deux plans

L'équilibrage d'un rotor en porte-à-faux peut également être effectué suivant la procédure d'équilibrage sur deux plans étudiée dans la partie sur les méthodes d'équilibrage. Il est important toutefois que vous utilisiez alors les plans de mesure et les plans de corrections indiqués sur la figure suivante.

Rotor équilibré suivant la procédure sur deux plans :

4. Résumé sur l'équilibrage d'un ventilateur

• Les vibrations dans les ventilateurs sont d'origine "aérodynamique" et "mécanique".

• Les vibrations de nature mécanique peuvent être causées par :

- la mauvaise condition du rotor ;

- un défaut d'alignement de poulies ou de tension inégale des courroies ;

- un sens de rotation inversé ;

- la résonance du rotor ou d'un autre composant du ventilateur.

• L'équilibrage des ventilateurs ne nécessite pas de procédures spéciales. Toutefois, vous porterez une attention particulière aux points suivants :

- la vérification de la condition de déséquilibre du rotor ;

- le choix de la méthode d'équilibrage établie en fonction du rapport l/d ;

- le choix des masses d'équilibrage et de leurs positions qui varient selon le modèle du rotor à équilibrer ;

- la mesure précise des masses d'équilibrage.

• L'équilibrage des rotors en porte-à-faux peut être effectué en suivant la procédure sur un plan, en utilisant deux fois la procédure sur un plan ou en suivant la procédure sur deux plans.

Vous savez maintenant comment équilibrer un ventilateur industriel à l'aide d'un analyseur de vibrations.

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