L'équilibrage des rotors

"Placez uniformément les vêtements dans la cuve pour avoir un brassage équilibré. Un brassage non équilibré risque de faire bouger ou vibrer l'appareil pendant l'essorage." Instruction tirée du manuel d'utilisation d'une machine à laver. Un problème domestique… et un problème industriel qui se corrigent en suivant la procédure recommandée.

Le déséquilibre d'une seule pièce tournante dans une machine peut suffire à causer la vibration de la machine entière. La vibration ainsi produite peut à son tour causer une usure prématurée des roulements, des arbres, des engrenages, etc., avec comme conséquence une réduction substantielle de leur durée vie.

L'intégrité des structures de support peut, elle aussi, être durement affectée par une exposition prolongée à des vibrations élevées.

Dans cette étude, vous étudierez d'abord le phénomène du déséquilibre en employant une terminologie tirée des normes internationales Iso.

Vous apprendrez ensuite à corriger le déséquilibre au moyen d'une méthode générale d'équilibrage. Vous pratiquerez également l'équilibrage d'un ventilateur industriel sur un plan et sur deux plans à l'aide d'un analyseur de vibrations.

Résumé sur l'équilibrage des rotors :

Vous devriez maintenant être en mesure de procéder avec succès à l'équilibrage d'un rotor de machine industrielle. Dans cette étude, vous avez non seulement eu l'occasion d'apprendre et de pratiquer les procédures requises pour mener à bien vos tâches d'équilibrage, vous avez également étudié le pourquoi et le comment du phénomène appelé "déséquilibre" ; la cause numéro un des vibrations dans les machines tournantes.

Il s'avère tout de même intéressant de récapituler les aspects les plus importants propres au déséquilibre, à l'équilibrage des rotors et aux méthodes d'équilibrage.

• Le déséquilibre

- Un rotor déséquilibré crée une force centrifuge non compensée qui provoque la vibration du rotor et de ses paliers.

- Les causes du déséquilibre sont liées au manque d'homogénéité dans les matériaux, à des problèmes dans la fabrication et l'assemblage des composants ainsi qu'à la déformation du rotor en cours de fonctionnement (corrosion, usure, encrassement, etc.).

- Le type de déséquilibre rencontré le plus fréquemment est le déséquilibre dynamique qui est une combinaison d'un déséquilibre statique et d'un déséquilibre de couple.

• L'équilibrage

- L'équilibrage est le procédé utilisé pour corriger le déséquilibre. L'équilibrage sur place (in-situ) est réalisé en mesurant la vibration des paliers du rotor. Les valeurs obtenues servent au calcul de la masse de correction requise afin de réduire le balourd et les vibrations qui en résultent.

- L'équilibrage est nécessaire parce que la vibration des rotors contribue principalement à diminuer la durée de vie et la fiabilité des machines, à augmenter les coûts d'entretien et à influencer le bon fonctionnement des machines voisines.

- On retrouve dans la norme internationale Iso 1940 une classification des rotors basée sur un degré de qualité d'équilibrage associé à chaque type de rotor.

- Le déséquilibre résiduel admissible sur un rotor, déterminé à l'aide de l'abaque Iso, est fonction du degré de qualité recherché, de la masse du rotor et de sa vitesse de fonctionnement maximal.

• Méthodes d'équilibrage

- La méthode d'équilibrage sur un plan se résume à vérifier la condition de déséquilibre du rotor, à choisir une masse d'essai appropriée, à procéder ensuite aux mesures de la vibration initiale et de la vibration avec la masse d'essai et à effectuer les corrections de masse nécessaires sur le rotor jusqu'à l'atteinte du degré d'équilibrage recherché.

- La méthode d'équilibrage sur deux plans est tout à fait similaire à la procédure sur un plan. La différence réside dans l'obligation de faire des mesures de vibration dans les deux plans puisque les balourds dans chaque plan ont un effet réciproque l'un sur l'autre.

- L'équilibrage des rotors de ventilateurs industriels exige beaucoup de prudence et à un travail soigné. L'objectif est d'obtenir le degré de qualité d'équilibrage requis dans un délai raisonnable et en toute sécurité.

- Les méthodes d'équilibrage sur un plan et sur deux plans sont applicables aux rotors en porte-à-faux. Il arrive que l'équilibrage sur deux plans se fasse sur ce type de rotor en utilisant deux fois la procédure sur un plan.

- L'emploi de la méthode d'équilibrage en trois points est réservé aux situations particulières où il s'avère impossible de mesurer l'angle de phase ou dans les situations où l'instrumentation disponible ne permet pas de faire autrement.