Procédure d'équilibrage en trois points - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Procédure d'équilibrage en trois points

1. Introduction

Vous allez maintenant vous familiariser avec une méthode d'équilibrage réservée aux situations où l'emploi d'un stroboscope ou d'une sonde photo-électrique s'avère, à toute fin pratique, impossible. Vous apprendrez qu'un équilibrage peut être réalisé sans la mesure de l'angle de phase.

La procédure d'équilibrage en trois points requiert plusieurs essais conduisant à des arrêts et des démarrages fréquents de la machine. De plus, le déséquilibre doit aussi être la source principale de la vibration excessive sur le rotor.

Dans ces conditions, vous aurez recours à une solution graphique pour déterminer les deux seules informations qui vous sont nécessaires pour réussir l'équilibrage du rotor : la valeur de la masse de correction et sa position sur le rotor.

2. Mesures
a. Mesures de vibration
En plus de la mesure du balourd initial, les mesures de la vibration avec une masse d'essai, placée successivement dans trois positions différentes, sont requises avant de procéder aux calculs de la masse et de l'angle de correction.
b. Mesure initiale

La première étape de la procédure d'équilibrage en trois points consiste à mesurer l'amplitude vibratoire causée par le balourd initial, A0. Dans l'exemple utilisé pour vous démontrer la marche à suivre, l'amplitude enregistrée est égale à 6 mm/s.

Vous tracez ensuite sur une feuille, à l'aide d'un compas et d'une règle, un cercle ayant pour rayon le vecteur V0 représentant le balourd initial (partie a de la figure suivante).

Étape 1 - V0 :

Vous arrêtez ensuite la machine pour marquer le rotor en trois endroits à peu près également espacés l'un par rapport à l'autre. En effet, les trois points n'ont pas besoin d'être séparés précisément par un angle de 120°. Toutefois, l'angle entre chacun des points doit être connu.

Vous identifierez ces points sur le rotor par les lettres a, b et c. Reportez ensuite la position de ces points sur le cercle original tracé précédemment. La partie b de la figure ci-dessus vous montre la pratique courante qui veut que le point "a" soit localisé à 0°, le point "b" à 120° et le point "c" à 240°.

c. Mesure avec une masse d'essai en position "a"

La seconde étape de cette procédure consiste d'abord à fixer une masse d'essai me appropriée au point "a". Vous déterminerez une masse d'essai adéquate en suivant la procédure recommandée dans la norme Iso 1940. Vous mettez ensuite le rotor en marche et mesurez l'amplitude vibratoire du balourd résultant, A1a.

Dans l'exemple considéré ici, l'amplitude enregistrée à cette étape de la procédure est de 4 mm/s avec une masse d'essai calculée de 10 g. Vous tracez alors un autre cercle ayant cette fois pour rayon le vecteur V1a, qui représente le balourd avec une masse d'essai en position "a". Vous pouvez voir à la figure suivante que l'origine du cercle est localisé au point "a".

Étape 2 - V1a :

d. Mesure avec une masse d'essai en position "b"

L'étape suivante consiste à renouveler la mesure effectuée à l'étape précédente, mais avec la masse d'essai relocalisée au point "b". L'amplitude du balourd résultant A1b alors enregistrée est égale à 8 mm/s.

Vous tracerez ensuite un troisième cercle ayant pour rayon le vecteur V1b représentant le balourd avec une masse d'essai en position "b" (figure ci-dessous). L'origine du cercle est maintenant localisée au point "b".

Étape 3 - V1b :

e. Mesure avec une masse d'essai en position "c"

Vous reprenez une nouvelle mesure avec la masse d'essai relocalisée au point "c". L'amplitude A1c du nouveau balourd enregistrée est égale à 11 mm/s. Vous tracez alors un dernier cercle ayant pour rayon le vecteur V1c représentant le balourd avec une masse d'essai en position "c" (figure ci-dessous). L'origine du cercle est localisée au point "c".

Étape 4 - V1c :

3. Correction

La valeur de la masse de correction et de  son emplacement sont trouvés essentiellement par résolution graphique. Les étapes à suivre, tout comme celles déjà vues, doivent être réalisées avec soin ; le rotor équilibré présentera alors un niveau de vibration résiduelle acceptable.

a. Masse de correction

Pour déterminer la valeur de la masse requise pour corriger le déséquilibre, vous devez connaître l'effet produit par la masse d'essai seule. Une information obtenue en localisant d'abord le point d'intersection des trois cercles tracés précédemment à partir des points "a", "b" et "c".

Vous identifierez ce point par la lettre "d". Tracez ensuite un vecteur Ve, représentant l'effet de la masse d'essai, de l'origine "o" du cercle initial jusqu'au point "d", comme il est montré à la figure suivante.

Étape 5 - Ve et mc :

La longueur du vecteur Ve est mesurée en utilisant la même échelle que celle que vous avez utilisée pour tracer les cercles. Dans l'exemple montré à la figure ci-dessus, la longueur mesurée est égale à 5,25 mm/s.

Il vous est maintenant possible de calculer la masse de correction mc nécessaire pour équilibrer le rotor à l'aide de la relation suivante : mc = me  (V0/Ve). Vous obtenez alors une valeur mc = 11,4 g.

b. Angle de correction

L'étape suivante consiste à mesurer l'angle de correction c, c'est-à-dire l'angle qui déterminera la position de la masse de correction sur le rotor. L'angle c correspond dans la procédure d'équilibrage en trois points, à l'angle compris entre le vecteur Ve et le rayon "oa", soit un angle égal à 41° dans l'exemple montré à la figure suivante.

La masse de correction mc calculée à l'étape précédente est donc finalement localisée à un angle c mesuré à partir de la position "a" identifiée sur le rotor.

Étape 6 - c :

4. Vibration résiduelle

Il ne vous reste plus qu'à poser la masse de correction à l'endroit approprié sur le rotor, (figure ci-après) et à mesurer de nouveau l'amplitude de la vibration. N'oubliez pas d'enlever d'abord la masse d'essai toujours fixée au point "c".

L'équilibrage effectué selon la procédure en trois points sera considéré comme réussi dans la mesure où la vibration résiduelle est comprise entre 1/10 et 1/3 de la vibration initiale enregistrée sur le rotor non équilibré.

Pose de la masse de correction :

Vous trouverez à la figure ci-dessous un tableau récapitulatif de la procédure d'équilibrage en trois points, présenté sous la forme d'un rapport de mesures et de calculs. Vous y retrouvez, entre autres, les valeurs utilisées à titre d'exemples dans les étapes décrites précédemment.

Tableau récapitulatif des mesures :

5. Résumé sur les procédures d'équilibrage en trois points

• La méthode d'équilibrage en trois points est une procédure qui ne nécessite pas la mesure de l'angle de phase.

• L'instrumentation requise est réduite au minimum : un mesureur de vibrations, un compas et une règle.

• La procédure peut être divisée en six étapes :

étape 1 : mesure de la vibration initiale, A0 ;

étape 2 : mesure de la vibration avec la masse d'essai au point "a", A1a ;

étape 3 : mesure de la vibration avec la masse d'essai au point "b", A1b ;

étape 4 : mesure de la vibration avec la masse d'essai au point "c", A1c ;

étape 5 : calcul de la masse de correction, mc ;

étape 6 : mesure de l'angle de correction, c.

• La résolution du problème est faite de manière graphique.

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