Qu'est-ce que l'équilibrage ? Normes et classification ISO • Équilibreur portatif, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors. Qu'est-ce que l'équilibrage ? Normes et classification ISO • Équilibreur portatif, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors.

Qu'est-ce que l'équilibrage ? Normes et classification ISO

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Comprendre les classifications des notes d'équilibrage

Définition : Qu'est-ce qu'une note d'équilibrage ?

A grade d'équilibrage (également appelé qualité d'équilibre ou Catégorie G) est un système de classification normalisé qui spécifie la qualité d'équilibrage requise pour différents types de machines tournantes. Défini principalement par le ISO 21940-11 norme (anciennement ISO 1940-1), les grades d'équilibrage classent les équipements en fonction de leurs caractéristiques opérationnelles et attribuent les tolérances d'équilibrage.

Le système de notation garantit que toutes les parties (fabricants, techniciens de maintenance et utilisateurs finaux) travaillent selon des normes cohérentes et reconnues à l'échelle internationale lors de la spécification et de la vérification de la qualité de l'équilibrage du rotor.

Le système G-Grade

Les grades d'équilibrage sont désignés par “ G ” suivi d'une valeur numérique, telle que G 2,5, G 6,3 ou G 16. Le nombre représente le produit du résidu autorisé déséquilibrer L'excentricité (en millimètres) et la vitesse angulaire (en radians par seconde). En termes plus simples, elle représente la vitesse de vibration admissible du balourd, en mm/s.

Principe clé

Des valeurs G plus faibles indiquent des exigences d'équilibrage plus strictes (balourd résiduel admissible moindre), tandis que des valeurs G plus élevées autorisent un balourd résiduel plus important. Le système reconnaît que les différents types d'équipements ont des exigences de qualité d'équilibrage très différentes selon leur vitesse, leur masse, leur application et leur environnement de fonctionnement.

Grades d'équilibrage courantes et leurs applications

La norme ISO 21940-11 définit des classes allant de G 0,4 (précision maximale) à G 4000 (précision minimale). Voici les classes les plus courantes :

G 0,4 – Ultra-haute précision

Applications :

  • Broches de rectifieuses
  • Gyroscopes
  • Équipement de mesure de précision

Caractéristiques: Nécessite un équipement d'équilibrage spécialisé et des environnements contrôlés. Généralement réalisé dans des ateliers d'équilibrage de précision dédiés.

G 1.0 – Haute précision

Applications :

  • Broches de machines-outils de haute précision
  • Turbocompresseurs
  • Centrifugeuses à grande vitesse
  • Lecteurs de disques informatiques

Caractéristiques: Exige un contrôle minutieux de tous les paramètres d’équilibrage et une instrumentation de haute qualité.

G 2.5 – Industrie de précision

Applications :

  • Turbines à gaz et à vapeur
  • Rotors rigides de turbogénérateurs
  • Compresseurs
  • Entraînements de machines-outils
  • Moteurs électriques moyens et grands (avec exigences particulières)
  • Séparateurs centrifuges

Caractéristiques: Norme pour les équipements industriels de haute qualité et à grande vitesse. Réalisable avec de bonnes équilibrage des champs pratiques.

G 6.3 – Industrie générale (le plus courant)

Applications :

  • Moteurs électriques à usage général
  • Machines pour l'industrie de transformation
  • Pompes centrifuges
  • Ventilateurs et souffleurs
  • réducteurs
  • Rotors de machines générales
  • Compresseurs à vitesse moyenne

Caractéristiques: La nuance “ standard ” pour la plupart des machines industrielles. Elle offre un bon équilibre entre faisabilité et performance. Facilement réalisable avec un équipement d'équilibrage portable.

G 16 – Industrie lourde

Applications :

  • Arbres de transmission (arbres d'hélice, arbres à cardan)
  • Moteurs diesel multicylindres à six cylindres ou plus
  • Concasseurs
  • machines agricoles
  • Composants individuels des moteurs

Caractéristiques: Convient aux équipements robustes à vitesse lente où la tolérance aux vibrations est plus élevée.

G 40 et supérieur – Industrie très lourde

Applications :

  • Moteurs diesel à quatre cylindres (G 40)
  • Machines à basse vitesse montées de manière rigide
  • Équipement très grand et à rotation lente

Caractéristiques: Appliqué aux équipements massifs et à faible vitesse où un équilibrage de haute précision n'est pas économiquement justifié ou techniquement nécessaire.

Comment choisir la note d'équilibrage appropriée

Le choix du bon degré d’équilibrage implique de prendre en compte plusieurs facteurs :

1. Type et conception de l'équipement

La norme ISO 21940-11 fournit des tableaux détaillés associant les types d'équipements aux classes recommandées. Ces tableaux constituent le point de départ principal pour le choix de la classe.

2. Vitesse de fonctionnement

Les équipements à grande vitesse nécessitent généralement un équilibre plus serré (nombre G inférieur) car les forces centrifuges augmentent avec le carré de la vitesse.

3. Type de montage

Les équipements montés sur des fondations flexibles ou des systèmes d'isolation peuvent souvent tolérer des nombres G plus élevés que les équipements montés de manière rigide.

4. Proximité du personnel

Les machines dans les espaces occupés peuvent nécessiter un équilibre plus strict pour des raisons de bruit et de sécurité.

5. Exigences particulières

Certaines applications (équipements médicaux, fabrication de précision, aérospatiale) exigent un équilibre plus strict que la pratique industrielle standard.

6. Considérations économiques

Chaque étape vers une nuance plus serrée augmente le coût d'équilibrage. La nuance choisie doit répondre aux besoins opérationnels sans être excessive.

Relation entre la pente et le déséquilibre admissible

Le degré d'équilibrage est utilisé pour calculer le maximum autorisé déséquilibre résiduel pour un rotor spécifique :

Formule

Upar (g·mm) = (9549 × G × M) / tr/min

Où:

  • Upar = Déséquilibre résiduel admissible en grammes-millimètres
  • G = Numéro de qualité de l'équilibre (par exemple, 6,3 pour G 6,3)
  • M = Masse du rotor en kilogrammes
  • tr/min = Vitesse de service en tours par minute

Exemple

Un rotor de ventilateur de 100 kg fonctionnant à 1500 tr/min avec une classe G 6,3 :

Upar = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm

Si le rayon du plan de correction est de 200 mm, cela équivaut à 2,0 grammes de balourd résiduel admissible.

Considérations relatives aux vitesses multiples et variables

Pour les machines fonctionnant à différentes vitesses :

  • Fonctionnement à vitesse constante : Appliquer la nuance à la vitesse de fonctionnement normale
  • Vitesse variable : Appliquer la nuance à la vitesse maximale de fonctionnement continu
  • Passage des vitesses critiques : Pour rotors flexibles, une attention particulière à l'équilibre aux vitesses critiques peut être nécessaire, nécessitant potentiellement des techniques d'équilibrage modal

Vérification et acceptation

Après équilibrage est terminée, la qualité de l'équilibre obtenu doit être vérifiée par rapport à la note spécifiée :

Méthodes de mesure

  • Mesure directe du balourd : Sur une machine à équilibrer, le balourd résiduel est mesuré directement et comparé à Upar
  • Mesure des vibrations : Dans l'équilibrage sur le terrain, l'amplitude des vibrations est utilisée comme indicateur indirect de la qualité de l'équilibrage

Critères d'acceptation

Le rotor est considéré comme acceptable lorsque :

  • Déséquilibre résiduel mesuré ≤ U calculépar, OU
  • Les niveaux de vibration sont conformes à la norme ISO 20816 ou à d'autres normes de vibration applicables

Contexte historique : ISO 1940 à ISO 21940

Le système de notation G a été initialement établi dans la norme ISO 1940-1 (publiée pour la première fois en 1986). En 2016, la série ISO 1940 a été révisée et renumérotée ISO 21940, l'ISO 21940-11 remplaçant l'ISO 1940-1. Les principes fondamentaux et les valeurs de notation sont restés essentiellement inchangés, mais la nouvelle norme prévoit :

  • Classifications d'équipement mises à jour
  • Des orientations plus claires sur le choix des notes
  • Meilleure intégration avec d'autres normes de dynamique de rotor
  • Procédures améliorées pour les rotors flexibles

Idées fausses courantes

Idée fausse n° 1 : “ Plus c'est serré, mieux c'est ”

Réalité: Une spécification excessive de la qualité de l'équilibrage augmente les coûts sans avantage proportionnel. Les équipements G 2.5 ne sont pas nécessairement plus performants que les équipements G 6.3 dans les applications où G 6.3 est approprié.

Idée fausse n° 2 : “ La pente est directement égale au niveau de vibration ”

Réalité: Bien que lié, le nombre G représente l'excentricité admissible du balourd, et non l'amplitude des vibrations. Les vibrations réelles dépendent de nombreux facteurs autres que la qualité de l'équilibrage.

Idée fausse n° 3 : “ Une seule catégorie convient à tous les équipements d’une usine ”

Réalité: Différents types d'équipements nécessitent des qualités différentes, même au sein d'une même installation. Un broyeur de précision et un concasseur ont des exigences d'équilibrage très différentes.

Documentation et spécifications

Lors de la spécification des travaux d’équilibrage, la documentation doit clairement indiquer :

  • Grade d'équilibrage requis (par exemple, “ Équilibrage selon G 6,3 selon ISO 21940-11 ”)
  • Vitesse de service pour le calcul de la tolérance
  • Nombre de plans de correction requis
  • Méthode de vérification (machine d'équilibrage d'atelier ou mesure des vibrations sur le terrain)

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