Comprendre le balourd de couple
Balourd de couple est une forme particulière de déséquilibre dynamique dans laquelle un rotor comporte deux déséquilibre masses égales situées à 180° l'une de l'autre, dans deux plans de correction. Lorsque le rotor tourne, ces deux forces centrifuges opposées génèrent un couple qui tend à tordre le rotor, le faisant osciller ou basculer d'un bout à l'autre autour de son centre de gravité. Une caractéristique déterminante du balourd de couple pur est que le centre de gravité reste situé sur l'axe de rotation, de sorte que le rotor est équilibré statiquement : posé sur des arêtes vives, il ne basculerait pas vers un point de plus grande masse. Cette condition ne peut être détectée que lorsque le rotor tourne, et elle ne peut être corrigée qu'à l'aide de contrepoids placés dans deux plans différents.
1. Définition : Qu'est-ce que le balourd de couple ?
Le terme « couple » est emprunté à la mécanique, où il désigne une paire de forces égales, opposées et parallèles, séparées par une distance — un système qui produit une rotation pure, sans translation nette. C’est exactement ce qui se passe ici. Chaque masse décentrée génère une force centrifuge lorsque le rotor tourne ; comme ces deux forces sont égales et de sens opposé, mais séparées dans le sens axial, elles s'annulent en tant que force résultante, mais s'additionnent en tant que moment. Le rotor ne subit aucune poussée latérale en son centre, mais il est soumis à un couple oscillant incessant qui s'inverse deux fois par tour.
2. Visualiser le balourd de couple
Imaginez un rotor long et fin. Placez un poids de 10 g à l'extrémité gauche (0°), puis placez un deuxième poids de 10 g à l'extrémité droite (180°) :
- Vérifiez-le pour équilibre statique et il semble parfaitement équilibré : les deux poids s'annulent, et le centre de gravité se trouve sur l'axe.
- Lorsqu'on le fait tourner, le poids de gauche tire l'extrémité gauche vers le haut tandis que le poids de droite tire l'extrémité droite vers le bas. Il en résulte un puissant mouvement de balancement, ou un mouvement de balancement en couple.
Cette condition produit une forte Vibrations à 1× la vitesse de fonctionnement, et — ce qui est essentiel pour le diagnostic — le phase Les mesures relevées aux deux paliers sont décalées d'environ 180° l'une par rapport à l'autre, car les deux extrémités se déplacent dans des directions opposées à tout moment.
3. Balourd de couple, statique ou dynamique
Comprendre les liens qui unissent ces trois catégories est essentiel pour choisir la correction appropriée :
| Type | Description de la masse | Centre de gravité | Relation de phase des roulements | Correction |
|---|---|---|---|---|
| Balourd statique | Un seul point lourd | Décalage par rapport à l'axe | En phase | Un poids, un plan |
| Balourd de couple | Deux points lourds égaux et opposés situés dans deux plans distincts | Sur l'axe | décalé de 180° | Deux poids, deux plans |
| déséquilibre dynamique | Combinaison de balourd statique et de balourd de couple | Décalé et incliné | Un angle intermédiaire | Deux poids, deux plans |
Le balourd dynamique est le phénomène le plus courant sur les rotors réels ; il résulte simplement de la coexistence d'un balourd statique et d'un balourd de couple. Sa correction nécessite donc de procéder à des mesures et de placer des masses dans au moins deux plans distincts. La comparaison des phases constitue un indice utile sur le terrain : des roulements presque en phase indiquent une composante statique dominante, tandis qu'un écart proche de 180° suggère un balourd de couple dominant.
4. Correction du balourd de couple
Pour supprimer un couple, le machine à équilibrer ou l'analyseur calcule la taille et la position angulaire de deux poids de correction :
- Un poids de correction se place dans le premier plan pour contrebalancer la force qui s'y exerce.
- Un second se place dans le deuxième plan pour s'opposer à la force égale et opposée à l'autre extrémité.
Une fois ces deux forces neutralisées, le couple de torsion disparaît et le rotor tourne sans à-coups. Il convient de noter que plus les deux plans sont éloignés l'un de l'autre, plus chaque poids peut être faible pour obtenir le même couple correcteur — un bras de levier long implique moins de masse —, c'est pourquoi il est recommandé de maximiser la distance entre les plans. Sur une machine montée, cette correction à deux plans s'effectue sans démontage à l'aide d'un instrument portable à deux canaux tel que le Balanset-1A, qui mesure l'amplitude et la phase de la composante 1× à chaque palier, détermine la coefficients d'influence d'un poids d'essai s'exécute et calcule les deux poids simultanément. Le traitement s'achève par la vérification de la balourd résiduel contre un ISO 21940-11 classe d'équilibrage.
5. Pourquoi le balourd de couple passe-t-il souvent inaperçu
Étant donné qu'un rotor présentant un balourd de couple peut réussir un contrôle statique (sur un seul plan), se fier uniquement à un essai statique peut laisser passer un défaut susceptible de causer des dommages. Seule une mesure en rotation qui analyse les deux paliers — et compare leur phase — permet de détecter le couple oscillant. C'est la raison fondamentale pour laquelle équilibrage à deux plans existe et pourquoi la plupart des rotors industriels à usage général, des induits de moteur aux arbres de transmission, sont équilibrés de manière dynamique plutôt que statique.
