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Équilibrage à deux plans (dynamique) — Méthode, physique et procédure sur le terrain
Lorsqu'un rotor est suffisamment large pour que le balourd diffère à chaque extrémité, un seul plan de correction ne suffit pas. L'équilibrage dynamique à deux plans corrige simultanément la composante statique et la composante de couple — en utilisant la méthode du coefficient d'influence — afin que le rotor fonctionne en douceur sur toute sa longueur, et pas seulement en son centre.
En bref : L'équilibrage à deux plans (dynamique) est nécessaire lorsqu'un rotor présente à la fois un balourd statique et une composante de couple — ce qui signifie que le balourd est réparti le long de l'axe de l'arbre plutôt que concentré sur un disque. Un capteur de vibrations sur chaque palier et un tachymètre laser sur l'arbre sont utilisés pour mesurer la réponse du rotor aux poids d'essai placés dans chaque plan à tour de rôle ; le Balanset-1A résout ensuite la masse et l'angle de correction exacts dans les deux plans simultanément. Aucun démontage de la machine n'est nécessaire — l'ensemble de la procédure à quatre passages est réalisé à la vitesse de fonctionnement, dans les propres paliers du rotor, en moins d'une heure pour la plupart des rotors.
Signes indiquant que votre rotor a besoin d'un équilibrage sur deux plans
Une correction sur un seul plan peut calmer un palier alors que l'autre tremble encore. Si vous observez l'un de ces schémas, le traitement sur deux plans est la bonne solution :
Un plan ou deux plans : quand faut-il deux plans ?
Le choix entre un ou deux plans de correction dépend de la géométrie du rotor et de la nature de son déséquilibre. Comprendre les trois types de déséquilibre permet de prendre une décision immédiate.
Les trois types de déséquilibre
Balourd statique — le centre de masse est décalé par rapport à l'axe de rotation, mais l'axe principal d'inertie lui est parallèle. Un seul plan de correction suffit : ajoutez de la masse du côté le plus lourd et le rotor est équilibré. Rotors typiques : poulies minces, meules étroites, disques de ventilateur à plan unique.
Balourd de couple — le centre de masse est sur l'axe mais l'axe d'inertie principal est incliné. Le rotor bascule au lieu d'osciller. Ce phénomène ne peut être corrigé dans un seul plan ; deux masses égales et opposées, séparées de 180° dans deux plans distincts, sont nécessaires pour annuler le moment de basculement. Rotors typiques : longs tambours cylindriques, armatures de moteurs, assemblages d'arbres.
Déséquilibre dynamique (combiné) — le cas général : les composantes statiques et de couple sont toutes deux présentes. La correction nécessite deux plans choisis arbitrairement le long de l'arbre. Tous les rotors de production réels entrent dans cette catégorie.
| Facteur | Plan unique (statique) | Deux plans (dynamique) |
|---|---|---|
| Forme du rotor | Disque mince ; largeur axiale bien inférieure au diamètre | Rotor large ; largeur axiale comparable ou supérieure au diamètre |
| Type de déséquilibre | Déséquilibre statique uniquement | Déséquilibre couplé ou combiné (dynamique) |
| Rapport L/D (longueur axiale / diamètre) | L/D < 0,5 (environ) | L/D ≥ 0,5, ou le rotor dépasse sa première vitesse critique |
| Nombre de capteurs | 1 capteur de vibrations + 1 tachymètre laser | 2 capteurs de vibrations + 1 tachymètre laser |
| Nombre de mesures | 3 séries (base + essai + correction) | 4 passages (ligne de base + essai sur le plan 1 + essai sur le plan 2 + correction) |
| Plans de correction | 1 | 2 |
| Équipement typique | Roues de ventilateur étroites, poulies, disques à un étage | Tambours, arbres d'entraînement, roues larges, rotors à plusieurs étages, rotors de moteur |
| Référence standard | ISO 21940-11 (rotor rigide à 1 plan) | ISO 21940-11 (rotor rigide à 2 plans) |
Règle générale : si la vibration du rotor mesurée à un palier change dans la direction opposée à la vibration à l'autre palier lorsque vous déplacez un poids d'essai, vous avez une composante de couple et deux plans sont nécessaires.
Pourquoi les rotors larges perdent-ils leur équilibre dynamique — et quel en est le prix ?
Lorsqu'un rotor est fabriqué ou réparé, la masse est rarement répartie de manière symétrique le long de son axe. L'érosion ronge une extrémité de la roue plus rapidement que l'autre ; les réparations par soudure ajoutent de la matière à une seule station axiale ; les produits s'accumulent de manière non uniforme le long d'un tambour. Le résultat n'est pas seulement un balourd statique, mais aussi une couple composante de couple qui crée un moment de basculement. Seule une correction simultanée dans deux plans permet d'éliminer les deux. Comme la force centrifuge croît avec la carré de la vitesse de rotation, un balourd de couple modeste à 500 RPM devient une force destructrice à 3 000 RPM.
Si l'on ne tient pas compte de la composante de couple, les deux paliers supportent des charges dynamiques élevées à chaque révolution. La fatigue des paliers s'accumule, les joints lâchent, les fixations se desserrent et les fissures structurelles se propagent des pieds de montage vers l'extérieur. Les pertes économiques — paliers, joints, perte de production, main-d'œuvre d'urgence — dépassent généralement plusieurs fois le coût d'un équilibrage correct sur deux plans.
Pourquoi la réduction de moitié des vibrations multiplie la durée de vie des roulements
Équilibrage à deux plans — procédure de terrain étape par étape
Le Balanset-1A applique la méthode du coefficient d'influence. Deux capteurs de vibrations et un tachymètre laser caractérisent entièrement le rotor et résolvent les deux plans de correction en une seule session sur site :
- Installez les capteurs. Fixez un accéléromètre de vibrations à chaque palier (plans 1 et 2) et orientez le tachymètre laser vers une bande réfléchissante sur l'arbre. Aucun démontage n'est nécessaire — le rotor fonctionne dans des conditions normales tout au long de la procédure.
- Mesurer la ligne de base. Une marche à pleine vitesse enregistre l'amplitude de la vibration et l'angle de phase simultanément aux deux emplacements des paliers, ce qui donne les vecteurs 1× RPM de départ qui définissent l'état de balourd initial dans les deux plans.
- Ajouter une masse d'essai dans le plan 1. Une masse connue est fixée à une position angulaire marquée dans le premier plan de correction. Un deuxième essai permet de déterminer l'influence de cette masse sur les vibrations à les deux aux emplacements des paliers, ce qui donne deux des quatre coefficients d'influence.
- Déplacer le poids d'essai dans le plan 2. La même masse est repositionnée sur le deuxième plan de correction et un autre passage enregistre l'influence croisée sur les deux capteurs. Le dispositif dispose maintenant des quatre coefficients d'influence nécessaires pour le système 2×2.
- Laissez l'appareil calculer. Le Balanset-1A résout les équations des coefficients d'influence à deux plans et fournit simultanément la masse de correction et la position angulaire exactes pour chaque plan — aucune arithmétique manuelle n'est nécessaire.
- Apporter les corrections et vérifier. Des poids de correction sont placés aux positions calculées sur les deux plans. Un essai final confirme que le balourd résiduel se situe dans la tolérance ISO 21940-11 pour la qualité G spécifiée, et le Balanset-1A enregistre un rapport d'équilibrage documenté.
Ce que nous équilibrons en deux plans
- Roues de ventilateurs centrifuges larges et soufflantes à double entrée
- Tambours de battage et de hachage pour moissonneuse-batteuse
- Arbres de transmission et cardans
- Rotors de pompes multi-étagées et ensembles de roues de compresseurs
- Cylindres de machines à papier et cylindres d'impression / de couchage
- Convoyeurs à vis et vis sans fin d'une longueur supérieure à ~500 mm
- Rotors de moteurs et rotors de générateurs ayant une longueur axiale importante
- Rotors de turbocompresseurs et rotors de turbines à vapeur (vérification des vibrations sur le terrain)
- Tout rotor où la correction d'un seul plan laisse un palier encore en vibration
Tolérances et normes
ISO 21940-11 (anciennement ISO 1940-1) définit les degrés de qualité d'équilibrage G0,4 à G4000 pour les rotors rigides. L'équilibrage sur deux plans est la méthode requise lorsque le rapport longueur axiale/diamètre du rotor dépasse environ 0,5, ou lorsque le rotor fonctionne au-dessus de sa première vitesse critique. Le balourd résiduel admissible par plan est calculé comme suit :
Upar (g-mm) = epar × m / 2, où epar = G × 9549 / n (mm/s × rpm → μm excentricité), m est la masse du rotor en kg, et le facteur 2 répartit la tolérance entre les deux plans.
Les rotors de ventilateurs sont généralement équilibrés pour G6.3 ou G2.5 par ISO 14694; les broches de machines-outils de précision et les turbomachines à grande vitesse visent G1.0 ou plus fin. Utilisez notre Calculateur de déséquilibre résiduel pour connaître la tolérance admissible pour votre grade G, la masse du rotor et la vitesse de service avant de commencer le travail.
Le Balanset-1A - votre kit complet d'équilibrage de champ
L'équilibrage dynamique sur deux plans de tout rotor rigide — ventilateurs, tambours, arbres de transmission, pompes à plusieurs étages — est réalisé avec un seul instrument portable : le Balanset-1A. Il s'agit d'un équilibreur dynamique à deux canaux et d'un analyseur de vibrations qui permet d'équilibrer les rotors. dans leurs propres roulements, à la vitesse de fonctionnement, en utilisant la méthode des coefficients d'influence — un plan en trois essais, deux plans en quatre. Le logiciel calcule la masse et l'angle de correction exacts pour les deux plans et enregistre un rapport.
Contenu du kit complet
1 975 € - Kit complet, en stock, facture TVA
- Unité de mesure de l'interface (USB, 2 canaux)
- Deux accéléromètres à vibration (câble de 4 m, 10 m en option)
- Tachymètre laser / capteur de phase optique (50-500 mm)
- Support magnétique pour le capteur
- Balance numérique pour les poids d'essai et de correction
- Logiciel d'équilibrage et d'analyse Windows
- Mallette de transport en plastique
Kit complet
Unité - 2 capteurs - tachymètre laser - support magnétique - balance numérique - logiciel - valise de transport. Tout ce qui est nécessaire pour commencer l'équilibrage dès la sortie de la boîte.
Ensemble OEM
Unité - 2 capteurs - tachymètre laser - logiciel. Pour les intégrateurs qui disposent déjà d'un support, d'une balance et d'un boîtier, ou qui intègrent l'unité dans un système dédié à l'équilibrage des ventilateurs.
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Canaux de mesure | 2 (équilibrage sur un ou deux plans) |
| Plage de vitesse de vibration | 0,05-100 mm/s |
| Gamme de fréquences | 5-300 Hz |
| Précision des mesures | ±5% de la pleine échelle |
| Méthode | Coefficient d'influence à 3 parcours (1 ou 2 plans) |
| Analyse | Amplitude et phase à 1×, spectre FFT et forme d'onde, rapports enregistrés |
| Ordinateur portable | Non inclus (PC Windows, disponible sur demande) |
Cas réels d'équilibrage sur deux plans
Tambour combiné (2 plans)
Les deux plans de correction ont été équilibrés sur une moissonneuse-batteuse agricole au cours d'une session de travail sur le terrain.
Arbre de transmission (2 plans)
Équilibrage dynamique d'un arbre de transmission long avec un poids de correction à chaque bride d'extrémité.
Turbine d'épuisement large
Correction sur deux plans d'une roue d'épurateur industriel large équilibrée in situ.
Équilibrage à deux plans — depuis le terrain
Mise en place d'un coefficient d'influence
Deux capteurs et un tachymètre laser positionnés pour caractériser simultanément les deux plans de correction.
Équilibré en place
Le rotor reste dans ses propres roulements et est corrigé à la vitesse de fonctionnement - aucun démontage n'est nécessaire.
Les deux plans résolus
Masse et angle de correction calculés pour le plan 1 et le plan 2 simultanément en une seule session.
Résultat vérifié
L'essai final confirme le déséquilibre résiduel dans la tolérance ISO 21940-11 sur les deux plans.
Calculatrices gratuites pour l'équilibrage sur deux plans
FAQ sur l'équilibrage à deux plans
Quand l'équilibrage sur un seul plan est-il suffisant ?
Comment fonctionne la méthode du coefficient d'influence pour deux plans ?
Combien de mesures faut-il effectuer pour un travail à deux plans ?
Dois-je retirer le rotor de la machine ?
Quel niveau de qualité d'équilibre dois-je viser pour mon rotor ?
Notre équipe de maintenance peut-elle effectuer un équilibrage sur deux plans avec le Balanset-1A ?
Apprendre la théorie
Résoudre les deux plans en une seule visite — à la vitesse de fonctionnement, sans démontage
Le Balanset-1A vous guide tout au long de la procédure de calcul du coefficient d'influence sur deux plans : ligne de base, essai sur le plan 1, essai sur le plan 2, correction et vérification — le tout à la vitesse de rotation, dans les propres roulements du rotor. Balourd résiduel documenté selon ISO 21940-11, ISO 14694 et API 610. Prêt à être expédié.
