Comment calculer la force centrifuge due au déséquilibre ?

La force centrifuge F = U × ω², où U représente le balourd en kg·m et ω la vitesse angulaire en rad/s. Si le balourd est exprimé en g·mm, convertissez-le en kg·m en divisant par 10⁶. La vitesse angulaire ω = 2π × n / 60, où n est la vitesse en tr/min.

Quelle est l'unité de déséquilibre ?

Le déséquilibre se mesure en unités de masse × distance : le g·mm (gramme-millimètre) est l’unité la plus courante dans l’industrie, l’oz·in (once-pouce) est utilisée en Amérique du Nord et le kg·m est l’unité SI. 1 oz·in ≈ 720 g·mm.

Pourquoi la force centrifuge augmente-t-elle avec le carré de la vitesse ?

La force centrifuge F = m × r × ω². Comme ω est proportionnel à la vitesse de rotation (en tr/min), doubler cette vitesse quadruple la force. C'est pourquoi les rotors à grande vitesse exigent des tolérances d'équilibrage beaucoup plus strictes que les rotors à basse vitesse.

Comment les forces de déséquilibre affectent-elles les roulements ?

Le balourd crée un vecteur de force de rotation à la fréquence de rotation (1× tr/min). Cette force se transmet aux roulements, augmentant leur charge dynamique et provoquant une usure accélérée, de la fatigue et des vibrations. La force de balourd s'ajoute directement à la charge sur les roulements.

Quel est le lien entre la force de déséquilibre et les vibrations ?

La force de balourd est la principale source d'excitation à 1 tr/min dans les machines tournantes. L'amplitude des vibrations qui en résulte dépend de l'intensité de la force, de la rigidité dynamique de la machine (masse, rigidité, amortissement) et de la proximité des fréquences de résonance.

Outil d'ingénierie gratuit · #007

Force centrifuge due au déséquilibre

Calculez la force centrifuge générée par le balourd résiduel d'une pièce en rotation. Saisissez le balourd et la vitesse pour visualiser instantanément les résultats.

F = U·ω² g·mm → N Charge portante

Résultats

Force centrifuge

—

Force (kN)

—

Force (lbf)

—

Vitesse angulaire ω

—

Fréquence

—

Déséquilibre (kg·m)

—

Masse statique équivalente

—

Force centrifuge due au déséquilibre

Lorsqu'un rotor présente un balourd résiduel U (masse × excentricité), la rotation génère une force centrifuge :

F — force centrifuge (N)
U — déséquilibre en kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
ω — vitesse angulaire = 2πn/60 (rad/s)
n — vitesse de rotation (tr/min)

Dépendance à la vitesse

Puisque la force dépend de ω², la relation avec le régime moteur est quadratique :

Doubler la vitesse quadruples la force centrifuge. C'est pourquoi les machines à grande vitesse (turbines, turbocompresseurs) exigent des tolérances d'équilibrage beaucoup plus strictes.

Charge statique équivalente

La masse statique équivalente est la masse qui, placée au repos sur un palier, produirait la même charge que la force de balourd en rotation :

Exemple pratique

Exemple — Moteur électrique

Compte tenu de ce qui précède : Balourd U = 1000 g·mm, Vitesse n = 3000 tr/min

ω = 2π × 3 000 / 60 = 314,16 rad/s

U (SI) = 1 000 × 10⁻⁶ = 0,001 kg·m

F = 0,001 × 314,16² = 98,7 N

Charge statique équivalente : 98,7 / 9,81 = 10,06 kg

Forces de déséquilibre typiques

Déséquilibre (g·mm)	Vitesse (RPM)	Force (N)	Application
100	10 000	109.7	Turbocompresseur
1 000	3 000	98.7	moteur électrique
5 000	1 500	123.4	Pompe centrifuge
10 000	750	61.7	Grand ventilateur
50 000	300	49.3	Broyeur

⚠️ Remarque : Ce calcul suppose un rotor rigide en dessous de la première vitesse critique. Au-delà de cette vitesse, la réponse dynamique est plus complexe et nécessite une analyse de la dynamique du rotor.

Calculateur de force centrifuge due au balourd | Outil en ligne gratuit

Publié par Nikolai Shelkovenko sur 15 février 2026 15 février 2026

Résultats

Force centrifuge due au déséquilibre

Dépendance à la vitesse

Charge statique équivalente

Exemple pratique

Forces de déséquilibre typiques