Qu'est-ce qu'un rotor flexible ?

Un rotor flexible fonctionne au-delà d'une ou plusieurs de ses vitesses critiques, ce qui entraîne sa déformation lors de la rotation. La répartition du balourd varie avec la vitesse, différents modes de vibration étant alors excités. On peut citer comme exemples les arbres de turbines, les grands générateurs et les rotors de compresseurs à grande vitesse.

Qu'est-ce que la norme ISO 21940-14 ?

La norme ISO 21940-14 décrit les procédures d'évaluation de l'équilibrage des rotors flexibles. Elle prend en compte la complexité supplémentaire du balourd modal et spécifie les critères de tolérance pour chaque mode propre significatif.

En quoi l'équilibrage d'un rotor flexible diffère-t-il de l'équilibrage d'un rotor rigide ?

Les rotors rigides nécessitent un équilibrage sur deux plans (à basse vitesse). Les rotors flexibles requièrent un équilibrage sur N+2 plans pour N modes, avec une correction dépendant de la vitesse. Chaque mode possède sa propre tolérance au balourd, calculée en fonction de sa masse modale et de sa vitesse critique.

Qu'est-ce que le déséquilibre modal ?

Le balourd modal est la composante du balourd qui induit un mode de flexion spécifique du rotor. Chaque mode se comporte comme un système à un degré de liberté indépendant, doté de sa propre masse effective. L'équilibrage total nécessite la prise en compte de chaque mode significatif.

De combien de plans de correction ai-je besoin ?

Pour N modes flexibles, il faut N+2 plans de correction. Par exemple : 1 mode → 3 plans, 2 modes → 4 plans, 3 modes → 5 plans. L’emplacement des plans doit être choisi de manière à influencer efficacement la forme de chaque mode.

Outil d'ingénierie gratuit — #029

Tolérance d'équilibrage des rotors flexibles

Calculer la tolérance de balourd par mode pour les rotors flexibles selon la norme ISO 21940-14. Saisir la masse du rotor, la vitesse maximale, le degré d'équilibrage et le nombre de modes flexibles.

ISO 21940-14Équilibrage modalTolérance par mode

Résultats

Déséquilibre total admissible (ISO 21940-11)

—

Tolérance par mode

—

Déséquilibre spécifique (excentricité)

—

Avions de correction nécessaires

—

Vitesse angulaire ω

—

Déséquilibre total admissible

Identique à la norme ISO 21940-11 (ligne de base pour rotor rigide) :

Distribution des tolérances par mode

Pour les rotors flexibles, la tolérance totale est répartie entre le mode de corps rigide (basse vitesse) et chaque mode flexible. Une approche d'ingénierie courante :

Où N représente le nombre de modes flexibles + 1 (mode rigide). Chaque mode reçoit une part égale du budget total de déséquilibre.

Plans de correction

Pour N_fléchir En modes flexibles, le nombre minimal de plans de correction est :

Exemple — Rotor de turbine à gaz

Compte tenu de ce qui précède : m = 500 kg, n = 8000 tr/min, G2.5, 2 modes flexibles

ω = 2π × 8 000/60 = 837,76 rad/s

e_par = 2,5 × 1000 / 837,76 = 2,984 μm

U_total = 2,984 × 500 = 1492 g·mm

Par mode = 1492 / 3 = 497 g·mm (3 modes : 1 rigide + 2 flexibles)

Avions nécessaires : 2 + 2 = 4 plans de correction

⚠️ Remarque : Le modèle de répartition égale est une approche simplifiée. En pratique, la contribution modale à la masse peut varier, et les tolérances réelles doivent être vérifiées par une analyse de la dynamique du rotor.

Tolérance d'équilibrage des rotors flexibles — ISO 21940-14 | Outil en ligne gratuit

Publié par Nikolai Shelkovenko sur 15 février 2026 15 février 2026

Résultats

Déséquilibre total admissible

Distribution des tolérances par mode

Plans de correction