Qu’est-ce que la dilatation thermique dans l’alignement des arbres ?

La dilatation thermique correspond à l'augmentation de la hauteur de l'axe central d'une machine lorsqu'elle passe de la température ambiante à sa température de fonctionnement. La formule est ΔH = H × α × ΔT, où H représente la hauteur entre le pied et l'axe central, α le coefficient de dilatation thermique et ΔT l'élévation de température.

Pourquoi un alignement à froid pré-déporté ?

Les machines sont alignées à froid mais fonctionnent à chaud. Si leur dilatation est différente, un alignement parfait à froid entraîne un défaut d'alignement à température de fonctionnement. Le pré-décalage de l'alignement à froid par la dilatation différentielle prévue garantit l'alignement à chaud.

Comment déterminer la température de fonctionnement ?

Les températures de fonctionnement des équipements en marche peuvent être mesurées à l'aide de thermomètres infrarouges ou de sondes de contact placées sur le palier ou les pieds de la machine. Valeurs typiques : moteurs électriques : 60–90 °C ; pompes : 40–70 °C (selon le procédé) ; turbines à vapeur : 80–200 °C.

Quelles sont les températures typiques des moteurs et des pompes ?

Les moteurs électriques fonctionnent généralement à une température de 60 à 90 °C au niveau du carter. Les pompes centrifuges fonctionnent entre 40 et 70 °C pour l'eau froide, mais cette température peut être beaucoup plus élevée pour les fluides de process chauds. Les turbines à vapeur peuvent atteindre 150 à 300 °C. Les réducteurs fonctionnent généralement entre 50 et 80 °C.

Qu'est-ce qu'un contrôle d'alignement à chaud ?

Un contrôle d'alignement à chaud est effectué lorsque la machine est à température de fonctionnement (immédiatement après l'arrêt). Il permet de vérifier que les prévisions de dilatation thermique étaient correctes et que les machines sont alignées dans les conditions réelles de fonctionnement. Il s'agit de la méthode de référence pour valider l'alignement.

Outil d'ingénierie gratuit

Compensation de la dilatation thermique pour l'alignement des arbres

Calculer la dilatation verticale de l'axe central due à la dilatation thermique des machines motrice et entraînée. Déterminer le décalage de pré-alignement à froid pour obtenir l'alignement à température de fonctionnement.

Motrice + Entraînée ΔH = H × α × ΔT Cible de décalage à froid

Température ambiante (°C)

Saisissez ci-dessous les données des deux machines. La différence détermine le pré-décalage à froid.

Machine motrice (ex. moteur)

Type de machine

Matériau

Hauteur du pied à l'axe central H (mm)

Température de fonctionnement (°C)

Machine entraînée (ex. pompe)

Type de machine

Matériau

Hauteur du pied à l'axe central H (mm)

Température de fonctionnement (°C)

Préréglages rapides

Résultats

Objectif de pré-décalage à froid (dilatation différentielle)

—

Dilatation thermique de la machine motrice

—

Dilatation thermique de la machine entraînée

—

ΔT motrice

—

ΔT entraîné

—

Formule de dilatation thermique

Lorsqu'une machine chauffe, son châssis se dilate verticalement, relevant ainsi l'axe de l'arbre :

H — Hauteur du pied à l'axe (mm)
α — coefficient de dilatation thermique (×10⁻⁶ /°C)
T_op — température de fonctionnement (°C)
T_amb — température ambiante (°C)

Valeurs du CTE du matériau

Matériau	α (×10⁻⁶ /°C)
Acier au carbone	12.0
Fonte	10.5
Acier inoxydable (304/316)	16.0
Aluminium	23.0

Températures de fonctionnement typiques

Type de machine	Température typique du boîtier (°C)
Moteur électrique	60 – 90
Pompe centrifuge (eau froide)	40 – 70
Turbine à vapeur	80 – 200
Boîte de vitesses	50 – 80
Compresseur	60 – 120

Exemple pratique

Exemple — Groupe motopompe

Compte tenu de ce qui précède : Température ambiante = 20°C

Moteur : H = 200 mm, Acier (α = 12×10⁻⁶), T_op = 80 °C

Pompe : H = 250 mm, Acier (α = 12×10⁻⁶), T_op = 60 °C

ΔH_moteur = 200 × 12 × 10⁻⁶ × (80 − 20) = 0,144 mm

ΔH_pompe = 250 × 12 × 10⁻⁶ × (60 − 20) = 0,120 mm

Différence = 0,144 − 0,120 = 0,024 mm

Le moteur s'allonge davantage → régler le moteur 0,024 mm BAS pendant l'alignement à froid.

💡 Conseil : La machine qui se dilate le plus doit être réglée en position BASSE à l'alignement à froid. Lorsque les deux machines chauffent, la différence de dilatation les ramène en alignement.

⚠️ Remarque : Ce calcul suppose une dilatation thermique uniforme du bâti de la machine. En pratique, les gradients thermiques, les contraintes dans la tuyauterie et les effets de fondation peuvent engendrer des mouvements supplémentaires. Il est toujours recommandé de procéder à un contrôle d'alignement à chaud lorsque cela est possible.