Why Balancing Doesn't Reduce Vibration: 9 Causes and How to Fix Each One
Vous avez suivi la procédure, installé le poids de correction, et la vibration persiste. Voire s'aggrave. L'instrument n'est pas cassé ; le problème vient d'un élément que l'équilibrage n'a jamais été conçu pour corriger. Voici comment identifier cet élément.
Le problème fondamental : l'équilibrage ne résout qu'un seul problème
L'équilibrage corrige l'asymétrie de masse d'une pièce en rotation. C'est tout. Le centre de masse du rotor ne coïncide pas avec son axe de rotation ; par conséquent, chaque tour génère une force centrifuge qui fait vibrer la machine. Les masselottes de correction ramènent le centre de masse sur l'axe. Les vibrations diminuent.
But vibration in rotating machinery has many sources, and unbalance is only one of them. This guide covers the nine that most often make a balancing job fail: resonance, mechanical looseness, misalignment, a bent shaft, bearing defects, a dirty rotor, an undersized trial weight, an angle error, and thermal distortion. Most of them produce vibration that regard like unbalance: it is synchronous or near-synchronous, it's periodic, and it shakes the machine in the radial direction. The frustrating part is that adding correction weights to a machine suffering from looseness or resonance doesn't just fail — it can make things worse.
Balanset-1A is a balancer, but it's also a vibration analyzer with FFT spectrum analysis (F8 – Charts) and a vibration meter (F5 – Vibration Meter). These diagnostic tools are the key to identifying which of the nine causes you're actually dealing with — before you waste time on trial weights.
Le « faux balourd » — 5 défauts qui l'imitent
Résonance
Operating speed matches the structure's natural frequency. A small unbalance force gets amplified many times. Phase wanders even while the RPM readout looks steady — real drives never hold speed perfectly, and near a resonance a fraction of a percent of speed change is enough to move the phase. This is the diagnostic clue. The Balanset-1A cannot calculate a consistent correction angle because the angle keeps changing.
jeu mécanique
Boulons desserrés, patins mous, plaques de base fissurées, sièges de roulement usés. La réponse de la machine devient non linéaire : lorsqu’on ajoute une masse d’essai, le système réagit différemment de ce que prévoient les calculs. Les coefficients d’influence sont erronés, la correction l’est donc aussi.
Désalignement
Un défaut d'alignement angulaire ou de décalage entre l'arbre moteur et l'arbre mené engendre des forces similaires à un balourd, mais avec une composante 2× importante. Si les vibrations axiales dépassent environ 50% des vibrations radiales, suspectez un défaut d'alignement avant de procéder à l'équilibrage.
Arbre plié
Geometric eccentricity that doesn't behave like simple mass asymmetry. The rotor does respond to a trial weight, but the balance holds only at the speed where it was done — at any other speed vibration is worse and shaft stress increases. Check runout with a dial indicator — if it exceeds 0.02–0.05 mm, straighten or replace.
Défauts de roulement
Damaged rolling elements, pitted races, or loose outer rings. Creates vibration at bearing defect frequencies, which are non-integer multiples of shaft speed — typically 3×–12× for BPFO/BPFI, so they can sit right among the low-order harmonics. What identifies them is that the peak does not land exactly on 2×, 3×, or 4×. Balancing has no effect; replace the bearing. The Balanset-1A measures vibration velocity in the 5–1000 Hz band (no envelope analysis), so it shows developed defects, not early-stage ones.
Le technicien qui s'obstine à ajouter des masses d'essai à une machine présentant du jeu est celui qui cause le plus de dégâts. Chaque ajout modifie la réponse de façon imprévisible. Après trois ou quatre tentatives infructueuses, des masses de correction issues d'essais précédents se retrouvent soudées n'importe comment, ce qui complique encore davantage les équilibrages futurs. Règle : si la première masse d’essai ne produit pas une variation nette et répétable (≥20–30% en amplitude ou ≥20–30° en phase), arrêtez. Diagnostiquez avant d’ajouter davantage de métal.
Résonance : le piège dans lequel tout le monde se fait prendre au moins une fois
Near resonance, the phase angle between the unbalance force and the vibration response shifts rapidly with tiny speed changes. If the machine runs at 1,480 RPM and the structural fréquence naturelle is at 1,500 RPM, a 1% speed drift can swing the phase by roughly 10–35°, depending on how lightly the structure is damped (the lighter the damping, the sharper the swing). The balancing software sees a different angle every run and computes a different correction every time.
The first test is simple: open the Balanset-1A's Vibration Meter (F5 from the main screen), hold a constant speed and watch the phase — on screen, V1s= is the broadband RMS, V1o= the 1× component, and F1= is the 1× phase in degrees (not a function key). If the phase wanders more than 10–20° while the RPM readout is stable, you're near resonance. The Polar tab makes the drift visible: add each new reading as a point on the polar plot and watch the cluster smear. The fix is not more trial weights — it's either changing the operating speed (run at a different RPM) or modifying the structure's stiffness or mass to shift the natural frequency away from running speed.
The definitive test is a bump test or a coast-down, and the Balanset-1A has a built-in Bump Test mode: strike the housing with a soft hammer while the machine is stopped, and the software shows the structure's natural frequency along with the ring-down decay. Compare it with your running speed — if they are within a few percent, no amount of trial weights will help. On a coast-down, a resonance shows a clear amplitude peak with a ~90° phase shift at that speed.
Le jeu mécanique : celui qui perturbe les calculs
L'équilibrage mathématique repose sur l'algèbre linéaire. Il part du principe que doubler la force de balourd double la réponse vibratoire. Le jeu contrevient à cette hypothèse. Un support de palier mal fixé peut être rigide dans une direction et mou dans une autre. Un pied trop souple soulève la machine de son support à une certaine amplitude de vibration, modifiant ainsi la rigidité effective en cours de cycle.
Before balancing any machine, check: all anchor bolts torqued, no soft foot (feeler gauge under each foot), no cracks in the baseplate, no play in bearing pedestals. If the Balanset-1A shows a "forest" of harmonics instead of a clean 1× peak — the F4-Harmonics (1x..Nx) tab in F8 – Charts displays the 1× to N× amplitudes directly — fix the structure first.
Désalignement : la signature 2×
Un défaut d'alignement de l'accouplement génère des forces principalement à 2× tr/min (et parfois 3×). Si la FFT du Balanset-1A révèle une composante 2× importante, surtout en présence de fortes vibrations axiales, le problème vient de l'alignement et non de l'équilibrage. Commencez par aligner les arbres au laser. Vérifiez ensuite si un équilibrage est toujours nécessaire. Souvent, ce n'est pas le cas.
État du rotor : turbines sales et arbres tordus
Le problème du rotor encrassé
Poussière, accumulation de produit, dépôts de calcium, corrosion : tous ces éléments présents sur les pales de ventilateur, les turbines de pompe ou les rotors de centrifugeuse créent une répartition inégale de la masse. La machine vibre. La tentation est grande de l’équilibrer " en l’état " et de reprendre la production.
Ne le faites pas. Le Balanset-1A génère une solution de correction pour un rotor encrassé. Il ignore que le rotor est encrassé ; il se contente de mesurer les vibrations et d'effectuer les calculs. Or, ces dépôts se détachent en cours de fonctionnement. Dans un ventilateur traitant des gaz chauds, un morceau de tartre peut se détacher à 2 h du matin un samedi. Le rotor est alors instantanément déséquilibré, et c'est pire encore, car vos masselottes de correction compensaient justement les impuretés qui viennent de se détacher. Elles deviennent alors la source du déséquilibre.
Si vous équilibrez un rotor encrassé puis le nettoyez, les vibrations réapparaissent. Vous avez supprimé la masse compensée, et les masselottes de correction restent en place. La solution : retirez toutes les anciennes masselottes de correction, nettoyez soigneusement le rotor, puis procédez à un nouvel équilibrage. Le nettoyage doit être l’étape initiale, et non une simple formalité.
Arbres tordus : pourquoi les masselottes importantes à une seule vitesse ne sont pas utiles
Un arbre tordu crée une excentricité : son centre géométrique ne coïncide pas avec son centre de rotation. Cela ressemble à un balourd à 1× la fréquence de rotation. La différence cruciale : un arbre tordu produit des vibrations qui dépendent de la vitesse, contrairement à un simple balourd. On peut parfois atténuer les vibrations à une vitesse spécifique à l'aide d'une masse de correction importante, mais à toute autre vitesse, les vibrations s'aggravent. De plus, les contraintes sur l'arbre augmentent, ce qui réduit la durée de vie des roulements et des accouplements.
La vérification est mécanique : mesurer le faux-rond à l’aide d’un comparateur à cadran tout en faisant tourner lentement l’arbre à la main. Si le faux-rond total indiqué (TIR) dépasse la tolérance de la machine (généralement de 0,02 à 0,05 mm pour les rotors de précision, jusqu’à 0,1 mm pour les rotors industriels lourds), l’arbre doit être redressé ou remplacé. L’équilibrage ne permet pas de corriger la géométrie.
Erreurs de procédure : poids d'essai, angle et température
Parfois, la machine fonctionne correctement et le problème vient de la procédure. Ce sont ces erreurs qui font croire aux techniciens que " l'instrument est en panne ", alors qu'en réalité, ce sont les données d'entrée qui sont erronées.
Poids d'essai trop faible
Le Balanset-1A apprend le système en mesurant sa réponse à une masse d'essai connue. Si cette masse est trop faible, la variation d'amplitude et de phase est masquée par le bruit de mesure. Le logiciel calcule alors des coefficients d'influence à partir de ce bruit, et la correction qui en résulte est essentiellement aléatoire.
Target: the trial weight should change amplitude by at least 20–30% or phase by at least 20–30°. If you add 10 g and the reading barely moves, try 20 g or 30 g. Start conservatively, but don't be afraid to go bigger if needed. The math needs a clear signal. You don't have to guess the starting mass: after Run 0 the Balanset-1A software offers a First Trial Weight Estimator that computes both the trial mass and the installation angle.
How big should a trial weight be?
A safe starting point is a weight whose centrifugal force stays within 5–10% of the rotor weight. As a formula:
md'essai = k · M · g / (R · ω²), k = 0.05–0.10
où M is the rotor mass (kg), g = 9.81 m/s², R is the mounting radius of the weight (m), and ω = 2π·RPM/60 (rad/s). Example: a 50 kg rotor at 3,000 rpm with the weight at R = 0.2 m gives m ≈ 0.07·50·9.81/(0.2·314²) ≈ 1.7 g — grams, not hundreds of grams. That looks surprisingly small for a 50 kg rotor, but check the force: at 3,000 rpm those 1.7 g already pull F = m·R·ω² ≈ 34 N — about 7% of the rotor's weight. Starting small is the point: stepping up is cheap, while an oversized weight is a real load on bearings and welds. The same force check works in reverse for any weight you are about to bolt on.
You don't have to compute this by hand: the Balanset software includes a First Trial Weight Estimator that recommends both the mass and the starting angle from your rotor data, and a Test de choc to check that you are not working near a natural frequency.
A good trial weight changes the reading by at least 20–30% in amplitude or 20–30° in phase. If the response is smaller, increase the weight stepwise — never jump straight to a heavy weight "to see something happen."
Erreurs de mesure d'angle
L'équilibrage relève des mathématiques vectorielles. Un poids de 10 g placé au bon angle compense le balourd. Le même poids de 10 g placé à 180° du bon angle double the unbalance. How bad an angle error is, exactly: the residual after a correction placed θ off target is 2·U·sin(θ/2) of the original unbalance U. 20° off leaves 35%, 45° off leaves 77% — still an improvement. At 60° you are back where you started, and beyond 60° the machine is worse than before you touched it.
Two common errors easily cost more than 60°: measuring the angle in the wrong direction — with the Balanset-1A the correction angle is always measured from the trial weight position in the direction of rotation, and for rotors that turn counter-clockwise as seen from the sensor there is a mirror option on the polar diagram — and moving the tachometer or reflective mark between runs, which shifts the zero reference.
Ces deux problèmes sont insidieux : le logiciel propose une correction fiable, vous l’installez, et les vibrations augmentent brusquement. Si les vibrations ont augmenté après l’installation de la correction calculée, vérifiez d’abord si l’angle a été mesuré dans la bonne direction.
Distorsion thermique : le problème du " tout allait bien ce matin "
Un moteur équilibré à une température d'enroulement de 20 °C peut présenter de fortes vibrations à 80 °C. Les ventilateurs à gaz chauds, utilisés pour traiter des gaz de procédé à 200–400 °C, subissent une déformation thermique : l'arbre ou la turbine se déforme légèrement avec l'augmentation de la température, modifiant ainsi la répartition des masses. L'équilibre obtenu à froid disparaît à chaud.
Solution : faire fonctionner la machine jusqu'à ce qu'elle atteigne son régime thermique stable (pleine température de fonctionnement, conditions stables) avant l'équilibrage final de finition. Effectuer l'équilibrage à chaud pour les machines qui chauffent. Si la machine présente une variation de vibrations significative entre le fonctionnement à froid et à chaud, documenter les deux états ; certains clients acceptent des vibrations plus importantes au démarrage à froid, sachant qu'elles diminuent une fois la machine chaude.
Diagnostiquer d'abord. Équilibrer ensuite.
Balanset-1A includes FFT spectrum analysis + vibrometer mode + 1/2-plane balancing. One device for diagnostics and correction. No separate analyzer needed for unbalance, looseness, misalignment, and resonance diagnostics.
Tableau de décision : Que vous indique le spectre ?
Open F8 – Charts in the Balanset-1A software and switch to the F5-Spectrum (Hz) tab. Look at the peaks. Match the pattern to the fault.
| Signature spectrale | comportement de phase | Défaut le plus probable | Action |
|---|---|---|---|
| Pic net 1×, sans autres harmoniques | Stable | Déséquilibre | Poursuivre l'équilibrage |
| Strong 1×, phase wanders ±10–20° while RPM reads steady | Instable | Résonance | Modifier la vitesse ou modifier la structure |
| De nombreuses harmoniques : 2×, 3×, 4×, sous-harmoniques | Erratique | jeu mécanique | Serrer, corriger le patin souple, inspecter la base |
| Pic 2× fort + vibrations axiales élevées | Stable | Désalignement | Aligner les arbres au laser |
| Strong 1× (+2×), axial 1× at the coupling; balance holds only at one speed | Stable | Arbre plié | Vérifier le faux-rond, redresser/remplacer |
| Peaks at non-integer multiples of 1× (bearing defect frequencies) | N / A | Défaut de roulement | Remplacer le roulement |
| Clean 1×, balance drifts back within weeks | Stable | Dirty rotor | Clean to bare metal, remove old weights, rebalance |
| Trial weight changes amplitude by under 20–30% and phase by under 20–30° | Barely changes | Poids d'essai trop faible | Increase the trial mass — use the First Trial Weight Estimator |
| Pic 1× qui se déplace après l'échauffement | Varie avec la température | Distorsion thermique | Équilibrer à la température de fonctionnement |
| 1× mais la correction empire la situation | Stable | Erreur d'angle | Vérifiez le sens de rotation et la référence |
Before starting any balancing job, spend 5 minutes in the spectrum (F8 – Charts → F5-Spectrum (Hz)). If the spectrum shows a clean 1× peak with stable phase — proceed. If it shows anything else — diagnose first. This single habit eliminates the majority of failed balancing attempts. Five minutes of spectrum analysis saves an hour of futile trial weight runs.
Rapport de terrain : Le ventilateur qui n'arrêtait pas de revenir
Une usine de transformation de céréales a fait appel à nos services concernant un grand ventilateur à tirage induit de 45 kW, tournant à 1 470 tr/min. Il avait été équilibré à trois reprises en six mois. À chaque fois : les vibrations chutaient à environ 2 mm/s, mais remontaient à plus de 8 mm/s en 3 à 4 semaines. Le technicien précédent avait soudé des masselottes de correction après chaque équilibrage — trois jeux, provenant de trois interventions distinctes, toujours fixées sur la roue.
First thing I did was open the Balanset-1A spectrum (F8 – Charts). The FFT showed a clean 1× peak at 24.5 Hz (shaft speed) — so it looked like unbalance. Phase was stable. No looseness. No misalignment signature. That part checked out.
J'ai ensuite examiné la turbine. Une épaisse couche de poussière de grain, de 3 à 5 mm, était répartie de façon irrégulière. Le technicien précédent avait systématiquement compensé cette poussière. Celle-ci s'accumulait, se déplaçait, se détachait partiellement, et les vibrations réapparaissaient. Les masselottes de correction, installées lors des trois interventions, s'annulaient désormais mutuellement.
Nous avons retiré tous les poids de correction précédents (trois jeux, soit 11 poids au total). Nous avons nettoyé la turbine jusqu'au métal nu. L'équilibrage a été entièrement refait. Correction unique sur deux plans : 22 g à l'avant, 15 g à l'arrière.
Ventilateur de 45 kW à tirage induit, 1 470 tr/min, pour le traitement des céréales — équilibré 3 fois en 6 mois
Cause principale : équilibrage répété malgré des dépôts de poussière qui se déplacent avec le temps. Trois jeux de masselottes correctrices ont été retirés. La turbine a été nettoyée jusqu'au métal nu. Nouvel équilibrage biplan.
The plant installed a monthly cleaning schedule for the impeller. Vibration was 0.9 mm/s right after the job and 1.1 mm/s six months later — no rebalance needed. The three previous visits — removal of old weights, welding, measurement — cost more in total than a single correct diagnosis would have.
For context: a 45 kW machine falls into ISO 10816-1 Class II (medium machines, 15–75 kW), where the vibration severity zone boundaries are 1.12 / 2.80 / 7.10 mm/s RMS (A/B, B/C, C/D). The original 8.4 mm/s was deep in zone D — vibration severe enough to cause damage — while both 0.9 and 1.1 mm/s sit in zone A, the as-new range. See our Tableau de sévérité des vibrations for other machine classes.
Liste de vérification avant équilibrage
Avant de placer un poids d'essai sur une machine, vérifiez chaque point de cette liste. Si un contrôle échoue, corrigez le problème d'abord. Équilibrer une machine qui échoue à l'un de ces contrôles est une perte de temps.
- 1Rotor propre ?Métal nu. Sans poussière, sans dépôts, sans accumulation de produit. Si le nettoyage s'avère impossible, documentez le risque et informez le client que l'équilibrage pourrait ne pas tenir.
- 2Arbre droit ?Contrôle au comparateur. Le faux-rond total (TIR) doit être conforme aux tolérances machine (0,02 à 0,05 mm pour les applications de précision, 0,1 mm pour les applications industrielles lourdes). En cas de défaut, redresser ou remplacer.
- 3Pas de jeu ?Tous les boulons sont serrés au couple prescrit. Jauge d'épaisseur sous chaque pied : aucun jeu. Aucune fissure dans la plaque de base. Supports de paliers solides. Spectre : absence d'harmoniques parasites.
- 4L'alignement est-il acceptable ?Axial vibration less than 50% of radial. The Balanset-1A's two channels normally mount radially — turn one sensor to the axial direction for a separate run to check this. No strong 2× in spectrum. If suspect, laser-align first.
- 5Pas proche de la résonance ?Phase stable — wandering less than ±10–20° while the RPM readout looks steady. If it wanders more, run the built-in Bump Test; change speed or modify structure before balancing.
- 6À température de fonctionnement ?Pour les machines fonctionnant à haute température : effectuer l’équilibrage à l’état thermique stable, et non à froid. Si la différence entre les mesures à froid et à chaud est significative, documenter les deux.
- 7Tachymètre et référence fixes ?Marque réfléchissante en place. Tachymètre fixé. Direction angulaire vérifiée (dans le sens ou à contre-sens de la rotation). Ne pas déplacer la référence après le premier essai.
- 8Acceptance criterion agreed?Know the ISO 10816 zone limit for the machine before you start, and the residual-unbalance grade G (ISO 1940-1, now ISO 21940-11) you are aiming at. The Balanset-1A software has both built in: an ISO 1940 tolerance calculator on the plane panel and ISO 10816-1 machine classes in the route/trend module.
Questions fréquemment posées
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