Équilibrage dynamique (équilibrage à deux plans) expliqué

Définition : Qu'est-ce que l'équilibrage dynamique ?

Équilibre dynamique est une procédure permettant de corriger le déséquilibre d'un rotor en effectuant des corrections de masse en un minimum de deux avions séparés Sur toute sa longueur. C'est la forme d'équilibrage la plus complète, car elle corrige simultanément les deux types de déséquilibre : déséquilibre statique (ou de force) et déséquilibre du coupleUn rotor équilibré dynamiquement n’aura pas tendance à vibrer ou à « vaciller » sous l’effet d’un point lourd ou d’un mouvement de bascule lorsqu’il tourne.

Déséquilibre statique et dynamique : la différence clé

Pour comprendre l’équilibrage dynamique, il est essentiel de distinguer les deux formes de déséquilibre :

• Déséquilibre statique : Il s'agit d'un état où le centre de masse du rotor est décalé par rapport à son axe de rotation. Il se comporte comme un point lourd unique. Ce phénomène peut être corrigé par un poids unique placé sur un seul plan et peut même être détecté lorsque le rotor est au repos (statique).
• Déséquilibre du couple : Ce phénomène se produit lorsqu'un rotor présente deux points de charge identiques à ses extrémités, espacés de 180°. Cet état est statiquement équilibré (il ne roule pas vers un point de charge au repos), mais lors de la rotation, les deux points de charge créent une force de rotation, ou « couple », qui fait osciller le rotor. Ce déséquilibre de couple ne peut être détecté que lorsque le rotor tourne et ne peut être corrigé qu'en plaçant des poids dans deux plans différents pour créer un couple opposé.

déséquilibre dynamique, la condition la plus courante dans les machines réelles, est une combinaison de déséquilibre statique et de déséquilibre de couple. Sa correction nécessite donc des ajustements sur au moins deux plans, ce qui est l'essence même de l'équilibrage dynamique.

Quand l’équilibrage dynamique est-il nécessaire ?

Alors que l'équilibrage monoplan (statique) est suffisant pour les objets étroits en forme de disque, l'équilibrage dynamique est essentiel pour la plupart des rotors industriels, en particulier lorsque :

• La longueur du rotor est importante par rapport à son diamètre. Une règle empirique courante est que si la longueur est supérieure à la moitié du diamètre, un équilibrage dynamique est nécessaire.
• Le rotor fonctionne à grande vitesse. Les effets du déséquilibre du couple deviennent beaucoup plus graves à mesure que la vitesse de rotation augmente.
• La masse est répartie de manière inégale sur la longueur du rotor. Les composants tels que les roues de pompe à plusieurs étages ou les longues armatures de moteur nécessitent une correction à deux plans.
• Une grande précision est requise. Pour répondre aux normes de qualité d'équilibrage les plus strictes (par exemple, G2,5 ou mieux), un équilibrage dynamique est presque toujours nécessaire.

Les exemples de rotors qui nécessitent toujours un équilibrage dynamique comprennent les induits de moteur, les ventilateurs industriels, les turbines, les compresseurs, les arbres longs et les vilebrequins.

La procédure d'équilibrage à deux plans

L'équilibrage dynamique est réalisé sur une machine d'équilibrage ou sur le terrain à l'aide d'un analyseur de vibrations portable. Ce processus, généralement basé sur la méthode du coefficient d'influence, comprend :

1. Exécution initiale : Mesurer la vibration initiale (amplitude et phase) aux deux emplacements des roulements.
2. Premier essai : Ajoutez un poids d’essai connu au premier plan de correction (plan 1) et mesurez la nouvelle réponse aux vibrations sur les deux roulements.
3. Deuxième essai : Retirez la première masse d'essai et ajoutez-en une nouvelle sur le deuxième plan de correction (plan 2). Mesurez à nouveau la réponse vibratoire des deux roulements.
4. Calcul: À partir de ces trois essais, l'instrument d'équilibrage calcule quatre « coefficients d'influence ». Ces coefficients caractérisent l'influence d'un poids dans le plan 1 sur les vibrations des deux paliers, et d'un poids dans le plan 2 sur les vibrations des deux paliers. Grâce à ces informations, l'instrument résout un ensemble d'équations simultanées afin de déterminer la taille et l'emplacement précis des poids de correction nécessaires pour les deux plans afin d'éliminer le balourd initial.
5. Correction et vérification : Les poids d'essai sont retirés, les poids de correction permanents calculés sont installés dans les deux plans et un essai final est effectué pour confirmer que la vibration a été réduite dans la tolérance spécifiée.

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