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Équilibrage dynamique (équilibrage à deux plans) expliqué
Un guide pratique pour corriger le balourd du rotor en deux plans : quand un seul plan ne suffit pas, comment fonctionne la méthode des coefficients d'influence, comment compter l'angle de correction, et quelles tolérances viser. Basé sur l'expérience de terrain de centaines de Balanset-1A utilisateurs — des tambours de broyeurs au rotor de 24 tonnes.
1. Définition : Qu'est-ce que l'équilibrage dynamique ?
Équilibrage dynamique est une procédure permettant de corriger le déséquilibre dans un rotor en effectuant des corrections de masse en un minimum de deux plans séparés sur toute sa longueur. Il est utilisé lorsque la correction dans un seul plan n'est pas suffisante, car le rotor peut combiner balourd statique (de force) et balourd de couple.
Les appareils portables deux plans tels que le Vibromera Balanset-1A effectuent cette procédure sur site, en mesurant la vibration et phase à chaque palier et en calculant les masses de correction avec le méthode du coefficient d'influence.
Machines et équipements d'équilibrage dynamique
Le travail sur site nécessite une machine d'équilibrage dynamique portable plutôt qu'un support fixe : le Balanset-1A est un équilibreur dynamique portable à deux voies avec spectre FFT qui corrige le balourd en deux plans sur site — dans les propres paliers du rotor, en intégrant l'alignement, la précharge des paliers et les effets de fondation. Pour un exemple détaillé, voir équilibrage d'arbre de transmission sur site.
2. Balourd statique et balourd dynamique : La différence essentielle
Pour comprendre l'équilibrage dynamique, il est important de distinguer les deux principales formes de balourd.
- Balourd statique : le centre de masse du rotor est décalé par rapport à son axe de rotation. Il se comporte comme un seul “point lourd” : un rotor à l'arrêt sur des appuis libres roule de lui-même du côté lourd vers le bas. Il peut être corrigé avec un poids dans un seul plan (équilibrage statique, également appelé équilibrage monoplan).
- Balourd dynamique : les points lourds se trouvent à des extrémités différentes et de côtés différents du rotor. À l'arrêt, un tel rotor peut sembler parfaitement équilibré — le rotor tourné de 90°, les deux points lourds semblent se compenser. Mais en rotation, chaque point lourd tire de son côté : les deux masses créent une force de rotation, ou “couple”, qui fait que le rotor bat d'un bout à l'autre. Le balourd de couple peut seulement être détecté en rotation et peut seulement être corrigé en plaçant des masses dans deux plans différents pour créer un couple opposé.
| Balourd statique | Balourd dynamique | |
|---|---|---|
| Détectable à l'arrêt ? | Oui — le rotor roule côté lourd vers le bas sur des supports libres | Non — ne se manifeste qu'en rotation |
| Comportement du rotor | Vibre “en phase” aux deux appuis | Battements : les supports vibrent avec des phases différentes |
| Correction | 1 masse, 1 plan | Masses dans 2 plans, calculées ensemble |
| rotors typiques | Disques étroits, poulies, roues étroites | Tambours de broyeurs, arbres longs, rotors de moissonneuses, ventilateurs à 3000+ tr/min |
3. Un plan ou deux ? Une règle pratique
La règle empirique ISO 21940-11 : si le rotor la largeur est inférieure à la moitié de son diamètre (rapport ~1:2 ; en pratique de terrain, le support recommande 1:3), une correction en un seul plan suffit généralement. Les rotors longs nécessitent deux plans, car le balourd aux deux extrémités du rotor s'influencent mutuellement: une masse ajoutée dans le plan 1 modifie la vibration aux deux supports. C'est exactement pour cela qu'un appareil deux plans mesure les deux voies simultanément (capteurs X1 et X2) et calcule les deux masses de correction à la fois, au lieu de traiter chaque extrémité comme un travail séparé à un seul plan.
4. Plans de correction et placement des capteurs
Équilibrage à deux plans repose sur trois éléments :
- Deux plans de correction (plan 1 et plan 2) où les masses de correction seront installées — aussi éloignés que possible le long du rotor.
- Deux points de mesure des vibrations (généralement les paliers) reliés aux voies X1 et X2. Le capteur X1 correspond au plan 1, le capteur X2 au plan 2 — ne les inversez pas en cours de travail.
- A phase référence - a tachymètre dirigé vers un repère réfléchissant — pour mesurer la vitesse et la phase. Un repère par tour, collé sur le moyeu ou l'arbre (pas sur une pale), et n'a jamais bougé entre les passes.
Exemples typiques de plans de correction et de placement des capteurs pour les configurations de rotor courantes :
5. La procédure d'équilibrage deux plans
Avant la première passe, assurez-vous qu'il y a bien quelque chose à équilibrer — et que les mesures sont fiables :
- Pas de jeu de palier (courroies retirées, faites bouger le rotor avec un levier), pas de fissures, toutes les fixations serrées.
- Rotor en configuration de travail : toutes les pales/marteaux/couteaux montés, rotor propre.
- Capteurs radiaux sur les paliers ; repère du tachymètre sur le moyeu ; câbles fixés à l'écart du rotor.
- En Vibromètre : la vitesse s'affiche correctement et reste stable ; l'amplitude se répète à ~10–20 % près et la phase à ~10–20° près entre les passes.
- La composante 1× domine le spectre. Si les harmoniques 2× ou supérieures dominent — corrigez d'abord le désalignement/le jeu.
L'équilibrage sur site à deux plans utilise le méthode du coefficient d'influence — l'appareil “apprend” la réponse de la machine à partir d'un poids d'essai:
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Run #0 — référence
Démarrez le rotor à la vitesse d'équilibrage choisie sans masses d'essai et mesurez la vibration initiale (amplitude et phase) sur les deux voies.
Conservez la même vitesse pour chaque passe de la série — à ~100 tr/min près. Si la vitesse de service se trouve sur une résonance ou si la vibration dépasse 40–50 mm/s, équilibrez en deux étapes en commençant à vitesse réduite.
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Run #1 — masse d'essai dans le plan 1
Arrêtez la machine, installez la masse d'essai dans le plan 1 à une position repérée, relancez et mesurez à nouveau. La masse d'essai doit modifier l'amplitude ou la phase d'au moins 20 à 30 % — sinon l'appareil n'a rien à partir de quoi calculer (augmentez la masse). Utilisez le calculateur de poids d'essai pour une estimation de départ.
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Run #2 — masse d'essai déplacée au plan 2
Déplacez la masse d'essai du plan 1 au plan 2 (déplacée, pas ajoutée en plus !) et mesurez une nouvelle fois.
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Calcul
Le logiciel calcule la masse et l'angle de correction pour chaque plan, en résolvant les deux plans ensemble afin de tenir compte de l'effet croisé entre les extrémités du rotor.
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Correction
Retirez toutes les masses d'essai et installez les masses de correction sur le même rayon comme masse d'essai. Le soudage est standard pour les tambours et ventilateurs (comptez ~100 g pour le cordon de soudure lui-même) ; boulons, rondelles à river ou colliers de serrage fonctionnent également selon le rotor.
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Vérification et finition
Effectuez une passe de contrôle (passe de vérification). Une baisse de vibration de 3 à 10 fois en 1 à 2 itérations est normale pour une machine mécaniquement saine. Le programme calcule une petite masse d'appoint ; répétez jusqu'à être dans la tolérance.
Lorsqu'un angle de correction calculé tombe entre deux points de fixation accessibles (pales, trous de boulons), la masse requise peut être répartie sur les positions disponibles avec le Calculateur de décomposition de la masse de correction à deux plans, et la sensibilité sous-jacente à un seul plan peut être vérifiée avec le Calculateur du coefficient d'influence.
6. Compter l'angle de correction — le point le plus important de tous
L'angle de correction est compté à partir de la position de la masse d'essai (0°), dans le sens de rotation du rotor. Pas à l'encontre de la rotation, et pas depuis un point arbitraire.
Exemple : le poids d'essai était à “12 heures” et le rotor tourne dans le sens horaire vu de face. Le calcul indique 90° → le poids de correction va à “3 heures”. L'erreur classique consiste à compter à contre-sens de la rotation (montage à 360−70 = 290° au lieu de 70°) — alors la vibration augmente au lieu de diminuer.
Sur le diagramme polaire, le logiciel l'affiche visuellement : le point rose est la position de la masse d'essai (0°), le point vert est l'endroit où va la masse de correction, et la flèche rouge indique le sens de rotation.
7. Résultats et tolérances : quand le travail est-il terminé ?
Deux systèmes d'évaluation sont utilisés côte à côte — ne les confondez pas : mm/s (vitesse de vibration de la machine assemblée, ISO 10816/20816) et g mm (balourd résiduel du rotor lui-même, ISO 1940/21940-11). L'appareil affiche les deux valeurs.
| Zone | Vitesse de vibration (RMS) | Évaluation |
|---|---|---|
| A | jusqu'à 1,4 mm/s | Excellent — comme une machine neuve |
| B | 1,4 – 2,8 mm/s | Bon — adapté à un fonctionnement à long terme |
| C | 2,8 – 4,5 mm/s | Acceptable pour une durée limitée |
| D | au-dessus de 4,5 mm/s | Inacceptable — une action est nécessaire |
Ajustements de terrain : pour les machines agricoles sur supports souples, les limites sont plus souples — jusqu'à 7–8 mm/s est déjà un bon résultat pour un broyeur ; viser 0,5 mm/s y est inutile. Surveillez le composante 1×, pas seulement la vibration globale : l'équilibrage réduit exactement cette part.
Le balourd résiduel est jugé selon les classes G (G16 — rotors agricoles et arbres à cardan, G6.3 — ventilateurs, tambours et rotors généraux, G2.5 — turbines et machines-outils, G1–G0.4 — broches). La valeur admissible en g·mm par plan pour votre masse de rotor, votre vitesse et votre classe peut être vérifiée avec le Calculateur de balourd résiduel (ISO 21940-11) — le même calculateur est intégré au logiciel Balanset-1A.
8. Si la vibration ne baisse pas
Tableau de diagnostic rapide pour les situations les plus courantes “ça a empiré / ça ne converge pas” :
| Symptôme | Cause probable | Que faire |
|---|---|---|
| Après l'installation de la masse de correction, la vibration a augmenté au lieu de diminuer | L'angle de correction a été tracé dans le mauvais sens — à l'encontre de la rotation du rotor au lieu de la suivre | Repérez à nouveau l'angle : partez de la position de la masse d'essai (0°) et comptez dans le sens de rotation du rotor |
| À chaque nouvelle passe, le programme demande d'ajouter toujours plus de masse | La méthode de correction est réglée dans les paramètres sur “retirer de la masse” alors que des masses sont en réalité ajoutées, ce qui inverse le signe du résultat | Ouvrez les paramètres d'équilibrage et réglez la méthode de correction sur “ajouter de la masse” |
| Un petit changement de vitesse (50–100 tr/min) modifie le niveau de vibration plusieurs fois | La vitesse d'équilibrage se situe sur ou près d'une résonance structurelle | Enregistrez un diagramme RunDown (décélération) et choisissez une vitesse d'équilibrage en dehors des zones de résonance |
| La réponse aux masses installées n'est pas proportionnelle ; les résultats varient fortement d'une itération à l'autre | La machine se comporte de manière non linéaire (supports souples, structure usée ou endommagée) | Installez la moitié — ou un tiers — de la masse calculée par itération et répétez la passe de contrôle |
| L'amplitude et la phase diffèrent à chaque passe, bien que rien n'ait été modifié | Défauts mécaniques (jeu de palier, fissures, boulons desserrés) ou déclenchement erroné du tachymètre | Réparez d'abord la mécanique ; assurez-vous qu'un seul repère réfléchit le faisceau du tachymètre |
| Le programme affiche une vitesse 2 à 3 fois supérieure à la vitesse réelle | Le tachymètre voit des réflexions parasites : trous de poulie, points brillants, bords de pales | Déplacez le repère réfléchissant sur le moyeu ou l'arbre ; recouvrez ou matez les autres surfaces réfléchissantes |
| Dans le spectre FFT, le pic 2× (ou une série de pics 3×, 5×, 6×) est plus élevé que le pic 1× | Désalignement de l'arbre ou jeu mécanique — ce n'est pas un balourd | Réparez d'abord les accouplements, les ajustements et les fixations, puis équilibrez ensuite |
L'arbre de diagnostic complet — lecture du spectre, recherche de résonance, causes réelles issues de cas d'assistance — se trouve dans la base de connaissances : La vibration ne baisse pas : trouver la cause réelle.
9. Équilibrage deux plans avec le Balanset-1A
Balanset-1A est un système d'équilibrage à deux voies piloté par PC, conçu pour l'équilibrage de rotor en un ou deux plans, sur site et en production. En mode deux plans, il mesure la vitesse du rotor et le vecteur 1× vibration (valeur efficace et phase) simultanément sur les deux voies et calcule les paramètres des masses de correction pour les deux plans à la fois — y compris le diagramme polaire, le journal des passes et le balourd résiduel obtenu par rapport à la tolérance ISO choisie.
| Paramètre | Balanset-1A |
|---|---|
| Chaînes | 2 voies de vibration + voie de tachymètre laser |
| Vitesse de vibration (RMS) | 0,02 – 80 mm/s |
| Gamme de fréquences | 5 – 550 Hz (spectre FFT jusqu'à 1000 Hz) |
| Plage de vitesse | 100 – 100 000 tr/min |
| Précision de phase | ±1° |
| Plans d'équilibrage | 1 ou 2 |
| Masse du rotor | Non limité par la méthode (record réel — un rotor de 24 000 kg) |
| Configuration PC requise | Windows 7/8/10/11, USB ; n'importe quel ordinateur portable de bureau |
| Logiciel | Achat unique, mises à jour gratuites, sans abonnement |
Logiciel : configuration deux plans et affichage des résultats
Équilibrez vous-même vos rotors — sur site, dans leurs propres paliers
Balanset-1A Kit complet — €1,975, tout inclus : unité de mesure, 2 capteurs, tachymètre laser, support magnétique, balance, logiciel avec mises à jour gratuites à vie. Utilisé dans le monde entier sur les broyeurs, ventilateurs, concasseurs, arbres à cardan et broches — avec assistance gratuite par e-mail s'appuyant sur des centaines de chantiers d'équilibrage réels.
10. Vidéo : le Balanset-1A en action
Un bref aperçu de l'équilibrage sur site avec le Balanset-1A — de l'installation des capteurs à la passe de finition. D'autres vidéos, y compris des exemples spécifiques à certaines machines, se trouvent sur la Chaîne YouTube Vibromera.
11. Questions fréquemment posées
Dois-je connaître la masse du rotor pour l'équilibrer ?
Non. Le calcul de la masse de correction ne nécessite que la masse de la masse d'essai et son rayon de montage. La masse du rotor n'est utilisée que pour estimer la masse d'essai et pour le calculateur de tolérance ISO 1940 (classe G).
Quelle est la taille ou la masse maximale du rotor pour l'équilibrage deux plans ?
La méthode des coefficients d'influence ne limite pas la masse du rotor — l'appareil mesure la réponse des supports, pas le rotor lui-même. Le record réel avec le Balanset-1A est un rotor de défibreur de sucrerie de 24 000 kg, équilibré à 0,47 mm/s.
Dans quelle plage de vitesse fonctionne-t-il ?
Formellement à partir de 100 tr/min ; en pratique, équilibrer en dessous de ~300 tr/min est difficile (signal de capteur faible aux basses fréquences). La plage supérieure atteint des dizaines de milliers de tr/min — les broches à haute vitesse sont équilibrées aux classes G1–G0.4.
Est-il possible d'équilibrer un rotor sans le retirer de la machine ?
Oui — c'est l'objectif principal de l'équilibrage dynamique sur site : le rotor est équilibré dans ses propres paliers, dans des conditions de fonctionnement réelles. Les mesures prennent généralement 15 à 30 minutes, plus le temps de montage des masses.
Comment savoir si un seul plan suffit ?
Règle empirique (ISO 21940-11) : si la largeur du rotor est inférieure à la moitié de son diamètre (en pratique — un tiers), un seul plan suffit généralement. Les rotors longs — tambours, arbres, larges roues — nécessitent deux plans, car les deux extrémités s'influencent mutuellement.
Pourquoi la vibration a-t-elle augmenté après l'installation de la masse calculée ?
Quatre causes typiques : l'angle de correction a été tracé à l'encontre du sens de rotation du rotor ; la méthode de correction était réglée sur “retirer de la masse” alors que des masses étaient ajoutées ; la vitesse d'équilibrage est proche d'une résonance ; ou la masse calculée complète a été installée sur une machine non linéaire (installez d'abord la moitié). Si aucun de ces cas ne s'applique, recherchez un défaut mécanique : jeu de palier, fissures, pièces desserrées.
Y a-t-il un abonnement logiciel ou un étalonnage annuel ?
Non. Le logiciel Balanset-1A est un achat unique avec mises à jour gratuites et installations illimitées, et l'appareil ne nécessite aucun étalonnage annuel — les coefficients d'étalonnage d'usine sont fournis avec chaque kit.
Équilibre-t-il les arbres à cardan (de transmission) ?
Oui — un arbre à cardan ordinaire s'équilibre en deux plans ; les masses se fixent commodément avec des colliers de serrage assurés par du frein-filet (0,5 mm/s final dans un cas réel). Les arbres à supports intermédiaires nécessitant 3 à 4 plans relèvent du Balanset-4. Un joint de cardan usé doit d'abord être remplacé — l'équilibrage ne corrige pas le jeu.
