ISO 21940-11 : Vibrations mécaniques – Équilibrage des rotors – Partie 11 : Procédures et tolérances pour les rotors à comportement rigide

Résumé

L'ISO 21940-11 est la norme moderne faisant autorité pour l'équilibrage des rotors rigides. Il remplace officiellement le très connu et largement utilisé ISO 1940-1 Norme. Ce document mis à jour fournit un cadre complet pour la spécification, l'obtention et la vérification de la qualité d'équilibrage des rotors qui ne se déforment pas significativement à leur vitesse de service. Il conserve les concepts fondamentaux de son prédécesseur, comme les grades G, mais les affine, élargit la liste des types de machines et fournit des instructions procédurales plus détaillées pour un processus d'équilibrage plus robuste.

Table des matières (structure conceptuelle)

La norme est structurée pour guider l'utilisateur de manière logique tout au long du processus d'équilibrage, de la spécification à la vérification :

1. 1. Portée et exigences d’équilibrage :

   Ce premier chapitre définit l'objectif de la norme, précisant qu'elle s'applique exclusivement aux rotors présentant un comportement rigide. Un rotor rigide est défini comme un rotor pouvant être corrigé dans deux plans arbitraires quelconques et dont le balourd résiduel, après correction, ne dépasse pas significativement la tolérance spécifiée, quelle que soit la vitesse jusqu'à la vitesse maximale de service. Ce chapitre établit l'objectif fondamental de l'équilibrage : réduire l'excentricité de la masse à un niveau où les forces centrifuges et les vibrations causées par le balourd résiduel sont suffisamment faibles pour le fonctionnement prévu de la machine. Il pose les bases en clarifiant les hypothèses et les objectifs sous-jacents du processus d'équilibrage des rotors rigides.

2. 2. Spécification de tolérance d'équilibre :

   Ce chapitre est essentiel pour définir la qualité d'un travail d'équilibre. Il reprend le concept internationalement reconnu de Notes de qualité d'équilibre (G) de la précédente norme ISO 1940-1. Un grade G est une valeur constante représentant le produit de l'excentricité du rotor (e) par sa vitesse maximale de service (Ω), où G = e·Ω. Ce chapitre fournit un tableau complet et actualisé répertoriant des centaines de types de rotors différents, des petites armatures électriques aux turbines à vapeur massives, et attribue à chacun un grade G recommandé. Grâce à ce tableau, un ingénieur peut spécifier un grade G (par exemple, G6,3 pour les pompes, G2,5 pour les turbines). La norme fournit ensuite la formule essentielle pour convertir ce grade en une tolérance pratique et mesurable : le balourd spécifique résiduel admissible (e_par), qui est ensuite multipliée par la masse du rotor pour obtenir la tolérance de déséquilibre finale en unités telles que les grammes-millimètres.

3. 3. Affectation de la tolérance aux plans de correction :

   Ce chapitre fournit le cadre mathématique essentiel de l'équilibrage biplan. Une fois le balourd résiduel total admissible pour l'ensemble du rotor calculé (à partir du coefficient G), il convient de répartir cette valeur entre les deux plans choisis. plans de correctionCette section propose des formules explicites et des diagrammes vectoriels pour guider le technicien d'équilibrage dans la répartition correcte de la tolérance totale en tolérances individuelles pour chaque plan. Elle explique que la répartition dépend de la géométrie du rotor, notamment de la distance des plans de correction par rapport au centre de gravité du rotor et à l'emplacement des paliers. Le respect de ces procédures de répartition est essentiel pour corriger ces deux paramètres. déséquilibre statique et de couple et en veillant à ce que les forces dynamiques au niveau des roulements soient minimisées sur toute la longueur du rotor.

4. 4. Procédures de vérification du déséquilibre résiduel :

   Ce chapitre décrit la méthodologie du test d'acceptation final sur le machine à équilibrer. Après la finale poids de correction Une fois les valeurs de balourd résiduelles appliquées, un essai de vérification est effectué. La norme précise que la machine doit mesurer le balourd résiduel dans chaque plan de correction. Les valeurs mesurées sont ensuite comparées aux tolérances individuelles calculées à l'étape précédente. Le rotor est considéré comme ayant réussi l'équilibrage uniquement si le balourd résiduel mesuré dans les deux plans est inférieur ou égal à la tolérance spécifiée pour chaque plan. Cette section souligne l'importance d'utiliser une machine d'équilibrage correctement calibrée et de prendre en compte les erreurs d'outillage afin de garantir la précision et la fiabilité de la mesure de vérification.

5. 5. Rapports :

   Afin d'assurer une traçabilité complète et une communication claire des résultats d'équilibrage, ce dernier chapitre précise les informations minimales à consigner dans un rapport d'équilibrage officiel. Ces informations comprennent les détails administratifs (comme la date et le nom de l'opérateur), l'identification complète du rotor (référence, numéro de série) et tous les paramètres clés de l'équilibrage. Le rapport doit impérativement indiquer le niveau de qualité d'équilibrage spécifié (par exemple, G6.3), la vitesse de service maximale du rotor et sa masse. Il doit ensuite documenter clairement les mesures initiales de balourd et, surtout, les valeurs finales de balourd résiduel mesurées pour chaque plan de correction, confirmant qu'elles sont inférieures aux tolérances calculées. Cela crée un enregistrement permanent et vérifiable de l'équilibrage du rotor conformément à la norme.

Concepts clés et mises à jour

• Modernisation de la norme ISO 1940-1 : Cette norme remplace officiellement la norme ISO 1940-1. Elle conserve les mêmes principes fondamentaux, mais réorganise son contenu, met à jour les tableaux de classes G avec davantage de types de rotors et fournit des instructions plus claires et plus explicites sur les procédures. La formule de base reste inchangée.
• Accent sur le processus : Par rapport à son prédécesseur, la norme ISO 21940-11 met davantage l'accent sur l'ensemble du processus d'équilibrage, depuis la spécification de la tolérance jusqu'à sa répartition correcte entre les plans et la vérification appropriée du résultat final.
• Hypothèse du rotor rigide : Il est essentiel de rappeler que cette norme s'applique uniquement aux rotors rigides. Il s'agit de rotors dont la répartition du balourd ne change pas significativement lorsque le rotor atteint sa vitesse de service. Pour les rotors qui se plient ou se déforment à vitesse élevée, les procédures plus complexes sont nécessaires. ISO 21940-12 (pour les rotors flexibles) doit être utilisé.
• Les notes G restent centrales : Le concept de Balance Quality Grades (G) reste la pierre angulaire de la norme, offrant un moyen simple mais puissant de spécifier la précision requise pour une vaste gamme de machines.

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