ISO 21940-21 : Vibrations mécaniques – Équilibrage des rotors – Partie 21 : Description et évaluation des machines à équilibrer

Résumé

La norme ISO 21940-21 est une norme essentielle pour les fabricants et les utilisateurs de machines d'équilibrageElle fournit un ensemble de procédures normalisées pour décrire les caractéristiques techniques d'une machine d'équilibrage et, plus important encore, pour vérifier ses performances. La norme décrit des essais spécifiques réalisés à l'aide de rotors d'essai étalonnés afin de prouver qu'une machine est capable de mesurer et de réduire le balourd avec une précision spécifiée. La conformité à cette norme garantit qu'une machine d'équilibrage répond aux critères de performance internationalement reconnus, donnant ainsi aux utilisateurs confiance en sa précision et sa fiabilité.

Table des matières (structure conceptuelle)

La norme est structurée pour couvrir à la fois la description de la machine et les procédures de test rigoureuses requises pour certifier ses performances :

1. 1. Portée et description de la machine :

   Ce premier chapitre définit clairement le champ d'application de la norme, précisant qu'elle s'applique à tous les types de machines d'équilibrage, qu'elles soient à paliers durs ou souples, utilisées pour l'équilibrage de rotors rigides. Il établit un cadre formel pour la description et la spécification des caractéristiques techniques d'une machine par un fabricant. Ces informations obligatoires comprennent la capacité physique de la machine (masse, diamètre et longueur minimum et maximum du rotor), sa plage de vitesses de fonctionnement, le type de système d'entraînement (par exemple, entraînement par courroie, entraînement d'extrémité) et les spécifications de son système de mesure. Ainsi, tout utilisateur ou acheteur dispose d'un ensemble clair et normalisé de données techniques pour évaluer l'adéquation de la machine à ses rotors spécifiques.

2. 2. Démonstration des rotors et des masses d'essai :

   Ce chapitre crucial détaille les spécifications des outils utilisés pour l'évaluation de la machine : les rotors d'essai et les masses d'essai. Les rotors d'essai ne sont pas des rotors de production classiques ; ce sont des artefacts usinés avec précision, dimensionnellement stables, présentant des niveaux de balourd résiduel exceptionnellement faibles. La norme impose des exigences strictes concernant leur conception, leur matériau et leur état de surface afin de garantir leur stabilité et d'éviter toute erreur lors de l'essai. Elle exige également que les masses d'essai, utilisées pour introduire un balourd connu, soient étalonnées et traçables selon une norme nationale. En standardisant les équipements d'essai, la norme garantit la répétabilité et la comparabilité des tests de performance entre différentes machines et différents sites.

3. 3. Tests de performance :

   Ce chapitre constitue le cœur pratique de la norme et propose une méthodologie détaillée, étape par étape, pour une série d'essais obligatoires permettant de quantifier objectivement les performances de la machine d'équilibrage. Les deux principaux essais sont :

   • Déséquilibre résiduel minimum atteignable (MARU) : Il s'agit du test ultime de la sensibilité et de la précision de la machine. À l'aide d'un rotor d'essai déjà bien équilibré, le test mesure la plus petite quantité de déséquilibre résiduel que la machine peut indiquer de manière répétée et fiable. Cette valeur représente le « seuil de bruit » électronique et mécanique de la machine, définissant la limite absolue de ses capacités de mesure.
   • Test du rapport de réduction du déséquilibre (URR) : Ce test permet de mesurer directement la précision et l'efficacité de la machine. Il commence par l'ajout d'un balourd connu au rotor d'étalonnage. La machine mesure ce balourd et calcule la correction nécessaire. Après cette correction unique, le balourd résiduel est à nouveau mesuré. Le URR correspond au pourcentage de réduction du balourd. Par exemple, un URR de 95% signifie que la machine a réussi à éliminer 95% du balourd initial en une seule étape, ce qui indique une machine très précise et efficace.

   La norme spécifie également d'autres tests essentiels, tels que ceux relatifs à la capacité de séparation des plans (garantissant qu'une machine à deux plans peut correctement distinguer le déséquilibre statique et le déséquilibre de couple) et aux performances constantes sur toute la plage de vitesses de fonctionnement de la machine.

4. 4. Critères d'acceptation et documentation :

   Ce dernier chapitre présente les critères définitifs de réussite/échec des tests de performance. Par exemple, il précise le pourcentage minimum acceptable pour le test URR (souvent 95% ou supérieur) que la machine doit atteindre pour être considérée comme conforme. La valeur MARU d'une machine n'est pas un critère de réussite/échec en soi, mais une valeur déclarée qui quantifie sa sensibilité. Enfin, la norme impose la création d'un rapport d'essai complet documentant les conditions de chaque essai et ses résultats. Ce rapport fait office de certificat officiel de performance, garantissant à l'utilisateur final que les capacités de la machine ont été vérifiées selon une procédure rigoureuse et internationalement reconnue.

Concepts clés

• Machines à roulements durs et machines à roulements souples : La norme s'applique aux deux types de rotor. Les machines à paliers durs sont beaucoup plus courantes ; elles mesurent les forces centrifuges et sont étalonnées en permanence. Les machines à paliers souples mesurent le déplacement et nécessitent un étalonnage spécifique à chaque type de rotor.
• MARU (Déséquilibre résiduel minimum atteignable) : Il s'agit de l'indicateur de performance le plus important pour une machine d'équilibrage. Il représente le « seuil de bruit » de la machine, c'est-à-dire le plus petit déséquilibre qu'elle peut détecter de manière fiable.
• URR (taux de réduction du déséquilibre) : Cette mesure prouve la *précision* du calcul du balourd de la machine. Un URR élevé signifie que la correction « initiale » de la machine est très efficace, ce qui conduit à un processus d'équilibrage efficace.
• Tests de preuve : La norme repose sur un ensemble d'essais pratiques et reproductibles utilisant un rotor d'essai normalisé. Elle offre une méthode objective et comparable pour évaluer toute machine d'équilibrage, quel que soit son fabricant.

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