Qu'est-ce que l'excentricité d'un rotor ? Déséquilibre géométrique • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors. Qu'est-ce que l'excentricité d'un rotor ? Déséquilibre géométrique • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors.

Qu'est-ce que l'excentricité du rotor ? Déséquilibre géométrique

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Comprendre l'excentricité du rotor

Définition : Qu'est-ce que l'excentricité du rotor ?

Excentricité du rotor (également appelé excentricité ou faux-rond géométrique) est une condition dans laquelle le centre géométrique d'un rotor ou un composant du rotor ne coïncide pas avec l'axe de rotation (l'axe central défini par les paliers de support). Ce décalage crée une situation où, même si la masse est parfaitement équilibrée, la surface extérieure du rotor est décentrée, ce qui provoque une orbite du centre de masse autour de l'axe de rotation lors de la rotation du rotor, générant ainsi vibration identique à la masse déséquilibrer.

L'excentricité est particulièrement fréquente dans les moteurs électriques (déport rotor-alésage), les pompes et les ventilateurs (déport de montage de la turbine), ainsi que dans tout rotor assemblé, où l'accumulation des tolérances de fabrication peut créer un faux-rond. C'est une préoccupation majeure dans les machines de précision, où le maintien d'une concentricité rigoureuse est crucial.

Types d'excentricité du rotor

1. Excentricité statique (décalage parallèle)

  • Description : Centre du rotor décalé par rapport à l'axe de rotation mais parallèle à celui-ci
  • Géométrie: Décalage radial constant sur la longueur du rotor
  • Effet: Crée un déséquilibre de masse (centre géométrique ≠ centre de rotation)
  • Commun dans : Composants monodisques tels que roues, poulies
  • Correction: Souvent corrigible par équilibrage ou remontage

2. Excentricité dynamique (décalage angulaire)

  • Description : Axe du rotor à un angle par rapport à l'axe de rotation
  • Géométrie: Le faux-rond varie selon la longueur du rotor
  • Effet: Crée un déséquilibre du couple et un faux-rond variable
  • Commun dans : Rotors longs avec plusieurs étapes d'assemblage
  • Correction: Nécessite un réalignement ou un équilibrage spécialisé

3. Excentricité composée

  • Combinaison de décalage parallèle et angulaire
  • La condition la plus courante dans le monde réel
  • Motif de faux-rond complexe
  • Nécessite une analyse minutieuse pour le distinguer des autres problèmes

Causes courantes

Tolérances de fabrication

  • Excentricité de l'alésage : Alésage du roulement non concentrique au diamètre extérieur
  • Faux-rond de l'arbre : Imprécisions d'usinage dans les tourillons d'arbre
  • Empilement : Composants multiples assemblés avec accumulation de tolérances
  • Variations de casting : Déplacement du noyau dans les pièces moulées créant une variation d'épaisseur de paroi

Erreurs d'assemblage

  • Montage décentré : Composant de la roue ou du rotor non centré sur l'arbre
  • Installation armée : Composant incliné lors de l'emmanchement
  • Problèmes de clavette/rainure de clavette : Installation de clavette surdimensionnée ou de clavette excentrique
  • Problèmes d'ajustement thermique : Assemblage par frettage ou par dilatation créant un décalage

Causes opérationnelles

  • Usure des roulements : Excessif autorisation permet à l'arbre de fonctionner de manière décentrée
  • Cintrage d'arbres : Arc permanent ou thermique créant une excentricité efficace
  • Déformation plastique : Surcharge provoquant une distorsion permanente de l'arbre ou du composant
  • Relâchement: Le composant s'est desserré et a changé de position

Effets et symptômes

Symptômes de vibrations

  • 1× Vibration synchrone : Symptôme principal, identique à un déséquilibre de masse
  • Haut S'épuiser: Faux-rond radial mesurable même à des vitesses de roulage lentes
  • Phase constante : Contrairement à d'autres défauts, la phase est généralement stable
  • Réponse vitesse-carré : Les vibrations augmentent avec la vitesse² comme un déséquilibre

Effets électriques (moteurs/générateurs électriques)

  • Variation de l'entrefer : Le rotor excentrique crée un entrefer non uniforme
  • Traction magnétique déséquilibrée (UMP) : Forces magnétiques asymétriques
  • Fluctuations actuelles : La réticence variable affecte la consommation de courant
  • Surchauffe: Chauffage localisé à entrefer minimum
  • Bruit électromagnétique : Vibration et bruit à fréquence de ligne 2×

Contrainte mécanique

  • Augmentation des charges de roulement dues aux forces de déséquilibre
  • Contrainte de flexion cyclique dans l'arbre
  • Espaces réduits aux emplacements à espacement minimal
  • Risque de frottements à des distances rapprochées

Diagnostic et différenciation

Excentricité vs. déséquilibre de masse

Fonctionnalité Déséquilibre de masse Excentricité
Fréquence de vibration 1× vitesse de course 1× vitesse de course
Roulement lent Minimal Élevé (proportionnel à l'excentricité)
Réponse à l'équilibrage Vibrations réduites Amélioration limitée (ajoute un déséquilibre de masse pour compenser)
Effets électriques Aucun Variation de l'entrefer, UMP (dans les moteurs/générateurs)
Correction Ajouter des poids d'équilibrage Remonter le composant, le remplacer s'il présente un défaut de fabrication

Tests de diagnostic

Mesure du faux-rond

  • Mesurer le faux-rond radial avec un indicateur à cadran ou une sonde de proximité
  • Faire tourner l'arbre lentement (< 100 tr/min)
  • Un faux-rond élevé (> 0,05 mm ou 2 mils généralement) indique une excentricité ou un arbre plié
  • Un faux-rond présent même sans rotation confirme un problème géométrique

Test de réponse d'équilibrage

  • Tenter d'équilibrer avec poids d'essai
  • L'excentricité limite la qualité de l'équilibre réalisable
  • Peut atteindre des vibrations acceptables mais des poids de correction élevés sont requis
  • Les poids “ poursuivent ” le décalage géométrique plutôt que de corriger la distribution de masse

Méthodes de correction

Correction mécanique

  • Remonter le composant : Retirer et réinstaller avec une meilleure concentricité
  • Surfaces de la machine : Réaléser les roulements ou réusiner l'arbre pour améliorer le faux-rond
  • Remplacer le composant : En cas de défaut de fabrication, le remplacement peut être la seule option
  • Réglage de la cale : Pour les composants assemblés, ajustez le positionnement

Équilibrage de la rémunération

  • Ajoutez des poids d'équilibrage pour créer un déséquilibre compensatoire
  • Réduit les vibrations mais ne résout pas le problème géométrique
  • Acceptable si l'excentricité est dans les limites de tolérance et les vibrations sont réduites de manière adéquate
  • Limitations documentées pour les applications de précision

Pour moteurs/générateurs électriques

  • Repositionner le rotor pour minimiser la variation de l'entrefer
  • Dans les cas graves, un réalésage du stator ou un remplacement est nécessaire
  • Compensation électromagnétique parfois possible avec des contrôles avancés

L'excentricité du rotor est une imperfection géométrique qui entraîne des conséquences dynamiques similaires à celles d'un balourd, mais avec des caractéristiques diagnostiques distinctes. La reconnaissance de l'excentricité par la mesure du faux-rond et la compréhension de ses limites d'équilibrage permettent de prendre les mesures correctives appropriées : correction mécanique lorsque possible, ou acceptation avec compensation d'équilibrage lorsque la modification géométrique est impossible.

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