Comprendre l'équilibrage statique (équilibrage sur un seul plan)
Équilibrage statique est la forme la plus simple de rotor équilibrage. Il corrige balourd statique — une condition dans laquelle un rotorLe centre de masse du rotor est décalé par rapport à son axe de rotation, ce qui crée un « point lourd » unique. Comme ce point lourd se manifeste sous l'effet de la seule gravité, la correction peut, en principe, être effectuée alors que le rotor est à l'arrêt : placez un rotor en équilibre statique pur déséquilibrer sur une surface sans frottement, comme le tranchant d'un couteau, et il roulera jusqu'à ce que le point lourd se stabilise en bas. La correction s'effectue dans un plan unique — un poids de correction placé à 180° du point lourd afin de ramener le centre de masse sur le centre de rotation. Cette simplicité, qui se limite à un seul plan, constitue la grande force de cette méthode et, comme nous le verrons, également sa principale limite.
1. Déséquilibre statique vs déséquilibre dynamique
Le déséquilibre statique est également appelé « déséquilibre de force », car il produit un force centrifuge agissant radialement vers l'extérieur à partir du centre de rotation. Surtout, cela ne génère aucun « couple » ni mouvement de balancement. C'est ce qui le distingue de déséquilibre dynamique, qui allie force et balourd de couple et nécessite des corrections dans au moins deux plans pour être entièrement corrigé. Un rotor peut être parfaitement équilibré statiquement tout en présentant un déséquilibre de couple important qui le fait vibrer fortement une fois en rotation — c'est pourquoi l'équilibrage statique, à lui seul, ne convient qu'à une catégorie particulière de rotors.
2. Dans quels cas l'équilibrage statique est-il suffisant ?
L'équilibrage statique ne convient qu'à une catégorie spécifique de rotors. Il est généralement réservé aux composants très étroits ou en forme de disque, dont la longueur axiale est faible par rapport au diamètre. Pour ce type de rotors, il est peu probable qu'un déséquilibre de couple important existe au départ ; une correction sur un seul plan suffit donc à résoudre le problème.
Parmi les exemples courants où un équilibrage statique sur un seul plan suffit souvent, on peut citer :
- Meules
- Roues et pneus automobiles
- Roues de ventilateur ou de soufflante simples et étroites
- Volants d'inertie
- Poulies et réas
Pour tout rotor de grande longueur — qu'il s'agisse d'un induit de moteur, d'une pompe à plusieurs étages ou d'un long arbre —, l'équilibrage statique seul ne suffit pas et l’équilibrage dynamique dans deux plans est nécessaire. L'approche à un seul plan est décrite plus en détail dans la section équilibrage monoplan.
3. Méthodes d'équilibrage statique
1. Équilibrage sur couteaux
Il s'agit de la méthode classique, sans rotation. Le rotor est placé sur une paire de couteaux parallèles, horizontaux et à faible frottement. Il roule jusqu'à ce que son point le plus lourd se trouve en bas ; un poids temporaire est alors ajouté en haut (à 180° à l'opposé) jusqu'à ce que le rotor reste immobile dans n'importe quelle position sans rouler. Ce poids est ensuite rendu permanent. Elle ne nécessite ni alimentation ni électronique — seulement de la patience et une paire de couteaux parfaitement horizontaux — et reste un contrôle de terrain parfaitement valable pour un disque étroit.
2. Machine d'équilibrage verticale
De nos jours, l'équilibrage statique s'effectue souvent sur un banc vertical machine à équilibrer. Le rotor — un volant d'inertie ou un pneu, par exemple — repose sur une plaque horizontale soutenue par des capteurs de force. La machine le fait tourner à faible vitesse, et les capteurs mesurent l'amplitude et la direction de la force de déséquilibre, affichant la correction nécessaire sur un écran. Pour les roues et les pneus en particulier, un Calculateur de masses d'équilibrage de roues convertit cette mesure en poids à clipser ou adhésifs.
3. Équilibrage sur site en un seul plan (Balanset-1A)
L'équilibrage statique (sur un seul plan) peut également être effectué sur une machine entièrement assemblée à l'aide d'un système d'équilibrage portable — c'est là l'essence même de équilibrage sur place. Avec le Balanset-1A, le mode « Équilibrage dans un plan (« statique ») » mesure la vitesse du rotor (tr/min) et le vecteur de la 1× vibration - son RMS valeur et phase. À partir des mesures des « Run #0 » et « Run #1 », le logiciel calcule automatiquement la masse et angle d'installation du poids de correction nécessaire pour réduire le balourd du rotor, en utilisant le coefficient d'influence méthode.
Les résultats d'équilibrage sont enregistrés dans une archive, et une fois l'opération terminée, un rapport d'équilibrage peut être créé, modifié et imprimé dans l'éditeur de rapports intégré.
Comment l'équilibrage sur un seul plan est réalisé dans le programme Balanset-1A
- Installer les capteurs et connecter le système. Installez le capteur de vibrations au point de mesure choisi et raccordez-le à l'appareil. Installez le capteur de phase (tachymètre), appliquer bande réfléchissante sur le rotor, puis connectez l'appareil à un ordinateur portable Windows.
- Démarrer le mode d'équilibrage à un seul plan. Dans la fenêtre principale, sélectionnez le mode « Un seul plan » et lancez l'équilibrage. Le programme ouvre la fenêtre d'archivage de l'équilibrage sur un seul plan.
- Créer une fiche d'archive. Indiquez le nom du rotor, le lieu d'installation, les tolérances (vibrations et balourd résiduel) ainsi que la date. Le logiciel crée un dossier d'archivage dans lequel les graphiques et les fichiers de rapport seront enregistrés.
- Définissez les paramètres d'équilibrage dans « Paramètres d'équilibrage ».
- Coefficient d'influence : Sélectionnez « Nouveau rotor » (deux cycles pour l'étalonnage) ou « Coefficients enregistrés » (un cycle, pour le même type de machine avec des coefficients d'influence enregistrés).
- Masse de la masselotte d'essai : Sélectionnez « Gramm » ou « Pourcentage ». Si vous prévoyez d'utiliser le mode « Coefficients enregistrés » ultérieurement, saisissez le poids d'essai masse en grammes (pesez-la sur la balance).
- Méthode de fixation de la masse : Sélectionnez « Circum » (n'importe quel angle sur la circonférence) ou « Position fixe » (trous/lames/positions fixes ; indiquez le nombre de positions).
- Rayon de montage de la masse : entrer le rayon utilisé pour le montage des poids d'essai et de correction.
- Laisser la masse d'essai dans le plan 1 : n'activez cette option que si vous ne pouvez pas retirer le poids d'essai au cours du processus.
- Exécution #0 (exécution initiale, pas de poids d'essai). Amenez la machine à une vitesse stable et lancez le « Run #0 » pour mesurer les vibrations initiales. Le logiciel enregistre le régime, la valeur RMS et la phase de la composante de vibration 1×. L'onglet « Graphiques » affiche la forme d'onde et le spectre.
- Installer le poids d'essai. Arrêtez la machine et placez le poids d'essai à un rayon connu. Le poids d'essai doit modifier de manière significative l'amplitude ou la phase des vibrations. Un critère courant est la « règle des 30/30 » : le poids d'essai doit modifier l'amplitude d'environ 30 % (à la baisse ou à la hausse) ou la phase d'environ 30° ou plus. Si vous prévoyez d'utiliser ultérieurement le mode « Coefficients enregistrés », placez le poids d'essai au même angle que le repère réfléchissant.
- Exécution #1 (poids d'essai installé). Redémarrez la machine, attendez que la vitesse se stabilise, puis lancez la « série n° 1 ». Le logiciel calcule alors les paramètres du poids de correction.
- Installer le poids de correction. Arrêtez la machine, retirez le poids d'essai et installez le poids de correction. L'angle d'installation est mesuré à partir de la position du poids d'essai, dans le sens de rotation du rotor. Installez le poids de correction sur le même rayon que le poids d'essai.
- RunTrim (vérification de la qualité de l'équilibre). Exécutez la commande « RunTrim » pour vérifier le résultat. Si des vibrations résiduelles et/ou balourd résiduel Si la tolérance est respectée, l'équilibrage peut être terminé. Dans le cas contraire, le logiciel calcule un poids de correction supplémentaire et l'équilibrage se poursuit par approximations successives.
Affichage des résultats : graphique polaire et positions fixes
Le Balanset-1A peut afficher la masse et l'angle du poids de correction dans un représentation en coordonnées polaires. Si l'option « Position fixe » est sélectionnée, le programme peut automatiquement diviser le poids de correction en deux parties et afficher les numéros de position où chacune doit être installée — une fonctionnalité pratique que reflète le calculateur de correction de lame pour les ventilateurs et les roues à aubes à points de fixation fixes.
4. Vérification du résultat par rapport à la tolérance
Un équilibrage statique n'est considéré comme « terminé » que lorsque les vibrations résiduelles et le balourd résiduel se situent dans les limites d'une tolérance convenue, et c'est là que l'étape RunTrim prend tout son sens. Le balourd résiduel admissible est généralement défini dans une classe de qualité d'équilibrage Catégorie G dans le cadre de la ISO 21940-11 norme (qui a remplacé l'ancienne norme ISO 1940-1). La conversion d'un grade G et d'une vitesse de service en une valeur admissible en grammes-millimètres — ainsi que le choix d'un premier poids d'essai raisonnable — s'effectue rapidement avec un calculateur de balourd résiduel (ISO 21940-11) et un calculateur de poids d'essai. Le fait de noter à la fois le balourd résiduel initial et final permet d'évaluer objectivement l'efficacité de l'intervention et constitue l'élément central du rapport d'équilibrage.
5. Limites
La principale limite de l'équilibrage statique réside dans son incapacité à détecter ou à corriger le balourd de couple. L'application d'un équilibrage statique à un rotor présentant en réalité un balourd dynamique peut parfois aggraver la situation : en corrigeant la composante de force tout en ignorant, voire en aggravant, la composante de couple. C'est pourquoi, pour la plupart des machines industrielles, l'équilibrage dynamique à deux plans est la pratique standard et obligatoire, et l'équilibrage statique est mieux réservé aux rotors étroits en forme de disque où l'hypothèse d'un plan unique est réellement valable.
