Comprendre la méthode des trois passages dans l'équilibrage des rotors
Définition : Qu'est-ce que la méthode des trois passages ?
Le méthode des trois passages est la procédure la plus largement utilisée pour équilibrage à deux plans (dynamique). Il détermine le poids de correction nécessaire en deux plans de correction en utilisant exactement trois séries de mesures : une série initiale pour établir la ligne de base déséquilibrer condition, suivie de deux séquentielles poids d'essai exécute (un pour chaque plan de correction).
Cette méthode offre un équilibre optimal entre précision et efficacité, nécessitant moins de démarrages et d'arrêts de la machine que la méthode des quatre passages tout en fournissant suffisamment de données pour calculer des corrections efficaces pour la plupart des industries équilibrage candidatures.
La procédure en trois étapes : étape par étape
La procédure suit une séquence simple et systématique :
Exécution 1 : Mesure de référence initiale
La machine fonctionne à sa vitesse d'équilibrage dans son état déséquilibré tel qu'il est trouvé. Vibrations les mesures sont prises aux deux emplacements de roulement (désignés comme roulement 1 et roulement 2), enregistrant les deux amplitude et angle de phase. Ces mesures représentent les vecteurs de vibration causés par la distribution de déséquilibre d'origine.
- Mesure au palier 1 : Amplitude A₁, Phase θ₁
- Mesure au palier 2 : Amplitude A₂, Phase θ₂
- But: Établit la condition de vibration de base (O₁ et O₂) qui doit être corrigée
Exécution 2 : Poids d'essai dans le plan de correction 1
La machine est arrêtée et une masse d'essai connue (T₁) est temporairement fixée à une position angulaire précise dans le premier plan de correction (généralement près du palier 1). La machine est redémarrée à la même vitesse et les vibrations sont à nouveau mesurées sur les deux paliers.
- Ajouter: Poids d'essai T₁ à l'angle α₁ dans le plan 1
- Mesure au palier 1 : Nouveau vecteur de vibration (O₁ + effet de T₁)
- Mesure au palier 2 : Nouveau vecteur de vibration (O₂ + effet de T₁)
- But: Détermine comment un poids dans le plan 1 affecte les vibrations des deux roulements
L'instrument d'équilibrage calcule la coefficients d'influence pour le Plan 1 par soustraction vectorielle des mesures initiales à partir de ces nouvelles mesures.
Exécution 3 : Poids d'essai dans le plan de correction 2
La première masse d'essai est retirée et une seconde masse d'essai (T₂) est fixée à un emplacement marqué dans le deuxième plan de correction (généralement près du roulement 2). Une nouvelle mesure est effectuée, enregistrant à nouveau les vibrations des deux roulements.
- Retirer: Poids d'essai T₁ du plan 1
- Ajouter: Poids d'essai T₂ à l'angle α₂ dans le plan 2
- Mesure au palier 1 : Nouveau vecteur de vibration (O₁ + effet de T₂)
- Mesure au palier 2 : Nouveau vecteur de vibration (O₂ + effet de T₂)
- But: Détermine comment un poids dans le plan 2 affecte les vibrations des deux roulements
L'instrument dispose désormais d'un ensemble complet de quatre coefficients d'influence décrivant comment chaque plan affecte chaque palier.
Calcul des poids de correction
Une fois les trois exécutions terminées, le logiciel d'équilibrage effectue mathématiques vectorielles pour résoudre les poids de correction :
La matrice des coefficients d'influence
À partir des trois séries de mesures, quatre coefficients sont déterminés :
- α₁₁: Comment le plan 1 affecte le relèvement 1 (effet principal)
- α₁₂: Comment le plan 2 affecte le roulement 1 (couplage croisé)
- α₂₁: Comment le plan 1 affecte le roulement 2 (couplage croisé)
- α₂₂: Comment le plan 2 affecte le relèvement 2 (effet principal)
Résoudre le système
L'instrument résout deux équations simultanées pour trouver W₁ (correction pour le plan 1) et W₂ (correction pour le plan 2) :
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (pour annuler les vibrations du roulement 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (pour annuler les vibrations du roulement 2)
La solution fournit à la fois la masse et la position angulaire requises pour chaque poids de correction.
Étapes finales
- Retirez les deux poids d'essai
- Installez les poids de correction permanents calculés dans les deux plans
- Effectuez une vérification pour confirmer que les vibrations ont été réduites à des niveaux acceptables
- Si nécessaire, effectuez un équilibrage pour affiner les résultats
Avantages de la méthode des trois passages
La méthode des trois passages est devenue la norme de l'industrie pour l'équilibrage à deux plans en raison de plusieurs avantages clés :
1. Efficacité optimale
Trois essais représentent le minimum nécessaire pour établir quatre coefficients d'influence (une condition initiale et un essai par plan). Cela minimise les temps d'arrêt des machines tout en permettant une caractérisation complète du système.
2. Fiabilité prouvée
Des décennies d’expérience sur le terrain démontrent que trois exécutions fournissent des données suffisantes pour un équilibrage fiable dans la grande majorité des applications industrielles.
3. Économies de temps et d'argent
Par rapport à la méthode à quatre essais, l’élimination d’un essai réduit le temps d’équilibrage d’environ 20%, ce qui se traduit par une réduction des temps d’arrêt et des coûts de main-d’œuvre.
4. Exécution plus simple
Moins d'exécutions signifie moins de manipulation de poids d'essai, moins de risques d'erreurs et une gestion des données plus simple.
5. Convient à la plupart des applications
Pour les machines industrielles typiques avec des effets de couplage croisé modérés et acceptables tolérances d'équilibrage, trois séries donnent systématiquement des résultats positifs.
Quand utiliser la méthode des trois passages
La méthode des trois passages est appropriée pour :
- Équilibrage industriel de routine : Moteurs, ventilateurs, pompes, soufflantes : la majorité des équipements rotatifs
- Exigences de précision modérées : Grades de qualité d'équilibre de G 2,5 à G 16
- Applications d'équilibrage de champ : Équilibrage in situ où la minimisation des temps d'arrêt est importante
- Systèmes mécaniques stables : Équipement en bon état mécanique et réponse linéaire
- Géométries de rotor standard : Rotors rigides avec des rapports longueur/diamètre typiques
Limitations et quand ne pas l'utiliser
La méthode des trois passages peut s’avérer inadéquate dans certaines situations :
Lorsque la méthode des quatre passages est préférée
- Exigences de haute précision : Tolérances très serrées (G 0,4 à G 1,0) où la vérification supplémentaire de la linéarité est précieuse
- Couplage croisé fort : Lorsque les plans de correction sont très proches les uns des autres ou que la rigidité est fortement asymétrique
- Caractéristiques du système inconnues : Premier équilibrage d'équipements inhabituels ou personnalisés
- Machines à problèmes : Équipement présentant des signes de comportement non linéaire ou de problèmes mécaniques
Quand un seul plan pourrait être suffisant
- Rotors étroits de type disque où le déséquilibre dynamique est minimal
- Lorsqu'un seul emplacement de roulement présente des vibrations importantes
Comparaison avec d'autres méthodes
Méthode à trois ou quatre passages
| Aspect | Trois points | Quatre points |
|---|---|---|
| Nombre de courses | 3 (initial + 2 essais) | 4 (initial + 2 essais + combiné) |
| Temps requis | Plus court | ~20% plus long |
| Vérification de linéarité | Non | Oui (l'exécution 4 vérifie) |
| Applications typiques | Travaux industriels courants | Équipement critique de haute précision |
| Précision | Bon | Excellent |
| Complexité | Inférieur | Plus haut |
Méthode à trois passages ou méthode à un seul plan
La méthode des trois passages est fondamentalement différente de équilibrage monoplan, qui utilise seulement deux exécutions (initiale plus un essai) mais ne peut corriger qu'un seul plan et ne peut pas traiter déséquilibre du couple.
Meilleures pratiques pour réussir avec la méthode des trois passages
Sélection du poids d'essai
- Choisissez des poids d'essai qui produisent un changement d'amplitude de vibration de 25-50%
- Trop petit : mauvais rapport signal/bruit et erreurs de calcul
- Trop grand : risque de réponse non linéaire ou de niveaux de vibrations dangereux
- Utilisez des tailles similaires pour les deux plans afin de maintenir une qualité de mesure constante
Cohérence opérationnelle
- Maintenez exactement la même vitesse pour les trois courses
- Prévoir une stabilisation thermique entre les passages si nécessaire
- Assurer des conditions de processus cohérentes (débit, pression, température)
- Utiliser des emplacements de capteur et des méthodes de montage identiques
Qualité des données
- Prenez plusieurs mesures par exécution et faites-en la moyenne
- Vérifier que les mesures de phase sont cohérentes et fiables
- Vérifiez que les poids d'essai produisent des changements clairement mesurables
- Rechercher des anomalies pouvant indiquer des erreurs de mesure
Précision d'installation
- Marquez et vérifiez soigneusement les positions angulaires des poids d'essai
- Assurez-vous que les poids d'essai sont solidement fixés et ne bougeront pas pendant les courses
- Installez les poids de correction finaux avec le même soin et la même précision
- Vérifiez les masses et les angles avant l'exécution finale
Dépannage des problèmes courants
Mauvais résultats après correction
Causes possibles :
- Poids de correction installés à des angles incorrects ou avec des masses incorrectes
- Les conditions de fonctionnement ont changé entre les essais et l'installation des corrections
- Problèmes mécaniques (desserrage, désalignement) non résolus avant l'équilibrage
- Réponse du système non linéaire
Les poids d'essai produisent une faible réponse
Solutions:
- Utilisez des poids d'essai plus grands ou placez-les à un rayon plus grand
- Vérifiez le montage du capteur et la qualité du signal
- Vérifiez que la vitesse de fonctionnement est correcte
- Considérez si le système a un amortissement très élevé ou une sensibilité de réponse très faible
Mesures incohérentes
Solutions:
- Prévoir plus de temps pour la stabilisation thermique et mécanique
- Améliorer le montage du capteur (utiliser des goujons au lieu d'aimants)
- Isoler des sources de vibrations externes
- Résoudre les problèmes mécaniques provoquant un comportement variable
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