Pied mou : causes, diagnostic et correction

1. Définition et nature physique

Pied mou Il s'agit d'une situation où un ou plusieurs pieds de la machine ne sont pas en contact total avec le châssis de fondation (semelle, plaque de base) avant le serrage des boulons de fixation. Lors du serrage d'un tel boulon, le carter de la machine se déforme, la géométrie de l'alésage du palier est altérée et l'axe du rotor s'écarte de sa position nominale.

Physiquement, le phénomène suivant se produit : la force de serrage d'un boulon sur un pied dont le contact est incomplet crée un moment de flexion dans le carter. Cette déformation est transmise aux supports de paliers, entraînant :

• Désalignement des bagues intérieures des roulements
• Répartition inégale de la charge dans les paliers lisses
• Désalignement angulaire des arbres de machines accouplées
• Balourd dynamique dû à la déflexion du rotor

En conséquence, les vibrations augmentent à la fréquence de rotation (1×), et dans les cas graves, également aux multiples harmoniques.

2. Classification des pieds mous

La pratique internationale distingue quatre types de pieds mous. Chacun requiert une approche différente en matière d'identification et de correction.

3. Impact sur l'état de vibration de la machine

Le pied mou a un effet négatif complexe sur l'état de la machine, et ce, sur de multiples paramètres :

4. Méthodes de diagnostic

4.1. Détection statique (jauges d'épaisseur et comparateurs à cadran)

La méthode la plus courante lors des travaux d'alignement programmés.

1. Desserrez tous les boulons de fixation de la machine.
2. Insérez un jeu de cales d'épaisseur entre chaque pied et le cadre. Notez les écarts.
3. Pour chaque pied avec un écart dépassant 0,05 mm, sélectionnez des cales calibrées.
4. Serrez tous les boulons à l'aide d'une clé dynamométrique.
5. Répétez la mesure avec un comparateur à cadran : fixez la base sur le cadre, positionnez la pointe du comparateur sur le pied et desserrez le boulon. Le déplacement admissible ne doit pas dépasser 0,05 mm (50 µm).

4.2. Détection dynamique (desserrage d'un boulon sur une machine en marche)

Cette méthode détecte le pied mou directement dans les conditions de fonctionnement, c'est-à-dire à température, pression et contrainte de la conduite.

1. Montez un capteur de vibrations (accéléromètre) sur le carter de la machine, près du support.
2. Connectez l'instrument en mode de surveillance RMS de la vitesse de vibration en temps réel. Un vibromètre portable à deux canaux, tel que le Balanset-1A peut être utilisé, permettant une surveillance simultanée du niveau de vibration et de l'angle de phase à la fréquence de rotation.
3. Desserrez successivement chaque boulon de fixation (jusqu'à un serrage manuel), en observant le changement de la valeur RMS.
4. Resserrez immédiatement le boulon après vérification et passez au suivant.
5. Le boulon dont le desserrage entraîne une réduction significative des vibrations indique un pied mou à cet endroit.

4.3. Analyse de phase croisée des vibrations

La méthode instrumentale la plus informative, permettant l'identification des pieds mous sans desserrer les fixations sur les équipements en fonctionnement.

Équipement requis

• Analyseur de vibrations à deux canaux avec fonction de phase croisée
• Deux accéléromètres
• Capteur de référence de phase (tachymètre) et marqueur réfléchissant sur le rotor

Le vibromètre à deux canaux Balanset-1A Il permet la mesure simultanée de l'amplitude des vibrations (à 1×) et de l'angle de phase sur deux canaux avec une précision de ±2°, ce qui le rend adapté à l'analyse de phase croisée sur le terrain. Un capteur de référence de phase photoélectrique (plage de 0 à 360°) est fourni de série.

1. Montez les accéléromètres sur deux supports de machine dans la même direction (par exemple, verticale).
2. Fixez le repère au rotor et orientez le capteur du tachymètre vers le repère.
3. Effectuez la mesure de phase croisée : l’instrument détermine la différence d’angle de phase de vibration entre deux points à la fréquence de rotation 1×.

Diagnostic différentiel

L'avantage de la méthode en phases croisées est qu'elle fonctionne pendant le fonctionnement normal de la machine et ne nécessite pas de desserrer les fixations.

5. Pied mou induit par la tuyauterie

La contrainte exercée par la tuyauterie sur les pompes ou les compresseurs est l'une des principales causes — et pourtant l'une des plus fréquemment négligées — de vibrations excessives et d'un alignement instable.

5.1. Mécanisme d'apparition

Si une tuyauterie est raccordée à une bride de machine sous contrainte (sans jeu), la force exercée par la tuyauterie s'applique constamment au carter de la machine. Sous pression et température de service, cette force augmente en raison de la dilatation thermique. La tuyauterie provoque un mouvement de basculement de la machine, ce qui entraîne :

• Modifications périodiques de l'alignement de l'arbre
• Vibration accrue à 1× et 2× la fréquence de rotation
• Usure prématurée des roulements et des joints mécaniques
• Lectures instables lors de la tentative d'alignement

5.2. Inspection de l'état de la tuyauterie

Avant l'alignement de l'arbre, il est obligatoire de vérifier l'angularité et le décalage de la bride.

1. Débranchez la tuyauterie de la bride de la machine.
2. Mesurez les espaces entre la bride du tuyau et la bride de la machine en quatre points : 12 h, 3 h, 6 h et 9 h.
3. Déterminer l'angularité (différence d'écart entre les points opposés) et le décalage (désalignement parallèle des axes des brides).

Tolérances

• valeur idéale d'angularité et de décalage : 0 mm
• Réalisable en pratique avec un ajustement soigné : 0,01–0,02 mm
• Valeurs dépassant 0,05 mm nécessitent une correction obligatoire avant l'alignement

5.3. Raccordement de la tuyauterie

L'objectif est d'obtenir un assemblage à brides sans contrainte, sans application de forces extérieures. Les méthodes comprennent :

• Réglage des supports et des fixations de tuyauterie
• Couper ou allonger les tronçons de tuyauterie
• Utilisation de joints de dilatation
• Correction des positions de support intermédiaires

6. Exigences relatives à la zone de contact du pied

La surface de contact minimale entre le pied de la machine et la semelle (châssis de fondation) doit être au moins 80% de la surface de la semelle du pied.

Lorsque la surface de contact est inférieure à 80% :

• La charge est répartie de manière inégale, créant des concentrations de contraintes locales
• Les cales se déforment et présentent des indentations aux points de contact.
• Le serrage des boulons n'assure pas une fixation stable ; l'alignement se décale avec le temps.
• Le risque de rupture par fatigue de la semelle ou du pied augmente.

Méthodes d'inspection

• Inspection visuelle : marques de contact, oxydation, rayures sur les surfaces du pied et du cadre
• Bleu de Prusse (pâte de marquage) : Appliquez une fine couche sur la semelle, appuyez fermement le pied de la machine et évaluez l'empreinte de contact.
• Jeu de jauges d'épaisseur : Mesurez le périmètre du pied avec le boulon desserré.

Si le contact s'avère inférieur à 80%, la planéité des surfaces d'appui doit être rétablie : raclage, fraisage ou meulage de la plaque de semelle et/ou de la semelle du pied.

7. Procédure de correction du pied souple

Séquence de travail recommandée en cas de détection d'un pied souple :

8. Instrumentation

8.1. Outils de diagnostic statique

• Jeu de jauges d'épaisseur calibrées (à partir de 0,02 mm)
• Comparateur à cadran sur base magnétique (graduation 0,01 mm)
• règle
• Pâte de marquage (bleu de Prusse) pour l'évaluation de la zone de contact
• Clé dynamométrique calibrée

8.2. Outils de diagnostic dynamique

La détection dynamique des défauts de positionnement et l'analyse des phases croisées nécessitent un analyseur de vibrations portable doté de capacités de mesure et d'analyse de phase simultanées sur deux canaux.

Le Balanset-1A (fabriqué par VibroMera) est un vibromètre-équilibreur portable à deux canaux adapté à ces applications. Principales caractéristiques techniques relatives au diagnostic des pieds mous :

L'architecture à deux canaux du Balanset-1A permet la mesure simultanée des vibrations en amplitude et en phase sur deux supports, condition indispensable au diagnostic croisé des pieds mous par analyse de phase. Après correction de ces défauts, le même instrument sert à l'équilibrage du rotor dans ses propres paliers — selon un ou deux plans de correction — sans démontage.

9. Références normatives

• GOST R ISO 20816-1-2021 — Vibrations. Mesure et évaluation des vibrations des machines. Partie 1. Directives générales.
• GOST R ISO 18436-2-2005 — Surveillance et diagnostic de l'état des machines. Surveillance et diagnostic des vibrations. Partie 2. Exigences relatives à la formation et à la certification du personnel.
• ISO 1940-1:2003 — Vibrations mécaniques. Exigences de qualité d'équilibrage pour les rotors à l'état rigide. Partie 1 : Spécification et vérification des tolérances d'équilibrage.
• ISO 10816 / ISO 20816 — Série de normes pour l'évaluation de l'état vibratoire des machines.

10. Conclusion

Les vibromètres portables modernes à double canal, tels que le Balanset-1A fournissent un cycle de diagnostic complet — de la détection du pied mou par analyse croisée des phases jusqu'à l'équilibrage ultérieur du rotor sur site. L'utilisation de méthodes de diagnostic instrumentales, plutôt que d'un contrôle visuel, accroît considérablement la fiabilité de la détection des défauts et réduit le temps de mise en service.

Procédure de mise en service recommandée

Le respect de cette séquence constitue le fondement d'un fonctionnement fiable et durable des équipements rotatifs.