AXILINEComment réduire la vibration d'un équipement : la marche à suivre qui économise de l'argent
La machine vibre, et on attend une solution de vous pour le lendemain matin. La tentation est grande : déposer la roue et l'envoyer équilibrer. C'est parfois le bon geste, mais le plus souvent c'est un poste de travail perdu pour rien, parce que la vibration venait d'une patte molle (un appui qui ne porte pas bien sur la fondation), d'un roulement abîmé ou d'une résonance du châssis. Voici un parcours en six étapes qui élimine les travaux inutiles : d'abord les vérifications bon marché, ensuite les coûteuses.
Le parcours : six étapes entre « ça vibre » et la normale
- 01
Vérifiez que la mesure est fiable
Répétez la mesure dans les mêmes conditions, au même point, dans la même direction. Un chiffre que vous n'avez pas obtenu deux fois ne sert pas de base à une décision.
- 02
Séparez 1x du reste de la vibration
Comparez le niveau global à la composante synchrone et regardez le spectre — la décomposition de la vibration par fréquence. Cette étape détermine s'il faut équilibrer ou réparer.
- 03
Vérifiez la mécanique
Fixations, patte molle, jeux, ajustement de la roue sur l'arbre, châssis et fondation. L'endroit le moins cher pour trouver la cause, et le plus souvent négligé.
- 04
Écartez la résonance
Faites varier le régime et surveillez l'amplitude et la phase de 1x. En zone de résonance, l'équilibrage ne tient pas.
- 05
Équilibrez si 1x domine
Deux ou trois démarrages sur site, dans les paliers propres de la machine, sans démontage. La masse se pose sur un plan de correction accessible — un emplacement du rotor où l'on peut la fixer.
- 06
Confirmez le résultat
Mesure après intervention : même régime, mêmes points, même bande de fréquences. Consignez les chiffres avant et après dans le protocole.
L'ordre compte plus que la vitesse. Équilibrer une machine aux pattes desserrées ou avec un désalignement fait perdre une journée sans résultat, parce que vous combattez la mauvaise cause. Chaque étape du parcours coûte moins cher que la suivante, d'où l'intérêt de le suivre du début à la fin.
Étape 1. Obtenez une mesure fiable
Un ventilateur s'est mis à vibrer après le nettoyage de la roue. Premier réflexe : démonter et envoyer la roue équilibrer. Commencez moins cher. Posez un capteur sur le palier et obtenez un chiffre qui se répète.
Tenez le capteur au magnet, sur une surface propre et plane, aussi près que possible du roulement. Direction radiale-horizontale, si vous ne savez pas précisément où la vibration est la plus forte. Gardez ensuite cette direction et ce point inchangés. Faites chauffer la machine, retrouvez la même charge et le même régime, sinon vous comparez deux machines différentes.
Des chiffres invraisemblablement élevés signalent presque toujours un problème de mesure, pas de machine. L'appareil affiche 250 mm/s sur le corps de la pompe au lieu des 3 mm/s habituels ? Vérifiez le câble, le connecteur et l'appui du capteur magnétique, puis remesurez.
- Point de mesure : le palier, pas le carter ni la grille de protection.
- Fixation du capteur rigide : magnet sur métal nu, sans peinture ni saleté, sans cale.
- Même régime à chaque fois : vitesse, charge, température, position du registre ou de la vanne.
- Mesure répétée au moins deux fois, avec un écart dans les 10 à 15 %.
- Régime noté. Sans lui, vous ne retrouverez pas 1x dans le spectre.
- Notez ce qui tourne à côté : une machine voisine peut transmettre sa vibration par la fondation.
Notez à part le niveau de référence de cette machine en bon état. Une hausse par rapport à ce niveau de référence en dit plus qu'un chiffre absolu : 2,5 mm/s sur une machine qui a toujours donné 0,8 mm/s mérite attention, même si c'est formellement encore la zone B.
Étape 2. Comparez la vibration globale et la composante synchrone
La vibration globale, c'est tout à la fois, en un seul chiffre en mm/s RMS (valeur efficace) : balourd, désalignement, jeux, roulements, résonance, transmission par la fondation depuis une machine voisine.
La composante synchrone 1x, c'est la partie de la vibration qui tombe exactement sur la fréquence de rotation, une fois par tour. Le balourd vit précisément là. L'appareil extrait 1x grâce au repère de phase et donne au passage sa phase — l'angle qui indique à quel moment du tour la vibration atteint son maximum.
Regardez la proportion. 8 mm/s globale pour 7 mm/s sur 1x : l'équilibrage supprimera presque tout. 8 mm/s globale pour 2 mm/s sur 1x : l'équilibrage supprimera un quart du niveau, le reste restera, et vous devrez expliquer ce que vous avez fait payer.
La phase distingue deux défauts qui donnent tous deux un 1x élevé. Pour un balourd, la phase est stable, et sur un même palier, l'écart entre l'horizontale et la verticale est proche de 90°. Pour un désalignement en travers de l'accouplement dans le sens axial, l'écart est proche de 180°. Les solutions sont ici opposées : équilibrage ou alignement des arbres.
- Pic 1x dominant, phase stable : probablement un balourd, l'équilibrage est pertinent.
- 2x marqué plus vibration axiale : désalignement ou patte molle.
- Peigne d'harmoniques 1x, 2x, 3x et au-delà, plancher de bruit relevé, phase qui saute : desserrage mécanique, fissure, frottement.
- Pics en haute fréquence, non multiples du régime, facteur de crête en hausse (rapport entre les pics du signal et son niveau moyen) : défaut de roulement.
- Pics en dessous de la fréquence de rotation (sous-synchrones) sur une transmission par courroie : courroie, tension, faux-rond de poulie.
L'équilibrage ne réduit que la composante synchrone. Aucune masse sur la roue ne supprimera un roulement qui cogne, un peigne d'harmoniques dû à un desserrage, ou une vibration due à un désalignement. C'est la règle qui vous évite des déplacements inutiles.
Ce que vous observez, la cause probable, la première étape
| Ce que vous observez | Cause probable | Première étape |
|---|---|---|
| 1x élevé, phase stable, écart d'environ 90° entre horizontale et verticale sur le palier | Balourd du rotor | Équilibrage sur site, dans les paliers propres de la machine |
| 1x plus 2x marqué, forte vibration axiale, écart de phase d'environ 180° en travers de l'accouplement | Désalignement, patte molle | Vérifier l'appui des pattes, puis alignement des arbres |
| Harmoniques 1x, 2x, 3x, demi-harmoniques, phase instable | Desserrage des fixations, fissure du châssis, frottement | Serrer les fixations au couple, vérifier les jeux et le scellement |
| Pic net sur une plage de régime étroite, phase de 1x qui part à 180° à la montée en régime | Résonance du rotor ou de la structure | Déplacer le régime de service ou modifier la rigidité des appuis |
| Bruit haute fréquence, raies non multiples du régime, impulsions dans le signal temporel | Défaut de roulement | Remplacement du roulement, recherche des causes de montage et de graissage |
| Niveau en hausse après nettoyage, remplacement d'une pale ou réparation de la roue | Nouveau balourd de la roue | Équilibrage sur site après vérification de l'ajustement |
| 1x change d'un démarrage à l'autre sans cause visible | Ajustement desserré de la roue, de la poulie ou de la vis sans fin sur l'arbre, clavette | Vérifier l'ajustement et le faux-rond, restaurer l'assemblage |
| La composante disparaît instantanément à la coupure de l'alimentation | Cause électromagnétique, pas mécanique | Test au ralentissement libre, surveiller la fréquence double du réseau |
| La vibration augmente à la fermeture d'une vanne, bruit comme du gravier dans la pompe | Cavitation, régime hors du point de fonctionnement | Ramener le point de fonctionnement, vérifier la charge à l'aspiration |
Ce tableau aide à choisir la première étape, pas à poser un diagnostic définitif. Un même symptôme a souvent plusieurs causes : une patte molle produit à la fois un désalignement induit, un faux desserrage et une hausse de 1x. Vérifiez chaque hypothèse par la mesure, pas par supposition.
Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Étape 3. La mécanique : fixations, patte molle, jeux, fondation
Ici, une clé, un comparateur et une demi-heure suffisent. Parfois cela réduit le niveau de moitié, et l'équilibrage devient inutile.
La patte molle mérite une attention à part. Un des appuis ne porte pas bien sur la fondation : jeu, désaffleurement, châssis déformé, saleté sous la patte. Au serrage du boulon, le corps se déforme, les logements de paliers se décalent, 1x et 2x augmentent. L'alignement des arbres n'a aucun sens tant qu'il y a une patte molle : le résultat repartira dès le premier resserrage.
- Serrez les boulons de fondation et les boulons des paliers selon la documentation, pas au jugé.
- Vérifiez la patte molle : desserrez le boulon d'une patte, surveillez le changement de vibration et le jeu, remettez le couple, passez à la suivante. Compensez le jeu avec des cales calibrées.
- Inspectez le châssis et le scellement : fissures, décollement de la fondation, empilage de rondelles improvisées à la place de cales.
- Vérifiez le jeu radial dans les paliers et le faux-rond de l'arbre au comparateur.
- Vérifiez l'ajustement de la roue, de la poulie et de la vis sans fin sur l'arbre, l'état de la clavette et de sa rainure.
- Sur une transmission par courroie, vérifiez la tension, l'usure de la courroie et le faux-rond de la poulie.
- Éliminez l'encrassement : poussière sur les pales, produit sur la vis, glace, calamine. Sinon le balourd reviendra.
- Faites l'alignement des arbres seulement après avoir corrigé la patte molle, et dans cet ordre uniquement.
Notez le niveau de vibration après chaque action. Vous verrez ainsi précisément ce qui a eu un effet, sans avoir à deviner plus tard si c'est le resserrage ou l'alignement des arbres qui a aidé.
Sources : ISO 13373-5:2020
Étape 4. Vérifiez la résonance, sinon le résultat ne tiendra pas
La résonance amplifie ce qui existe déjà. Un léger balourd résiduel à la fréquence de résonance donne une grande amplitude. L'équilibrage se passe mal dans cette zone : la phase saute d'un démarrage à l'autre, le coefficient d'influence (la réponse de la machine à une masse d'essai connue) devient instable, et le résultat ne se reproduit pas.
Vous avez un variateur de fréquence ? Faites varier le régime progressivement et surveillez 1x. La résonance se trahit par un pic étroit : avant lui l'amplitude est modérée, sur lui la hausse est brutale, après lui elle retombe. La phase de 1x fait un quasi-demi-tour, environ 180°, au passage du pic. Sur une machine sans variateur, observez le ralentissement libre — comment se comporte la vibration pendant que la machine s'arrête librement après la coupure de l'alimentation.
Ce n'est pas forcément le rotor qui entre en résonance. C'est souvent le châssis, un support, une tuyauterie, une passerelle de service ou le carter lui-même. Posez le capteur tour à tour sur le châssis et sur le palier : si le châssis oscille plus que la machine, vous avez trouvé le coupable.
- L'amplitude grimpe brutalement sur une plage de régime étroite et retombe au-delà.
- La phase de 1x part rapidement près du pic et reste stable loin de lui.
- Un appui, le châssis ou une tuyauterie oscillent plus visiblement que la machine elle-même.
- La vibration a changé du tout au tout après une réparation de fondation, un changement de châssis ou un déplacement de la machine.
On ne traite pas la résonance avec des masses, mais en changeant la rigidité, la masse ou le régime de service : déplacez la fréquence de service, renforcez le châssis par une entretoise, déchargez la tuyauterie, revoyez les isolateurs antivibratoires. Cas à part : le rotor flexible, qui fonctionne au-dessus de la première vitesse critique (le régime auquel l'arbre entre lui-même en résonance). Il s'équilibre autrement qu'un rotor rigide et demande une méthode et un spécialiste dédiés.
Sources : ISO 21940-12:2016
Étape 5. L'équilibrage : comment il se déroule et jusqu'où descendre
Vous êtes arrivé à cette étape et vous constatez un 1x dominant avec une mécanique saine ? Équilibrez sur site, dans les paliers propres de la machine, sans démontage ni envoi de la roue sur un banc. Deux capteurs sur les paliers, un capteur de phase laser visant le repère réfléchissant, et vous travaillez au régime de service, en conditions réelles.
- Zone A : état d'une machine neuve ou remise à neuf.
- Zone B : fonctionnement prolongé admissible.
- Zone C : fonctionnement admissible de façon limitée, la cause doit être traitée.
- Zone D : fonctionnement inadmissible, la vibration détruit la machine.
- Objectif de l'équilibrage : ramener la vibration globale en zone A ou B et l'y maintenir.
- 01
Démarrage 0, vibration initiale
Machine au régime de service, l'appareil enregistre l'amplitude et la phase de 1x sur les deux paliers. C'est ce que vous allez réduire. Vous revoyez au passage le rapport entre 1x et la vibration globale.
- 02
Masse d'essai
Posez une masse connue à un rayon connu sur le premier plan de correction. L'appareil observe la réaction du système et calcule le coefficient d'influence. Un démarrage d'essai valable modifie l'amplitude de 1x de 20 à 30 % ou la phase de 20 à 30°. Un changement plus faible signifie que la masse est trop petite : arrêtez la machine, augmentez la masse, saisissez la masse réelle, recommencez.
- 03
Calcul et pose de la correction
Le logiciel donne une masse et un angle pour chaque plan. En mode positions fixes, il indique directement le numéro de pale ou de trou, et le rapporteur devient inutile. L'angle se compte à partir de l'emplacement de la masse d'essai.
- 04
Démarrage de contrôle
Mesure dans les mêmes conditions. Vous n'avez pas atteint la valeur cible ? Le logiciel calcule un complément aux masses déjà posées, et vous atteignez la tolérance sans nouvel étalonnage.
| Groupe de machine | Zone A | Zone B | Zone C | Zone D |
|---|---|---|---|---|
| Classe I, petites machines jusqu'à 15 kW | ≤ 0,71 | 0,71–1,80 | 1,80–4,50 | > 4,50 |
| Classe II, machines moyennes 15–75 kW | ≤ 1,12 | 1,12–2,80 | 2,80–7,10 | > 7,10 |
| Classe III, grandes machines, assise rigide | ≤ 1,80 | 1,80–4,50 | 4,50–11,20 | > 11,20 |
| Classe IV, grandes machines, assise flexible (souple) | ≤ 2,80 | 2,80–7,10 | 7,10–18,00 | > 18,00 |
Les chiffres du tableau sont donnés en mm/s RMS dans la bande 10 à 1000 Hz, comme repère de travail issu de la classification autrefois en vigueur, l'ISO 10816-3. Vérifiez la partie applicable et l'édition en vigueur de l'ISO 20816 pour votre machine : il existe des exceptions selon la puissance, le régime et le type de machine, et pour les petits ventilateurs et les entraînements par courroie, l'applicabilité doit être vérifiée à part. La mention « dans la tolérance » du logiciel de l'appareil signifie une seule chose : la 1x résiduelle est inférieure à la valeur cible que vous avez saisie. Elle ne confirme ni une évaluation selon l'ISO 20816, ni une classe de précision G selon l'ISO 21940-11. Ordre de grandeur typique pour les ventilateurs : un groupe autour de 12 mm/s descend à 1,5–2 mm/s si le niveau était bien dû, pour l'essentiel, au balourd. Sur une machine avec un désalignement ou un roulement usé, ce ne sera pas le cas.
Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A
Ce que vous faites vous-même, et quand appeler un ingénieur
Nous sommes des ingénieurs qui concevons et fabriquons les appareils Balanset, et nous les utilisons nous-mêmes pour équilibrer sur site. La conversation est donc en général courte : envoyez-nous le type de machine, le régime, la puissance et le niveau de vibration actuel avec le point de mesure, et nous vous dirons si cela ressemble à un balourd ou non. Si ce n'est pas le cas, une intervention n'est pas nécessaire, et nous vous le dirons directement. L'accompagnement sur l'appareil et sur la méthode est inclus.
Par vos propres moyens
Une mesure reproductible sur les paliers. Serrage des fixations au couple. Recherche de la patte molle en desserrant les boulons un par un. Inspection du châssis, du scellement, des courroies et des poulies. Nettoyage des pales et suppression de l'encrassement. Suivi : trois à quatre mesures par mois dans les mêmes conditions. Cet ensemble suffit à régler une bonne partie des cas de vibration excessive sans déplacement.
Quand appeler un spécialiste
Le spectre est contradictoire et ressemble également à deux défauts différents. Le niveau reste élevé après serrage et alignement des arbres. La phase de 1x ne se répète pas d'un démarrage à l'autre. Soupçon de résonance ou de rotor flexible. La machine est critique, et il vous faut un protocole avec des chiffres avant et après. Le rotor est de grande taille, et la masse d'essai doit être calculée, pas ajustée au jugé.
Ce que nous faisons lors d'une intervention
Nous venons sur la machine, relevons la vibration sur les paliers, séparons 1x de la vibration globale, examinons le spectre et la phase. Si la cause est un balourd, nous équilibrons sur site, dans les paliers propres de la machine, en un ou deux plans. Si la cause est ailleurs, nous le disons franchement et expliquons la suite. Nous intervenons dans tout le Portugal : ventilateurs, extracteurs de fumées, vis sans fin, broyeurs, broyeurs forestiers, centrifugeuses, poulies et rotors de moteurs électriques.
Si vous voulez le faire vous-même
Le Balanset-1A, ce sont deux accéléromètres, un capteur de phase laser, un module USB à deux voies et un logiciel pour Windows. L'appareil mesure le régime, l'amplitude et la phase de la vitesse vibratoire, la vibration globale et 1x, et affiche le spectre. Il calcule la masse d'essai et les masses de correction, répartit la masse sur des positions fixes, calcule un perçage, conserve les coefficients d'influence et un historique de résultats pour les protocoles. Le même système sert en intervention et comme partie mesure d'un banc d'équilibrage à paliers souples.
Avant d'appeler, réunissez un minimum de données : régime, puissance, type d'appuis, niveau global et 1x pour chaque palier, ce qui a changé sur la machine le mois passé. Avec ces chiffres, l'analyse prend quelques minutes au lieu d'un nouveau déplacement.
Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A
Questions fréquentes
L'équilibrage réduira-t-il la vibration si la cause est un désalignement ?
Non. L'équilibrage ne réduit que la composante synchrone 1x. Un désalignement produit un 2x marqué et une forte vibration axiale, et une masse sur la roue n'y changera rien. Vous passerez un poste entier en démarrages d'essai pour retomber sur le même niveau. Corrigez d'abord la patte molle, faites ensuite l'alignement des arbres, reprenez alors la mesure et décidez si l'équilibrage est nécessaire.
Quel niveau en mm/s faut-il considérer comme normal ?
Comme repère de travail : pour les machines moyennes de 15 à 75 kW, la zone A va jusqu'à 1,12 mm/s RMS, la zone B jusqu'à 2,8 mm/s, la zone C jusqu'à 7,1 mm/s, au-delà de 7,1 mm/s le fonctionnement est inadmissible. Mesurez sur les parties fixes dans la bande 10 à 1000 Hz. Vérifiez la partie applicable et l'édition de l'ISO 20816 pour votre machine : il existe des exceptions selon la puissance, le régime et le type de machine.
Peut-on réduire la vibration sans démontage ni dépose de la roue ?
Dans la plupart des cas, oui. L'équilibrage se fait sur site, dans les paliers propres de la machine : deux ou trois démarrages au régime de service, la masse se pose sur un plan de correction accessible. Déposer la roue et l'envoyer sur un banc devient nécessaire quand le plan de correction est inaccessible, que le rotor est flexible, ou que sa géométrie est déjà altérée.
Pourquoi la vibration est-elle revenue un mois après l'équilibrage ?
Trois causes fréquentes. La première : encrassement, usure ou érosion, c'est-à-dire qu'un nouveau balourd est apparu et que vous n'avez pas supprimé la source de l'encrassement. La deuxième : la masse tenait par pointage ou par collage et s'est déplacée. La troisième : la cause réelle n'était pas le balourd mais une résonance, un desserrage des fixations ou un désalignement, et l'équilibrage n'a fait que masquer le niveau pour un temps.
1x domine et l'équilibrage ne réduit pas la vibration. Que faire ensuite ?
Vérifiez quatre points. Un régime proche de la résonance : la phase de 1x sera instable d'un démarrage à l'autre. Un ajustement desserré de la roue, de la poulie ou de la vis sans fin sur l'arbre : 1x change après chaque démarrage. Une flexion thermique sur une machine chaude. Une erreur de sens dans le repérage de l'angle : la masse s'est posée en miroir, et le niveau a augmenté. En cas de doute, passez à un diagnostic vibratoire complet plutôt que d'enchaîner de nouveaux démarrages d'essai.
Un simple vibromètre suffit-il pour décider quoi faire ?
Un vibromètre donne un seul chiffre, le niveau global. Il dit que la machine va mal, pas pourquoi. Pour décider, il faut 1x, la phase et le spectre, donc un capteur sur chaque palier et un repère de phase. Un système à deux voies avec capteur de phase laser donne tout cela d'un coup et permet d'équilibrer dans la foulée si 1x se confirme.
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Comment mesurer correctement la vibration : point, fixation, régime
Placez le capteur sur le palier, rigidement, sur une zone décapée jusqu'au métal, avec l'axe de sensibilité exactement dans la direction de mesure. Pour une évaluation générale, prenez la vitesse vibratoire en mm/s RMS (valeur efficace), pour les hautes fréquences et les chocs l'accélération vibratoire, pour les arbres lents le déplacement vibratoire. Notez, en même temps que le chiffre, la vitesse de rotation, la charge et le régime, sinon vous n'aurez rien pour comparer cette mesure. Répétez la mesure trois fois : un écart supérieur à 10–15 % signifie qu'il faut réparer la mesure, pas la machine.
Comment déterminer la cause d'une vibration sur un équipement : une méthode, pas une liste de causes
On ne trouve pas la cause à partir d'un seul spectre (la décomposition de la vibration par fréquences), mais à partir d'un ensemble de signes : le contexte (ce qui a changé et quand cela a commencé), la fiabilité de la mesure, le rapport entre les vibrations sur tous les paliers dans les trois directions, l'ordre des fréquences par rapport au régime, la forme du signal temporel, la répétabilité et la phase — l'angle indiquant à quel point du tour la vibration atteint son maximum. Vous rassemblez d'abord ces données, puis vous formulez une seule hypothèse et la vérifiez par une seule action contrôlée. Ce n'est pas l'appareil qui pose le diagnostic, mais la combinaison des signes, du comportement de la machine et d'une vérification qui confirme.
Équilibrage des équipements de lignes de production sur leur lieu d'exploitation
Oui, nous équilibrons les rotors des équipements de production sur site. Trois conditions sont nécessaires : le rotor démarre à son régime de travail et le maintient de façon stable, un accès aux paliers pour les capteurs et au plan de correction pour les masses existe, et l'essentiel de la vibration vient de la composante 1x — la vibration à la fréquence de rotation du rotor, que crée justement le balourd. Si la 1x est faible alors que la machine vibre fort, la cause est à chercher du côté de la fixation, du désalignement, des roulements ou de la résonance. Nous le disons avant de commencer le travail. Dans l'agroalimentaire, la pharmacie et la chimie, nous travaillons sans travaux à chaud : masses sur boulons et goujons en acier inoxydable, ou enlèvement de matière par perçage aux emplacements autorisés.
Décrivez votre équipement et le problème
Nous répondrons à vos questions, préciserons les données nécessaires et vous indiquerons ce qu'il faut prévoir pour établir un devis et organiser le déplacement.