Construire un banc d'équilibrage soi-même : appuis, bâti, entraînement et système de mesure

Assembler un banc d'équilibrage dans son propre atelier est tout à fait réalisable, et cela se fait plus souvent qu'on ne le croit. La partie coûteuse d'un tel projet n'est pas l'électronique, mais la mécanique : appuis, bâti, entraînement et positionnement du rotor. Nous détaillons ci-dessous la construction organe par organe, montrons où se situent les limites physiques de la précision, et donnons une procédure de réception pas à pas. Le noyau de mesure utilisé dans les exemples est le Balanset-1A OEM, car c'est son application standard pour les machines à paliers souples.

Mis à jour le 27 août 2026 · par AXILINE · Vila Nova de Gaia

Avez-vous besoin de votre propre banc : un choix honnête

Un banc à soi se justifie quand vous avez un flux de pièces du même type et que vous les équilibrez avant montage. Roues de ventilateurs, roues de pompes, poulies, vis sans fin, tambours, arbres porte-couteaux, rotors de moteurs électriques après rebobinage, outillage. Le banc offre un positionnement identique d'une pièce à l'autre, évite de réinstaller les capteurs à chaque fois, et permet de travailler à partir des coefficients d'influence conservés — la réaction mémorisée du banc à une masse d'essai, à partir de laquelle l'appareil calcule la correction sans nouveaux démarrages d'essai.

Un banc ne se justifie pas quand la machine est déjà sur sa fondation. L'équilibrage dans les paliers propres à la machine prend en compte les paliers réels, la rigidité réelle du châssis, la température de service et le régime de fonctionnement. Un banc ne reproduit rien de tout cela. Vous obtiendrez une pièce équilibrée sur un mandrin, et vous devrez quand même vous déplacer pour ajuster le groupe sur site.

Une machine du commerce l'emporte là où un document est nécessaire. Une machine d'usine arrive avec sa fiche technique, un balourd résiduel minimal atteignable déclaré, et une méthode de vérification. Un banc fait maison n'hérite pas de ces chiffres : il faudra les obtenir soi-même, et c'est un travail à part entière.

Conseil pratique : commencez par équilibrer votre gamme de pièces sur site. En un ou deux mois, vous réunirez des statistiques sur les masses, les diamètres, les vitesses et le nombre de plans de correction — les sections du rotor où l'on pose les masses de correction. Concevoir un banc à partir de ces données est bien plus simple qu'à partir d'hypothèses.

Schéma à paliers souples et schéma rigide : où se situe la vitesse de service

Toute la différence entre les deux schémas se ramène à une seule question : où se situe la vitesse de service par rapport à la fréquence propre de suspension des appuis. Dans le schéma à paliers souples (sursynchrone), l'appui est souple et oscille visiblement sous l'effet de la force centrifuge du balourd. La vitesse de service se situe au-dessus de la fréquence propre de la suspension — d'où le terme « sursynchrone » —, environ 2 à 3 fois plus, voire davantage. On mesure alors le mouvement de l'appui : vitesse vibratoire ou déplacement vibratoire.

Dans le schéma rigide (subsynchrone), l'appui reste pratiquement immobile. Il se fait sous la forme d'une plaque épaisse avec une rainure en U, qui divise conventionnellement la plaque en une partie rigide et une partie souple. Sous l'effet de la force du balourd, ces deux parties se déplacent l'une par rapport à l'autre de quelques microns, et ce déplacement est relevé par un capteur de force ou un capteur de déplacement à haute sensibilité. La vitesse de service se maintient 2 à 3 fois en dessous de la fréquence propre de l'appui, d'où « subsynchrone ».

Pour un banc fait maison, le schéma à paliers souples est plus simple, pour trois raisons. Les amplitudes sur les appuis sont plusieurs fois plus élevées, donc de simples accéléromètres suffisent. La fréquence propre de la suspension se règle facilement par la géométrie des ressorts et se mesure facilement. Enfin, la réponse de l'appui ne nécessite aucun modèle de calcul : le système se calibre lui-même avec une masse d'essai. Le Balanset-1A OEM s'intègre à ce schéma de façon standard : deux accéléromètres sur les appuis, un capteur de phase laser sur un repère réfléchissant, un module USB à deux voies et un logiciel sur ordinateur portable.

La fréquence propre de l'appui d'un banc à paliers souples dépend de la masse du rotor installé. Votre plage de vitesse de service sera donc différente pour une roue légère et pour un tambour lourd. Calculez la fenêtre de vitesse pour les masses extrêmes de votre gamme, pas pour une seule pièce moyenne.

Les appuis : l'organe qui détermine tout le reste

L'appui est la partie mobile du banc qui porte le rotor et transmet sa vibration au capteur. Les exigences à son égard sont contradictoires : il doit être souple dans la direction de mesure et rigide dans toutes les autres, tout en conservant la coaxialité et sans perdre sa géométrie au fil des années de service.

La solution la plus répandue pour les bancs faits maison est le ressort à lames plates. Deux plaques d'acier relient la plaque d'appui inférieure à la plaque supérieure, qui porte le palier proprement dit. Fabriquez impérativement les lames en acier à ressort ou en acier allié de qualité. Un acier de construction ordinaire, à faible limite d'élasticité, accumule une déformation résiduelle sous charge statique et dynamique, la coaxialité se perd, et dans le pire des cas l'appui perd sa stabilité.

La suspension à ruban du chariot donne une fréquence propre très basse, de l'ordre de 1 à 2 Hz, et donc une large plage de vitesse de service. Il est important ici de bien choisir l'épaisseur et la largeur du ruban : il doit supporter le poids du rotor tout en excluant les oscillations de torsion de la suspension, qui se manifestent par un faux-rond en bout d'arbre. Les ressorts hélicoïdaux de compression sous la plaque sont les plus simples à fabriquer, mais ils ont un défaut inhérent. Pour un rotor asymétrique, les ressorts avant et arrière s'affaissent différemment, l'axe du rotor s'incline dans le plan vertical, et des forces apparaissent, qui déplacent le rotor dans le sens axial.

• Rigidité et sa direction : souplesse uniquement dans le plan de mesure, l'appui doit être rigide transversalement et verticalement.
• Fréquence propre de la suspension dans le sens transversal : au moins 2 à 3 fois inférieure à la vitesse de service.
• Fréquence propre dans le sens axial : elle limite la plage par le haut, maintenez la vitesse de service à 0,3–0,5 fois cette valeur au maximum.
• Égalité des fréquences de tous les appuis de la machine : un écart entre les appuis de broche et les appuis intermédiaires réduit la fenêtre de vitesse au pire des cas.
• Frottement : tout frottement sec et tout jeu se traduisent par une dispersion de l'amplitude et de la phase d'un démarrage à l'autre.
• Réglage : en hauteur pour ajuster la coaxialité, en longueur sur le bâti pour des empattements de rotor différents.
• Force axiale : l'appui doit encaisser l'effort axial provenant de l'entraînement et d'un désalignement sans que sa géométrie ne dérive.
• Blocage : un mécanisme de fixation de l'appui pendant l'accélération et le ralentissement, sinon la suspension s'use au passage de la résonance.
• Épaisseur des appuis rigides, à titre de repère : environ 20 mm pour des rotors jusqu'à 50–100 kg, 30–40 mm jusqu'à 300–500 kg, 50–60 mm et plus pour des rotors à partir de 1000 kg.

Corriger la fréquence propre d'un appui sur ressorts à lames n'est pas compliqué. Vous fraisez des rainures longitudinales ou transversales dans le ressort, vous réduisez la rigidité, vous remesurez la fréquence. C'est ainsi qu'on égalise les fréquences des appuis de broche et des appuis intermédiaires après montage.

Fréquence propre de la suspension : calculez d'abord, mesurez ensuite

Le calcul d'estimation se fait sur un modèle à un degré de liberté : une masse sur un ressort. La fréquence propre est égale à la racine carrée du rapport de la rigidité à la masse, divisée par 2π. Pour un rotor symétrique entre ses appuis, prenez comme masse celle de la partie mobile de l'appui plus la masse du rotor, divisée par le nombre d'appuis sollicités. La rigidité s'obtient plus simplement par l'expérience : chargez l'appui d'une force statique au dynamomètre, mesurez le déplacement au comparateur, et divisez la force par la déformation.

Deux règles découlent de cette formule, qu'il est facile d'oublier. La fréquence dépend de la rigidité et de la masse par une racine carrée : doubler la rigidité ne fait monter la fréquence que d'un facteur 1,4, et doubler la masse de la partie mobile ne la fait baisser que du même facteur 1,4. Et la seconde : un calcul sur un schéma simplifié donne une erreur importante, donc obtenez toujours le chiffre final par la mesure.

On mesure de deux façons. L'excitation par impact fonctionne aussi bien pour les appuis souples que rigides. La détermination par ralentissement ne s'applique qu'au schéma à paliers souples : sur une machine rigide, la vitesse de service est de toute façon inférieure à la fréquence propre de l'appui, et il n'est pas possible de l'exciter par le ralentissement.

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   Calcul

   Estimez la rigidité de l'appui par un chargement statique et calculez la fréquence propre attendue. Cela sert à savoir quel ordre de grandeur vous cherchez.

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   Impact

   Placez le capteur de vibration de sorte que son axe de mesure coïncide avec la direction de l'impact. Frappez avec un marteau à tête caoutchoutée ou un maillet, d'une masse d'environ 10 % de celle de l'organe excité. Relevez la fonction temporelle et le spectre des oscillations amorties : le pic du spectre est la fréquence propre.

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   Deux directions

   Répétez l'impact dans le sens transversal (là où vous mesurez le balourd) et dans le sens axial, le long de l'axe de rotation du rotor. Sur les appuis souples, la fréquence axiale s'avère souvent être la limite supérieure.

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   Ralentissement

   Accélérez le rotor jusqu'au maximum, coupez l'entraînement et relevez, tout au long du cycle, l'amplitude et la phase de la composante synchrone — la vibration à la fréquence de rotation. La résonance se trahit par un pic local d'amplitude et une rotation brutale de la phase d'environ 180°.

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   Fenêtre de vitesse

   Fixez la plage de service : pas en dessous de 2 à 3 fois la fréquence propre dans le sens transversal, et pas au-dessus de 0,3–0,5 fois la fréquence propre dans le sens axial. Vérifiez que cette fenêtre reste valable pour la pièce la plus légère et la plus lourde de votre gamme.

Exemple tiré de la pratique. Un appui sur ressorts à lames de 300×200×3 mm a donné 11–12 Hz à l'état non chargé. On peut donc équilibrer sur cette machine à partir de 22–24 Hz au minimum, soit environ 1320–1440 tr/min. Les appuis intermédiaires de la même machine, avec des ressorts de 200×200×3 mm, ont donné 13–14 Hz, et il a fallu égaliser leurs fréquences avec celles des appuis de broche.

Paliers proprement dits et emplacement du capteur

Le palier proprement dit est ce sur quoi le rotor tourne directement. C'est de lui que dépendent le frottement, la répétabilité du positionnement, et le faux-rond, qu'aucune masse ne pourra jamais équilibrer.

Réfléchissez séparément à la plaquette du capteur de vibration. Placez le capteur sur la partie mobile de l'appui, le plus près possible de la ligne d'action de la charge, sur une surface propre, plane et usinée, par goujon ou par aimant. La direction de mesure est généralement horizontale-radiale, perpendiculaire à l'arbre, et elle doit rester la même d'une mesure à l'autre. Une plaquette non rigide, un support fait d'une bande de tôle, un capteur sur un couvercle ou sur un carénage produisent des résonances propres dans la bande de mesure et une dispersion de la phase.

• Montage des galets et des roulements sans jeu, avec contrôle du faux-rond après assemblage, pas d'après la fiche du roulement.
• Réglage du palier en hauteur pour ajuster la coaxialité des appuis, et en longueur sur le bâti pour des empattements de rotor différents.
• Plaquette usinée pour le capteur de vibration sur la partie mobile de l'appui, au plus près de la ligne de charge.
• Même direction de mesure sur tous les appuis, consignée dans la notice de l'opérateur.
• Câble du capteur fixé, sans agir comme un ressort : un câble qui pend ajoute ses propres oscillations.
• Positionnement reproductible du rotor : butée, repère, position fixe, pour que la pièce se pose de la même façon sur les appuis à chaque fois.
• Échauffement des bagues extérieures des roulements de broche pas au-delà de 70 °C, et pour une haute précision pas au-delà de 40–45 °C.

Bâti, installation et isolation vibratoire

Le bâti maintient la géométrie de tout le banc. Quatre exigences s'appliquent à lui : rigidité en flexion et en torsion, précision géométrique des glissières, résistance aux vibrations et résistance à l'usure des glissières. La masse du bâti doit dépasser nettement celle du rotor le plus lourd de votre gamme, sinon les appuis commenceront à faire osciller le socle, et vous mesurerez le comportement de la structure, pas le balourd.

La voie la plus rapide pour un atelier est un bâti en fonte récupéré d'une machine-outil ou d'une machine à travailler le bois d'occasion. Vous obtenez d'emblée une structure porteuse rigide avec des glissières, sur lesquelles viennent se poser des colonnes d'appui de tout type. Le travail principal se réduit à restaurer la précision géométrique des glissières, ce qui se fait en atelier par grattage fin.

Les bâtis soudés ou assemblés à partir de profilés en U fonctionnent aussi, mais exigent de la rigueur. Après soudage, un traitement thermique de détente est nécessaire, sinon le bâti dérivera géométriquement en six mois. Un assemblage boulonné permet de se passer de cette étape, puisqu'il n'introduit pas de déformations de soudage. Dans les deux cas, les semelles supérieures des profilés en U devront être usinées : rectification ou fraisage fin pour recevoir les glissières.

• Béton polymère avec revêtement absorbant les vibrations : coefficient d'amortissement plus élevé, conductivité thermique et déformation thermique plus faibles, pas de contraintes internes, ne corrode pas. La partie supérieure est armée d'inserts en acier pour les glissières.
• Fixation au sol : soit rigidement par ancrages dans la fondation, soit sur plots antivibratoires. La fixation rigide tient mieux la géométrie, les plots antivibratoires protègent mieux des perturbations extérieures venant de l'atelier.
• Résonances du bâti : vérifiez-les par la même méthode d'impact que pour les appuis. Un pic du bâti à l'intérieur de la plage de vitesse de service rend l'amplitude et la phase instables, et aucun réglage logiciel n'y remédie.
• Sources extérieures : une presse, un pont roulant, un compresseur à proximité du banc produisent une vibration à des fréquences qui tombent dans la bande de mesure. Le filtrage synchrone les atténue, mais pas indéfiniment.
• Glissières : leur longueur et leur précision déterminent l'empattement de rotor que vous pourrez traiter, et avec quelle répétabilité les appuis intermédiaires se repositionneront au même endroit.

Repères de géométrie à viser lors de la réception : mise à niveau du bâti dans le sens longitudinal et transversal, pas moins bon que 0,02–0,04 mm/m, écart de rectitude des glissières d'environ 10 µm jusqu'à 500 mm de longueur, 15 µm jusqu'à 1000 mm et 20 µm jusqu'à 2000 mm, gauchissement des glissières pas plus de 10 µm. Ce sont des repères pratiques pour un banc fait maison, pas des exigences normatives.

Entraînement : comment faire tourner le rotor sans gâcher la mesure

L'entraînement ne sert qu'à amener le rotor à une vitesse stable. Tout ce qu'il ajoute à la vibration devient de l'erreur. D'où une règle simple : moins l'entraînement participe à la mesure, plus le résultat est propre.

L'écrasante majorité des bancs faits maison sont construits autour d'un moteur asynchrone avec variateur de fréquence. C'est bon marché et cela offre une large plage de réglage. Puissances indicatives de l'entraînement principal : 0,25–0,72 kW pour des rotors jusqu'à 5 kg, 0,72–1,2 kW jusqu'à 50 kg, 1,2–1,5 kW jusqu'à 100 kg, 1,5–2,2 kW jusqu'à 500 kg, 2,2–5 kW jusqu'à 1000 kg, 5–7,5 kW jusqu'à 3000 kg.

Le type de transmission influe sur la mesure plus qu'il n'y paraît. Pour les paliers de broche, une transmission par courroie plate est préférable. Les courroies trapézoïdales et crantées introduisent des charges dynamiques supplémentaires dues aux défauts géométriques de la courroie et des poulies, et ces charges arrivent sur les appuis mélangées au signal utile. Placez la poulie d'entraînement à l'extrémité arrière de la broche, le plus près possible du palier, avec un porte-à-faux minimal. Une poulie déportée sur un long porte-à-faux augmente le moment de charge dynamique sur les paliers de broche.

• Le moteur est fixé rigidement sur le bâti ou sur la fondation, pas sur la partie mobile de l'appui.
• Le moteur, avec sa poulie montée, est équilibré avant montage sur la machine, ou sur place une fois installé.
• Faux-rond radial de la poulie d'entraînement dans les 20 µm : un faux-rond de poulie est lu par le système de mesure comme un balourd.
• La courroie est tendue de façon à ne pas glisser : un glissement produit des sauts de vitesse, et c'est de la vitesse que dépendent le réglage du filtre synchrone et la précision de la phase.
• Des filtres secteur sont installés à l'entrée et à la sortie du variateur de fréquence, d'origine ou faits maison sur tores en ferrite.
• La machine est solidement mise à la terre : sans mise à la terre, le variateur induit un parasite directement dans la voie de mesure.
• L'accélération et le ralentissement se font avec les appuis bloqués, si un mécanisme de blocage est prévu.
• Un entraînement amovible ou une mesure au ralentissement sont prévus comme moyen de s'affranchir totalement des parasites de l'entraînement.

La mesure au ralentissement est un procédé légitime pour un banc à paliers souples. Vous accélérez le rotor au-dessus de la vitesse de service, coupez l'entraînement, et relevez l'amplitude et la phase à la vitesse de rotation voulue, moteur coupé. Les parasites de la courroie, de la poulie et du variateur disparaissent alors. Le prix à payer, c'est que la vitesse chute en continu, et sur des rotors lents, le temps disponible pour l'accumulation synchrone peut manquer.

La partie mesure : capteurs, repère, deux voies

Le système de mesure n'a qu'une seule tâche : mesurer avec précision l'amplitude et la phase de la composante de vibration synchrone à la fréquence de rotation du rotor. Tout le reste est un moyen d'atteindre cet objectif. Le signal utile doit être extrait d'un mélange de parasites, c'est pourquoi la chaîne comporte successivement un filtrage large bande, une amplification, une intégration, un filtre suiveur à bande étroite, une conversion analogique-numérique, un filtrage synchrone et une analyse harmonique.

Pour le filtre passe-bande d'un appareil d'équilibrage, des limites raisonnables sont 2–3 Hz en bas et 50–100 Hz en haut. Le filtrage du bas écrase le bruit basse fréquence des amplificateurs, le filtrage du haut élimine les fréquences de combinaison et les résonances de certains organes de la machine. Le filtrage synchrone fonctionne comme une accumulation sur les tours : l'énergie du signal utile croît proportionnellement au carré du nombre de cycles d'accumulation, alors que l'énergie du parasite ne croît que proportionnellement à leur nombre. Le prix à payer, c'est qu'à basse vitesse, la mesure prend du temps : à 120 tr/min et 64 cycles d'accumulation, une seule mesure dure plus de 30 secondes.

Deux voies simultanées ne sont pas là pour le confort, mais parce que le problème à deux plans se résout par un système d'équations portant sur les deux appuis à la fois. Si vous relevez les appuis l'un après l'autre, vous obtenez deux mesures prises dans des états différents du système, et les coefficients d'influence seront calculés à partir de données incohérentes.

• Ce qu'apporte le logiciel du noyau de mesure : calcul de la correction sur un et deux plans, coefficients d'influence avec sauvegarde par type de rotor.
• La composante 1x avec sa phase, séparément de la vibration globale, le spectre FFT et le diagramme polaire, pour vérifier que vous combattez bien un balourd.
• Une valeur cible de vibration résiduelle et une indication de respect de la tolérance, ainsi que le calcul de la tolérance selon les classes G.
• Positions fixes : le logiciel indique un numéro de position et une masse au lieu d'un angle, ce qui élimine l'erreur la plus fréquente de l'opérateur sur le sens de comptage.
• Répartition de la masse entre deux positions voisines, et calcul des paramètres de perçage lorsqu'on enlève du métal au lieu d'en ajouter.
• Archive des mesures et impression de protocoles : sans cela, le banc n'offre aucune traçabilité, et l'historique d'une pièce donnée reste introuvable.
• Compensation de l'excentricité de positionnement par la méthode du retournement du rotor : elle soustrait du résultat la contribution du mandrin ou de la broche.

La bande de mesure du Balanset-1A, selon la notice, est de 5–200 Hz pour la valeur efficace de vitesse vibratoire, avec une plage de 0,02–80 mm/s pour la composante synchrone. L'évaluation de l'état des machines selon la série ISO 20816 exige généralement une mesure large bande dans la bande 10–1000 Hz. Ce sont deux choses différentes, et si votre réception est liée à cette seconde bande, vérifiez l'applicabilité à l'avance. Vérifiez séparément la partie et l'édition applicables de la norme.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A · Spécifications fabricant Balanset-1A · ISO 20816-1:2016

Mandrins, positionnement et compensation de l'excentricité

La précision de votre banc bute sur le positionnement du rotor, pas sur l'électronique. Si le mandrin présente une excentricité, le rotor s'y installe avec un axe décalé, et le système de mesure affichera honnêtement cette excentricité comme un balourd. Vous équilibrerez la pièce avec l'erreur du mandrin incluse, vous la retirerez du banc, vous la monterez dans la machine, et vous obtiendrez de la vibration.

Il en va de même pour la broche. Le faux-rond radial et le faux-rond de face de la broche se répercutent sur le résultat. Repère de tolérance : pas plus de 5 µm sur les deux paramètres, si vous voulez vous passer d'un retournement supplémentaire du rotor à 180°. Maintenez la coaxialité des paliers, pour des machines de taille moyenne, dans une plage de 10–15 µm.

Il existe un procédé standard contre l'excentricité : l'équilibrage avec retournement du rotor, appelé compensation d'excentricité dans les systèmes de mesure. L'idée est simple. Vous faites une mesure, vous retournez le rotor de 180° sur le mandrin, et vous faites une seconde mesure. Le balourd du rotor lui-même tourne avec lui au retournement, tandis que l'excentricité du mandrin reste en place. La différence des vecteurs permet de séparer les deux contributions et de soustraire l'erreur de positionnement du résultat.

• Le mandrin a un faux-rond minimal et est lui-même équilibré sur deux plans, avec une classe de précision supérieure de 1–2 crans à celle de la pièce.
• Le montage de la pièce sur le mandrin est reproductible : cône, épaulement, butée, et non « à l'œil, jusqu'à la butée à la main ».
• Le serrage de fixation de la pièce est normé en couple : un serrage différent donne un montage différent et un résultat différent.
• Le repère sur le rotor ou sur la broche est rattaché au zéro de l'échelle angulaire de la machine.
• Pour les pièces à forte exigence de balourd résiduel, un mode de compensation d'excentricité est prévu, pas seulement une mesure directe.
• Les plans de correction sont accessibles rotor arrêté, sans retirer la pièce du mandrin, sinon chaque itération casse le positionnement.
• Le rayon de pose de la masse est repéré et consigné : posez la correction au même rayon que la masse d'essai.

Une limite pratique. Si le faux-rond du mandrin représente une part notable du balourd résiduel exigé, aucun système de mesure ne vous aidera : vous buterez sur l'outillage. Calculez ce chiffre avant de construire le banc, car il détermine quelle classe de précision est même atteignable sur votre construction.

Réception du banc : géométrie et dynamique étape par étape

Un banc fait maison est une pièce unique, sans documentation de série. Il a donc besoin d'une vérification approfondie à sa mise en service, et l'ordre compte ici : d'abord la géométrie, ensuite la dynamique, puis la voie de mesure, et seulement après la précision sur un rotor témoin. Vérifier la précision avant que la géométrie ne soit réglée n'a aucun sens.

Comme outillage, il vous faudra un niveau de machine (à bulle ou électronique), une règle de contrôle, un support avec comparateur à cadran, un pont de mesure, un mandrin témoin et un dynamomètre. Tout cela est accessible à n'importe quel atelier de maintenance.

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   Installation et mise à niveau

   Fixez le bâti par ancrages dans la fondation, ou posez-le sur des plots antivibratoires. Mettez-le à niveau dans le sens longitudinal et transversal, en relevant les valeurs à des points répartis uniformément sur la longueur du bâti.

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   Glissières

   Vérifiez la rectitude des glissières avec une règle de contrôle munie d'un comparateur, ou avec un niveau déplacé par pas égaux à sa base. L'écart est égal à la plus grande différence algébrique des relevés sur toutes les sections. Vérifiez séparément le gauchissement avec un niveau posé en travers des glissières.

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   Broches et poulies

   Mesurez au comparateur le faux-rond radial et le faux-rond de face des broches menante et menée, sur les surfaces cylindrique et frontale de la rondelle de référence. Mesurez ensuite le faux-rond radial de la poulie d'entraînement.

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   Galets

   Vérifiez le faux-rond radial de chaque galet sur sa surface cylindrique. Repérez au passage les entailles et les dommages des pistes de roulement, qui apparaissent aussi bien à la fabrication qu'en service.

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   Coaxialité des appuis

   Installez le mandrin témoin dans les paliers de l'appui avant et de l'appui arrière. Positionnez le pont muni du support à comparateur sur les surfaces plane et latérale des glissières, et faites-le rouler entre les appuis. Effectuez les mesures dans deux plans mutuellement perpendiculaires, vertical et horizontal.

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   Fréquences propres

   Par la méthode d'impact, déterminez les fréquences propres de tous les appuis dans les sens transversal et axial, et si nécessaire celle du bâti. Vérifiez que les fréquences des appuis sont proches les unes des autres.

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   Ralentissement

   Accélérez le rotor et relevez l'amplitude et la phase du 1x au ralentissement. Assurez-vous que, dans la plage de service prévue, il n'y a ni saut d'amplitude ni rotation de phase. Ce n'est qu'ensuite que vous fixez la vitesse de service dans la notice.

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   Voie de mesure

   Relevez la fonction temporelle sur les deux voies de vibration et sur la voie d'angle de phase. Les sinusoïdes doivent être propres, et leur période doit coïncider avec la fréquence de passage des repères.

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   Stabilité

   Effectuez trois mesures consécutives sur un même rotor sans arrêt, et comparez : la vitesse ne doit pas s'écarter de la moyenne de plus de 1–2 tr/min, le module de la composante synchrone de plus de 5 %, la phase de plus de 1–2°.

L'instabilité des indications a presque toujours l'une de deux causes. Électrique : pas de mise à la terre, pas de filtres sur le variateur, une soudure fonctionne à proximité sur le même réseau. Mécanique : résonance d'un appui ou du bâti, usure des galets et des pistes, jeux dans les roulements de broche, faux-rond de la poulie, ovalisation ou entailles sur les tourillons du rotor lui-même. Il est pratique de les distinguer ainsi : le parasite de l'entraînement disparaît au ralentissement, le défaut mécanique reste.

Vérification de la précision sur un rotor témoin

C'est l'étape que les bancs faits maison sautent le plus souvent, et c'est précisément elle qui distingue une machine vérifiée d'une machine non vérifiée. L'idée est de prendre un rotor à faible balourd résiduel connu à l'avance, d'y introduire des balourds d'essai connus, et de voir avec quelle stabilité la machine les retrouve.

Le rotor témoin devrait idéalement être un étalon, mais en atelier, une pièce de série soigneusement équilibrée convient. L'exigence est la suivante : son balourd résiduel ne doit pas dépasser dix fois le balourd résiduel minimal atteignable sur votre machine. La masse du rotor d'essai se prend comme 0,2 à 0,3 fois la masse maximale pour laquelle vous dimensionnez le banc.

La vérification se fait en deux étapes. D'abord une approche itérative : la procédure standard avec démarrages d'essai, puis quelques cycles supplémentaires qui abaissent le balourd résiduel jusqu'à la limite des capacités de la machine. En complément, on déplace le repère de 60° et on refait une mesure de contrôle dans le nouveau système de coordonnées angulaires : cela vérifie que le résultat ne dépend pas de la position du zéro.

La seconde étape est le tour du rotor avec une masse témoin. Une masse de valeur connue est déplacée successivement par pas angulaires de 30°, soit 12 démarrages, ou par pas de 60° pour une vérification abrégée. Pour chaque plan de correction, on calcule la valeur moyenne du balourd mesuré et le rapport de chaque mesure à cette moyenne. La dispersion des valeurs relatives est la caractéristique honnête de votre machine. Comme repère sur la pratique standard, on prend un couloir de 0,88 à 1,12.

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   Préparation

   Équilibrez le rotor témoin jusqu'à ce que son balourd résiduel ne dépasse pas dix fois le minimum. Apposez un repère, aligné avec le zéro de l'échelle de la machine.

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   Masse d'essai

   Calculez la masse de la masse d'essai à partir du balourd résiduel relatif déclaré, de la masse du rotor et du rayon de pose. Pesez la masse et saisissez la masse et le rayon réels dans le logiciel.

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   Itérations

   Effectuez la procédure standard avec les démarrages de réglage, puis quelques cycles d'approche successive. Consignez le balourd initial et les balourds résiduels successifs dans une fiche de contrôle.

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   Changement de zéro

   Déplacez le repère de 60° et refaites la mesure. Le résultat ne doit pas dériver : s'il dérive, cherchez un faux-rond de positionnement ou une erreur dans le comptage de l'angle.

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   Tour avec la masse

   Placez la masse témoin successivement sur 12 (ou 6) positions angulaires, et notez le balourd mesuré sur les deux plans de correction pour chaque position.

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   Traitement

   Calculez les moyennes et les écarts relatifs, tracez un graphique pour chaque plan. Une dispersion qui sort du couloir signifie qu'un défaut subsiste quelque part dans la machine, et non qu'il faut réduire la tolérance de la fiche technique.

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   Compensation de l'excentricité

   Vérifiez séparément la chaîne de compensation d'excentricité : on simule le retournement du rotor en déplaçant les masses témoins de 180°. Une fois ce mode correctement en fonctionnement, le balourd résiduel doit descendre à quelques pour cent du balourd témoin introduit.

Que faire si la vérification échoue. Ne réécrivez pas la tolérance de la fiche technique tant que vous n'avez pas identifié la cause. L'ordre de recherche est inverse de l'ordre de réception : d'abord la voie de mesure et la mise à la terre, puis les résonances, puis les faux-ronds des galets et de la broche, puis le positionnement et le mandrin, et enfin la construction des appuis elle-même.

Sources : ISO 21940-11:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A

Rotors longs et multi-appuis

Deux plans de correction suffisent pour un rotor rigide, qui ne se déforme pas à la vitesse de service. Le seuil géométrique est simple : pour un rapport longueur/diamètre allant jusqu'à environ 0,5, la pièce se comporte comme un disque, et un seul plan suffit souvent. Au-delà, il en faut deux, sinon il restera un balourd de couple — une paire de forces qui fait pivoter le rotor —, et la vibration sur le second appui ne disparaîtra pas.

Au-delà commence un autre problème. Un arbre composite sur trois ou quatre appuis s'équilibre sur trois ou quatre plans, et il faut alors résoudre un système d'équations à trois ou quatre inconnues, à partir des coefficients d'influence de tous les appuis. Chaque démarrage d'essai donne une colonne de la matrice : vous posez une masse d'essai sur un plan et vous relevez la réaction de tous les appuis à la fois. Pour trois plans, cela fait au minimum quatre démarrages, pour quatre plans, cinq en conséquence.

Le rotor flexible, qui change de forme en rotation, est un cas à part. Ici, le schéma à deux ou trois plans du rotor rigide ne fonctionne pas du tout, et on emploie des méthodes modales. Ce n'est plus le domaine d'un banc fait maison, et il vaut mieux le dire clairement.

• Un banc pour arbre multi-appuis exige un déplacement longitudinal des appuis intermédiaires sur les glissières, et des dispositifs pour régler la hauteur des appuis intermédiaires.
• Tous les appuis d'un tel banc doivent avoir des fréquences propres proches : un écart réduit la fenêtre de vitesse de service au pire appui.
• Un système de mesure à deux voies résout le problème pour deux plans. Trois et quatre plans exigent un nombre correspondant de voies et un autre algorithme de calcul.
• Un contournement pratique pour trois plans sur un système à deux voies : découper le problème en étapes par section d'arbre, mais la répétabilité en pâtit, et le résultat doit être vérifié par un démarrage de contrôle sur tous les appuis.
• La classification des rotors en rigides et flexibles, ainsi que les approches d'équilibrage des rotors flexibles, sont décrites dans la série ISO 21940. Vérifiez séparément la partie et l'édition applicables.

Sources : ISO 21940-11:2016 · ISO 21940-12:2016

Sécurité et erreurs typiques des bancs faits maison

Un banc d'équilibrage est une machine avec une masse lancée à grande vitesse et des masses amovibles fixées dessus. La projection d'une masse de correction à la vitesse de service n'est pas un risque théorique. Intégrez la protection et l'ordre de travail dans le projet dès le premier plan, pas après le premier incident.

• Une protection sur toute la zone de rotation, avec verrouillage : l'entraînement ne démarre pas si la protection est ouverte.
• Un arrêt d'urgence à portée de main de l'opérateur, séparé des boutons du variateur.
• Une limitation logicielle et mécanique de la vitesse maximale, adaptée à la pièce la plus lourde et de plus grand diamètre.
• Fixez la masse d'essai et la masse de correction aussi solidement qu'une masse permanente : soudure, boulon, goupille, et non de la pâte à modeler ou du ruban adhésif.
• Vérifiez le caractère raisonnable de la masse d'essai : elle ne doit pas créer de vibration dangereuse, surcharger les appuis, ni toucher de pièces fixes.
• Fixation du rotor sur le mandrin avec contrôle du couple de serrage et une butée axiale.
• Blocage des appuis à l'accélération et au ralentissement, si la vitesse de service est supérieure à la résonance de la suspension.
• Mise à la terre du rotor et de la machine, en particulier avec des paliers non métalliques.
• Une procédure distincte pour le ralentissement : l'opérateur ne s'approche du rotor qu'à l'arrêt complet, pas « quand il est presque arrêté ».

Ce que l'on peut honnêtement déclarer, et en quoi AXILINE peut aider

Distinguez deux affirmations. La première : « notre banc donne un résultat reproductible et convient au contrôle interne ». Vous pouvez le confirmer vous-même, en passant la réception par la géométrie, la dynamique et le tour au moyen d'une masse témoin. La seconde : « notre banc assure la classe de précision X et nous délivrons des protocoles pour une réception externe ». Cela exige une méthode validée, un rotor témoin et un accord avec la partie qui accepte le protocole. Ne les mélangez pas dans vos échanges avec le client.

Un mot séparément sur le sens de « dans la tolérance » dans le logiciel. Cela signifie une seule chose : la composante synchrone résiduelle est descendue en dessous de la valeur cible que vous avez vous-même saisie. Ce n'est ni une confirmation de la classe G selon la série ISO 21940, ni une évaluation de la machine selon la série ISO 20816. Trois critères coexistent en parallèle : le 1x résiduel par rapport à votre seuil, le balourd résiduel en g·mm/kg selon les classes G, la vitesse vibratoire globale selon les zones. Vérifiez à chaque fois séparément la partie et l'édition applicables de la norme.

Les appareils Balanset sont conçus et fabriqués par des ingénieurs qui les utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site. Concrètement, cela veut dire que des questions comme « où le capteur ira-t-il se placer sur un tel appui », « un seul plan suffira-t-il pour cette roue » ou « quelle fenêtre de vitesse restera-t-il avec des masses allant de 3 à 40 kg » se règlent directement, pas par un catalogue. Nous apportons un accompagnement sur le choix de la configuration de la partie mesure, sur le schéma d'installation des capteurs et du repère, sur le réglage du logiciel et la formation de votre opérateur.

Par où commencer la conversation. Envoyez la plage de masses et de diamètres de vos rotors, leur rapport longueur/diamètre, la classe de précision exigée, la vitesse envisagée, le type d'entraînement, et un croquis ou des photos de la construction d'appuis prévue. Cela suffit pour dire si le Balanset-1A OEM s'intégrera à votre schéma de façon standard, où vous buterez sur l'outillage, et ce qu'il faut vérifier avant la construction. Si vos données montrent qu'un banc n'est pas nécessaire, nous vous le dirons franchement : pour les machines déjà installées sur leur fondation, l'équilibrage sur site dans les paliers propres reste la solution la plus honnête.

Une option intermédiaire que l'on oublie. Commencez par équilibrer votre gamme sur site avec le kit complet Balanset-1A. Vous obtiendrez des chiffres sur les balourds initiaux, sur le nombre de plans nécessaires et sur les valeurs résiduelles atteignables, vous verrez l'appareil au travail sur vos propres pièces, et alors seulement vous déciderez s'il vaut la peine de construire un banc et quelle forme il doit prendre.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A · Spécifications fabricant Balanset-1A · ISO 21940-11:2016 · ISO 20816-1:2016

Questions fréquentes

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