Désalignement des arbres : types, signes et comment le vérifier

L'accouplement de la pompe est tiède au toucher, il y a de la poussière noire de caoutchouc à l'intérieur du carter, et vous changez le roulement côté entraînement pour la deuxième fois de l'année. La vibration reste pourtant « supportable », et la machine continue de tourner. C'est souvent à quoi ressemble le désalignement des arbres : un défaut qui effraie rarement par les chiffres du vibromètre, tout en démontant méthodiquement la machine de l'intérieur. Voyons ses trois types, le mécanisme de destruction qu'il enclenche, les signes qu'il laisse dans les mesures et l'ordre de vérification de la géométrie.

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

Le désalignement : un défaut de montage, pas de rotor

Un rotor peut être parfaitement équilibré et la machine continuera quand même à trembler et à dévorer ses roulements. Parce que le désalignement ne vit pas dans le rotor. Il vit dans la géométrie de la machine : dans la position du moteur par rapport à la pompe, dans le jeu de cales sous les pattes, dans le châssis, dans les ancrages, dans le scellement, dans une tuyauterie raccordée sans souplesse. On ne le corrige pas avec des masses, mais en déplaçant la machine sur sa fondation.

Gardez en tête la différence entre ces deux mots. Le désalignement est une cause, un état de la machine. L'alignement des arbres est l'action par laquelle on corrige cet état. Cette confusion de vocabulaire fait que les demandes d'intervention réclament régulièrement « d'équilibrer parce qu'il y a du désalignement », alors que ce sont deux opérations différentes, avec des outils différents.

L'échelle des grandeurs en jeu ici n'a rien d'intuitif pour un œil de monteur. On parle de centièmes de millimètre au niveau de l'accouplement. Une règle posée sur les demi-accouplements et une jauge d'épaisseur dans le jeu frontal repèrent une grossière erreur de montage, mais pas ce qui tue un roulement en six mois. C'est pourquoi un alignement « à l'œil » et un alignement au comparateur donnent deux machines différentes à l'arrivée, même si les deux semblent correctement montées.

• Montage à la règle et à la jauge d'épaisseur, sans comparateurs ni calcul des cales.
• Dilatation thermique inégale : la machine réglée à zéro à froid se retrouve désalignée en régime de fonctionnement.
• Affaissement de la fondation, fissures et scellement décollé, ancrages desserrés.
• Contrainte exercée par une tuyauterie ou une gaine raccordée sans souplesse : le tuyau tire sur la tubulure et déplace la machine.
• Patte molle : le serrage du boulon déforme le carter et désaxe les logements de roulement.
• Remplacement du moteur ou de l'accouplement par un autre modèle sans réaligner au comparateur.
• Usure des portées, arbre voilé, faux-rond du demi-accouplement sur l'arbre : la géométrie dérive sans aucun déplacement de la machine.

Le désalignement s'avère souvent être la cause profonde qui se cache derrière plusieurs défauts distincts à la fois : vibration élevée, usure de l'accouplement, défaillance précoce d'un roulement, fuite au joint, rupture des boulons du demi-accouplement. En le corrigeant, vous réglez parfois quatre problèmes en une seule intervention.

Trois types de désalignement et quatre chiffres qui le décrivent

La distinction théorique en trois types est utile car elle indique dans quel sens déplacer la machine et quoi changer au niveau des cales. Elle est aussi trompeuse : les types purs n'existent presque jamais dans la réalité.

Une mesure réelle ne vous donne pas un « type », mais quatre chiffres. Décalage et angle dans le plan vertical, décalage et angle dans le plan horizontal. Aligner la machine signifie ramener ces quatre valeurs dans la tolérance : le plan vertical se corrige avec des cales sous les pattes, le plan horizontal par déplacement latéral de la machine. Un cinquième chiffre, le jeu axial entre les demi-accouplements, doit lui aussi être réglé selon les exigences du fabricant de l'accouplement, sinon l'élément élastique travaille en compression ou avec du jeu.

La composante angulaire ne s'exprime pas en degrés, mais en écart de jeu rapporté à une longueur : millimètres pour 100 mm de diamètre, ou pour la longueur de l'entretoise. Un même angle sur un accouplement de 300 mm de diamètre donnera un écart de jeu trois fois plus grand que sur un accouplement de 100 mm. C'est pourquoi les relevés « bruts » d'une machine ne peuvent pas être transposés à une autre ni comparés entre eux.

Ce que le désalignement fait à l'accouplement, aux roulements et aux joints

Le mécanisme est simple. L'accouplement relie deux arbres qui ne sont pas positionnés là où ils devraient l'être. Il est donc déformé. Or la déformation d'un corps élastique, c'est une force : plus l'élément est rigide et plus le décalage est grand, plus la réaction est forte. En un seul tour, cette déformation parcourt un cycle complet deux fois, d'où l'apparition de la composante au double de la fréquence de rotation.

Vous obtenez deux effets à la fois. Une force latérale constante, qui pousse en permanence l'arbre d'un même côté dans le repère fixe. Et une composante alternée, qui sollicite l'accouplement, l'arbre et les roulements en inversant sans cesse de sens. La première abîme les roulements et les joints. La seconde accumule de la fatigue dans le métal.

• L'accouplement chauffe. L'élément élastique travaille en hystérésis : une partie de la déformation se transforme en chaleur. Un carter tiède et de la poussière noire de caoutchouc à l'intérieur en sont un signe direct, que le vibromètre ne montre pas.
• Le caoutchouc vieillit et s'effrite, les tourillons et les douilles se délogent, les dents des éléments à crabots se cisaillent d'un côté. Remplacer l'élément sans réaligner signifie que vous reviendrez au même point quelques mois plus tard.
• Le roulement perd en durée de vie. Celle-ci se calcule selon l'ISO 281 : pour les roulements à billes, elle dépend de la charge dynamique équivalente élevée au cube. L'arithmétique est impitoyable : une charge qui augmente de 26 % divise par deux la durée de vie calculée. La force latérale due au désalignement s'ajoute à la charge de service et atteint facilement cette hausse.
• Les joints s'usent de manière asymétrique. L'arbre décrit une trajectoire allongée ou en huit, le joint à lèvre s'use d'un côté, la garniture mécanique perd sa planéité. Une fuite d'un seul côté et le remplacement répété du même joint, c'est une question de géométrie, pas de qualité du joint.
• Les boulons des demi-accouplements fatiguent. Le moment de flexion alterné sollicite la fixation avec un cycle deux fois par tour. Les points de rupture typiques sont : les boulons du demi-accouplement à bride, le congé au niveau du moyeu, la rainure de clavette.
• L'arbre travaille en flexion alternée. Dans le repère fixe, la force est presque constante, mais dans l'arbre en rotation, elle parcourt la section en cercle, de sorte que chaque fibre du métal est alternativement tendue et comprimée.
• Une partie de la puissance part en chauffe de l'accouplement, des roulements et des joints au lieu de produire un travail utile.

Portez attention à l'ordre de vérification en cas de défaillances répétées. Si le même roulement ou le même joint tombe en panne une deuxième fois, remplacer la pièce ne sert à rien tant que vous n'avez pas mesuré l'alignement et vérifié la patte molle.

Sources : ISO 281:2007

Signes dans les mesures : ce que montre l'appareil

Une précision d'emblée, sans laquelle tout le reste devient une devinette. La vibration donne une hypothèse, pas un diagnostic. Le désalignement se confirme par une mesure directe de la géométrie ; le spectre vous dit seulement qu'il vaut la peine de prendre les comparateurs et d'y consacrer une heure.

Il ne faut pas regarder un seul point, mais comparer les points entre eux. Un appareil à deux voies est ici plus pratique que des mesures successives : vous obtenez la phase des deux points en un seul démarrage, dans des conditions identiques, à partir du même repère réfléchissant sur l'arbre.

• Une 2x notable dans le spectre. Seuil de travail pour suspecter un désalignement : un rapport 2x/1x supérieur à 0,5. L'apparition de la 2x s'explique par le fait que l'accouplement se déforme deux fois par tour.
• Une forte vibration axiale. Une seule mesure dans l'axe de l'arbre sur le palier proche de l'accouplement prend deux minutes et répond déjà à la moitié de la question. En cas de désalignement angulaire, la composante axiale est souvent comparable à la radiale, voire supérieure.
• Un déphasage d'environ 180° de part et d'autre de l'accouplement dans le sens axial. Les capteurs sont placés sur le palier du moteur et sur celui de la machine entraînée, tous deux dans l'axe de l'arbre et orientés de la même façon. Les deux moitiés de la machine se rapprochent puis s'éloignent l'une de l'autre en alternance.
• Une réaction à la montée en température. Le niveau dérive sur 20 à 60 minutes de mise en régime, parce que les arbres s'écartent sous l'effet de la dilatation thermique. Le balourd ne se comporte pas ainsi.
• Une réaction à la charge. Les relevés varient avec la pression, le débit, la température du fluide pompé.
• Une orbite en forme de huit. Ce signe n'est accessible que sur les machines équipées de paliers lisses et de capteurs de déplacement d'arbre installés en permanence ; un vibromètre portatif ne permet pas de l'obtenir.

• Relevez trois directions sur chaque palier, de part et d'autre de l'accouplement : horizontale, verticale, axiale.
• Notez séparément la vibration globale en mm/s RMS et l'amplitude de la 1x. Leur écart oriente déjà le diagnostic.
• Réglez la Fmax de façon que 1x, 2x et 3x apparaissent nettement dans le spectre, et notez le rapport 2x/1x.
• Relevez la phase de la 1x sur deux points simultanément, avec un montage de capteurs identique.
• Répétez la mesure sur la machine froide puis sur la machine chaude, dans le même régime de fonctionnement.
• Inspectez l'accouplement, le carter, les pattes et les joints. L'inspection visuelle révèle des signes qu'aucun spectre ne montre.

Un accouplement rigide à brides peut transmettre des forces énormes presque sans augmentation de la 2x : il n'a rien à déformer. L'absence de 2x ne lève pas le soupçon de désalignement. Dans ce cas, le diagnostic repose sur la vibration axiale, le déphasage de part et d'autre de l'accouplement et la mesure directe de la géométrie. Nous détaillons point par point cette distinction dans notre article sur la manière de différencier un balourd d'un désalignement.

Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 20816-1:2016

La patte molle : la cause la plus fréquente de faux désalignement

La machine repose sur quatre pattes, alors qu'un plan est défini par trois points : une patte est donc toujours « en trop ». Exactement comme une table à quatre pieds sur un sol irrégulier : trois pieds touchent le sol, le quatrième peut rester en l'air. La différence, c'est qu'une table se contente de basculer, alors que le carter de la machine se déforme au serrage du boulon et désaxe les logements de roulement.

Et c'est là que ça se complique vraiment. L'arbre à l'intérieur de la machine est déjà déformé, avant même l'accouplement. Le système laser vous montrera honnêtement un désalignement. Vous le corrigerez honnêtement, en y passant une demi-journée. Et au bout d'une équipe, le niveau reviendra, parce que la cause est restée sous la patte. En plus, l'alignement lui-même ne converge pas : vous déplacez la machine, vous serrez les boulons, et les relevés repartent différemment à chaque fois.

C'est pourquoi on vérifie la patte molle avant l'alignement, pas après. Et on la revérifie après chaque remontage du jeu de cales.

• Jeu parallèle : la patte est suspendue uniformément au-dessus de son appui, il suffit d'une cale d'épaisseur adaptée.
• Jeu angulaire : la patte porte sur un bord, le jeu forme un coin. Des cales plates ne suffisent pas à combler l'écart, il faut reprendre l'appui.
• Patte ressort : la patte elle-même ou le châssis est déformé et fléchit au serrage. Le cas le plus tenace.
• Débris sous la patte : saleté, bavure, couche de peinture, ancienne cale oubliée, surépaisseur de soudure.
• Un jeu d'une dizaine de cales fines. Il se comporte comme un ressort et crée une patte molle même en cas d'appui parfait.
• Contrainte extérieure : tuyauterie, gaine, entrée de câble, carter. Elle tire sur le carter tout comme une patte suspendue.

• Desserrez tous les boulons et inspectez les surfaces d'appui. Des traces de portage sur une partie seulement de la surface parlent d'elles-mêmes.
• Serrez toutes les pattes au couple prescrit. Placez un comparateur à cadran sur une patte, desserrez uniquement son boulon et observez le soulèvement. Répétez l'opération pour chaque patte, l'une après l'autre.
• Prenez pour seuil les exigences du fabricant de la machine. Ordre de grandeur indicatif : quelques centièmes de millimètre de soulèvement justifient déjà de refaire le jeu de cales.
• Utilisez des cales pleines, en acier inoxydable, couvrant toute la surface de la patte, avec au maximum trois à quatre feuilles dans le jeu.
• Désaccouplez la bride de la tuyauterie et vérifiez si la tubulure se déplace. Si c'est le cas, la contrainte doit être levée avant l'alignement.
• Vérifiez le châssis, les ancrages et le scellement : fissures, béton friable, décollement, boulons desserrés.

Pas de comparateur sous la main ? Travaillez au vibromètre là où c'est sans danger : desserrez un boulon à la fois sur la machine en marche et surveillez l'amplitude et la phase de la 1x. Une réaction nette pointe vers la patte concernée. La méthode est plus grossière que le comparateur, mais elle ne demande pas d'arrêt.

Comment vérifier la géométrie et quelles sont les tolérances usuelles

Toutes les méthodes résolvent le même problème : trouver la position relative des deux axes de rotation et calculer combien de cales ajouter sous chaque patte et de combien déplacer la machine latéralement. Elles diffèrent par leur précision, leur rapidité et le nombre d'erreurs que vous risquez de commettre en chemin.

• Faites tourner les deux arbres ensemble, pas l'un après l'autre. Sinon, vous mesurez le faux-rond du demi-accouplement, pas la position de l'axe.
• Relevez les mesures à quatre positions : 0, 90, 180 et 270°. Vérifiez la cohérence : la somme des relevés du haut et du bas doit égaler la somme des relevés de gauche et de droite.
• Mesurez l'affaissement de la tige séparément, sur un tronçon de tube, et soustrayez-le des relevés. Une longue tige en porte-à-faux trompe plus qu'on ne le pense.
• Serrez les boulons au couple prescrit avant chaque relevé. Une patte à moitié serrée donne des chiffres jolis mais inutiles.
• Alignez dans l'état thermique pour lequel la tolérance est définie, ou bien appliquez des décalages à froid compensant la dilatation thermique calculée.
• Réglez le jeu axial entre les demi-accouplements selon les exigences du fabricant de l'accouplement. C'est le point le plus souvent oublié.

À propos des tolérances. Il n'existe pas de chiffre unique valable pour toutes les machines, et n'importe quel tableau trouvé sur internet n'est qu'un repère. La tolérance est d'autant plus stricte que la vitesse est élevée : en passant de 1 500 à 3 000 tr/min, elle est environ deux fois plus faible. Elle dépend du type d'accouplement et de la distance entre ses plans élastiques : un accouplement à entretoise longue tolère un décalage plus grand, mais l'angle se calcule sur la longueur de l'entretoise. Pour des machines à 1 500–3 000 tr/min, l'ordre de grandeur est le suivant : le décalage des axes se mesure en centièmes de millimètre, l'angle en centièmes de millimètre pour 100 mm. Prenez les valeurs exactes dans la documentation de la machine et de l'accouplement, elles priment sur tout tableau générique. Pour une réception contractuelle, consignez la méthode de mesure, l'état thermique de la machine et la base sur laquelle l'angle a été calculé.

Deux idées reçues : « l'accouplement élastique absorbera tout » et « équilibrons, tout simplement »

La première idée reçue semble logique. L'accouplement est élastique, c'est bien pour ça qu'on l'a installé. Sauf qu'il ne compense le désalignement que d'une seule façon possible : en se déformant. Or la déformation d'un élément élastique, c'est une force, qui se retrouve dans les roulements, l'arbre et les joints. Un élément rigide, pour le même décalage, donne une force plus grande. Un élément souple donne une force plus faible, mais chauffe lui-même et fatigue plus vite. Il n'y a pas d'option gratuite à ce carrefour.

Le « désalignement admissible » indiqué au catalogue d'un accouplement est une limite de survie pour l'accouplement lui-même. Ce n'est ni un critère de vibration, ni un critère de durée de vie des roulements, ni un critère d'étanchéité. Une machine qui reste tranquillement dans la tolérance du catalogue peut très bien continuer à détruire régulièrement le roulement côté entraînement. L'accouplement rigide à brides montre l'extrême inverse : la 2x augmente à peine, faute d'élément à déformer, et toute la force part directement dans les roulements et l'arbre.

La seconde idée reçue coûte plus cher. À la fréquence de rotation, l'appareil ne voit qu'un seul vecteur global 1x, dans lequel se combine tout ce qui agit une fois par tour. Le vrai balourd du rotor et la contribution du désalignement, l'appareil ne les distingue pas et ne peut pas les distinguer. La masse que le logiciel calculera à partir d'un essai annulera le vecteur global, c'est-à-dire qu'elle compensera aussi une force qui n'est pas la sienne. La vibration baissera, le rapport sera rédigé, tout le monde repartira satisfait.

• Quand quelqu'un alignera correctement la machine par la suite, la contribution du désalignement disparaîtra, mais la masse restera en place. Et elle se comportera alors comme un balourd réel, physiquement introduit. La vibration deviendra plus élevée qu'avant toute intervention.
• Le désalignement n'a disparu nulle part. L'accouplement, les joints et le roulement côté entraînement continuent de s'user, vous avez simplement retiré le voyant du tableau de bord.
• Le résultat ne tient pas. Le désalignement varie avec la température et la charge, donc la compensation a été calée sur un seul état thermique et s'effondre dans un autre.
• Si la correction a été faite par perçage, l'erreur est irréversible. On ne ressoude pas le métal, et sur une roue à parois minces, les perçages réduisent en plus la résistance mécanique.
• Un transfert de balourd entre les plans de correction (les sections du rotor où l'on place les masses correctrices) est possible : vous améliorez un palier et dégradez l'autre.

Un conseil pratique. Si la machine a déjà été équilibrée avant vous sans que le désalignement ait été corrigé, retrouvez et retirez les masses posées précédemment avant l'alignement. Sinon, après un alignement correct, vous constaterez une vibration accrue et repartirez à zéro pour en chercher la cause. Nous détaillons l'analyse vectorielle de ce cas dans un article séparé consacré au balourd et au désalignement.

Ordre des opérations : de la fondation à la mesure de contrôle

Cet ordre n'a rien d'arbitraire. Chaque étape repose sur la précédente, et si vous en intervertissez deux, vous compenserez l'une par l'autre et tournerez en rond.

1. Étape 1

   Mesure et inspection avant de toucher à quoi que ce soit

   Relevez le jeu de base en régime de fonctionnement : vibration globale en mm/s RMS, amplitude et phase de la 1x, rapport 2x/1x, composante axiale sur les deux paliers proches de l'accouplement. Inspectez l'accouplement, le carter, les pattes, les joints, le scellement. Ces chiffres et ces photos seront ensuite la seule preuve que l'intervention a changé quelque chose.

2. Étape 2

   Fondation, châssis, ancrages, fixations

   Fissures, béton friable, scellement décollé, boulons d'ancrage desserrés. Tant que le socle vit sa propre vie, l'alignement ne tiendra pas plus de quelques équipes. C'est l'étape la moins coûteuse, et c'est aussi elle qui règle le plus souvent le problème dans son ensemble.

3. Étape 3

   Supprimer les contraintes de la tuyauterie et des raccordements

   Désaccouplez les brides et vérifiez si les tubulures se déplacent. La contrainte d'une tuyauterie raccordée sans souplesse agit exactement comme une patte molle, mais elle est plus difficile à repérer. Vérifiez aussi les entrées de câbles et les carters fixés rigidement.

4. Étape 4

   Patte molle

   Vérifiez chaque patte au comparateur, les autres restant serrées. Remplacez les cales par des feuilles pleines en inox. Répétez la vérification après le remontage. Tant que le carter se déforme au serrage, il est inutile d'aller plus loin.

5. Étape 5

   Décalages thermiques et jeu axial des demi-accouplements

   Déterminez pour quel état thermique vous alignez. Appliquez des décalages à froid compensant la dilatation thermique calculée, ou bien prévoyez une vérification sur la machine chaude. Réglez le jeu axial entre les demi-accouplements selon les exigences du fabricant de l'accouplement.

6. Étape 6

   Alignement des arbres dans les deux plans

   Travaillez avec la méthode choisie : comparateurs inversés ou système laser. Ramenez les quatre chiffres dans la tolérance, pas seulement celui qu'il est le plus facile de corriger. Remplacez maintenant l'élément élastique usé, les tourillons et douilles endommagés, sans attendre la prochaine maintenance planifiée.

7. Étape 7

   Montée en température et nouvelle mesure

   Mettez la machine en régime de fonctionnement, laissez-la chauffer et relevez le même jeu de mesures qu'à l'étape 1. Souvent, tout s'arrête là : la 2x et la composante axiale ont baissé, le niveau est correct, il n'y a rien à équilibrer. Ne sautez pas cette mesure, c'est elle qui distingue le travail nécessaire du travail superflu.

8. Étape 8

   Décision d'équilibrer et rapport

   Si la 1x reste dominante et supérieure au niveau visé, l'équilibrage du rotor sur place a maintenant sa place. Consignez dans le rapport les points et directions de mesure, le régime, la vitesse de rotation, les valeurs initiales et résiduelles. Répétez la mesure deux à quatre semaines plus tard : c'est précisément ce qui distingue un résultat durable d'un résultat provisoire.

Si, après l'alignement, la vibration globale reste nettement supérieure à la 1x, cherchez plus loin : roulements, frottement, hydraulique, desserrage, résonance du support. Nous avons des articles séparés sur la lecture du spectre et sur les situations où l'équilibrage ne sert à rien.

Si vous n'avez pas le temps de diagnostiquer vous-même sur place

Séparer désalignement et balourd est à votre portée. Il faut un appareil à deux voies avec mesure de phase, une demi-heure de temps et de la rigueur dans le montage des capteurs. C'est exactement pour cela que nous fabriquons le Balanset-1A : deux accéléromètres, un capteur laser de phase et de vitesse de rotation par marque réfléchissante, un module USB à deux voies avec préamplificateurs, intégrateurs et CAN, un logiciel pour Windows. L'appareil affiche séparément la vibration globale et la 1x, l'amplitude et la phase sur les deux voies simultanément, la vitesse de rotation, le signal temporel et le spectre FFT, puis réalise l'équilibrage en un ou deux plans par la méthode des coefficients d'influence, calcule la tolérance selon les classes G et rédige le rapport.

Soyons clairs sur les limites de l'appareil. Le Balanset-1A ne mesure pas la géométrie d'alignement. Il montre des signes, aide à formuler une hypothèse et confirme le résultat du travail par des chiffres avant/après. Pour la géométrie elle-même, il vous faut des comparateurs à cadran ou un système laser d'alignement.

Quand vous n'avez pas le temps de vous en occuper, nous nous déplaçons. Nos ingénieurs conçoivent et fabriquent les appareils Balanset et réalisent eux-mêmes les équilibrages sur site, si bien que la mesure et l'intervention viennent des mêmes personnes. L'ordre sur site est celui décrit plus haut : d'abord la mesure et la séparation des causes, puis la mécanique, la patte molle et l'alignement des arbres, puis, si nécessaire, l'équilibrage du rotor dans ses propres paliers, et enfin le démarrage de contrôle et le rapport. Si la mesure montre qu'il n'y a rien à équilibrer, nous vous le disons franchement. Sur l'appareil et la méthode, nous offrons un accompagnement-conseil : où placer les capteurs sur votre machine, quelle direction choisir, comment interpréter les phases obtenues.

• Mesure sur les paliers de part et d'autre de l'accouplement : vibration globale, 1x, 2x, composante axiale, phase.
• Séparation des causes : désalignement, balourd, patte molle, desserrage, résonance, roulements.
• Équilibrage du rotor sur place, en un ou deux plans, avec répartition de la masse sur les aubes et sur des positions fixes, et calcul de perçage.
• Calcul de la tolérance selon les classes G et évaluation de la vibration globale par zones, en précisant la partie applicable de la norme.
• Rapport indiquant les points de mesure, le régime, les valeurs initiales et résiduelles.

La partie applicable et l'édition de la norme correspondant à votre machine doivent être vérifiées séparément. Les chiffres, classes et zones cités dans nos articles sont des repères de travail, pas une norme de réception prête à l'emploi.

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

Questions fréquentes

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