AXILINEÉquilibrage trim et coefficients d'influence enregistrés : comment se passer de nouveaux démarrages d'essai
Après la pose de la masse de correction calculée, la vibration chute généralement de manière importante, mais elle n'atteint pas toujours la valeur cible dès le premier coup. Ce n'est ni une erreur de l'appareil ni une raison de tout recommencer. Le logiciel sait déjà comment votre machine réagit à la masse ajoutée : il propose donc d'ajouter une petite masse complémentaire à celle déjà posée sur le rotor. Et si les coefficients d'influence ont été enregistrés lors de la visite précédente, un seul démarrage suffit, au lieu de trois.
Qu'est-ce que l'équilibrage trim, et quand le logiciel le propose
La procédure est classique. Le démarrage Run#0 donne l'amplitude et la phase initiales de la composante 1x (à la fréquence de rotation) — la vibration à la fréquence de rotation du rotor, celle que crée justement le balourd. La phase indique alors sous quel angle, sur le tour, se trouve le point lourd. Le démarrage Run#1 avec la masse d'essai montre comment le système réagit à une masse connue placée à un endroit connu. À partir de cette paire de mesures, le logiciel obtient le coefficient d'influence et fournit la masse et l'angle de la masse de correction.
Ensuite, vous arrêtez la machine, retirez la masse d'essai, posez la masse calculée et lancez le démarrage de contrôle RunTrim. Et c'est là que l'onglet Result ne propose pas un nouvel étalonnage. Il affiche les paramètres de la masse complémentaire à ajouter à celle déjà posée sur le rotor. En bas de la fenêtre apparaît le balourd résiduel obtenu.
C'est précisément cela, l'équilibrage trim, ou ajout complémentaire. Aucune nouvelle masse d'essai n'est nécessaire : la réponse du système est déjà décrite par les coefficients issus des démarrages de calibrage, et le logiciel résout à nouveau le même problème à partir de la nouvelle mesure. Cette méthode s'appelle l'approximation successive. Elle corrige aussi les écarts que vous avez introduits en posant ou en retirant du métal.
L'ajout complémentaire n'est pas un ajustement à l'œil. C'est le même calcul vectoriel avec les mêmes coefficients, simplement le point de départ est un rotor déjà partiellement équilibré.
D'où vient le résidu après la première correction
La masse n'a pas été posée exactement là où le calcul l'indiquait
Sur les aubes et dans les trous boulonnés, la masse ne peut être posée qu'à des positions fixes — impossible de la placer entre deux. Même sur une jante libre, un traçage à la main donne ±3…5°. Avec un balourd initial important, cinq degrés laissent un résidu notable.
La masse diffère de celle calculée
Le logiciel demande 17,4 g, mais vous n'avez qu'une plaquette de 20 g et une rondelle de 4 g. Arrondi vers le haut : vous obtenez une surcorrection. Masse soudée : vous ajoutez aussi la masse du cordon de soudure.
Le rayon n'est pas celui que vous avez saisi
La correction est calculée pour le rayon indiqué. Si la masse est posée 20 mm plus près de l'axe, son effet diminue proportionnellement, alors que la phase reste inchangée.
Une partie du résidu ne provient pas du balourd
L'appareil mesure la 1x dans la plage 0,02–80 mm/s avec une incertitude de phase de ±1°. Aux faibles amplitudes résiduelles, le bruit de mesure et les fluctuations de vitesse de rotation deviennent déjà comparables au résidu lui-même.
Le système n'est pas parfaitement linéaire
Le modèle linéaire est précis pour un rotor rigide sur des paliers solidement fixés. Toute souplesse dans les assemblages fausse légèrement la proportion « masse — réponse ».
Un démarrage complémentaire, c'est la norme. Quatre, c'est déjà un diagnostic.
Un démarrage après la première correction, c'est la norme de travail. Deux, cela arrive aussi, surtout quand la masse ne peut être posée que sur les aubes. À partir du troisième ou du quatrième, arrêtez d'ajouter du métal et cherchez la cause : au-delà, vous ne faites que faire tourner la machine pour rien.
- La machine n'est pas fixée au socle. En cas de vibration notable, la force du balourd soulève légèrement le groupe, la rigidité du système change d'un démarrage à l'autre, et le calcul donne un résultat différent à chaque fois.
- Les roulements sont endommagés. Le jeu et les chocs provoquent des déplacements de l'arbre que le modèle linéaire ne décrit pas.
- Le rotor se comporte comme un rotor flexible. Quand la masse du point lourd augmente, la flèche augmente aussi, donc son rayon également. La vibration croît plus vite que la masse, et le calcul habituel cesse de converger.
- La vitesse de fonctionnement est proche de la résonance. Dans la zone de résonance, un changement de la vitesse de rotation de 100 tr/min peut multiplier la vibration par dix, et la phase se décale d'environ 180°. Aucun ajout complémentaire n'en viendra à bout.
| Ce que vous observez | Ce que cela signifie | Ce qu'il faut vérifier |
|---|---|---|
| 0–1 démarrage complémentaire, vibration dans la tolérance | Normal. Le système est linéaire, les données saisies sont correctes | Rien. Clôturez le rapport |
| 2 démarrages sur un rotor à positions fixes | Acceptable : la discrétisation des positions ne permet pas de poser une masse précise à un angle précis | Le nombre de positions, les masses réelles de la répartition |
| 3 et plus, la vibration diminue de plus en plus lentement | Le calcul « n'aboutit » pas systématiquement. C'est généralement une erreur de saisie | Le rayon de pose, la masse de la masse d'essai, les unités (grammes ou pourcentage), le sens de référence |
| Vous avez ajouté une masse, la vibration a augmenté | La masse a été posée à l'opposé (en miroir), ou vous percez au lieu d'ajouter | Le sens de référence de l'angle, la case Add/Delete |
| Les mesures diffèrent d'un démarrage à l'autre | La vitesse de rotation est instable, ou une fixation s'est desserrée | Le serrage des paliers, la patte de fixation, la stabilité de la vitesse de rotation |
| La phase 1x change à chaque fois | Résonance ou non-linéarité du système | Les fréquences propres lors du ralentissement en roue libre et par test de choc (impact sur la machine à l'arrêt avec enregistrement de la réponse), l'état des roulements, la fixation au socle |
L'équilibrage d'un rotor rigide et le travail sur un rotor en état flexible sont deux tâches différentes, couvertes par des parties différentes de l'ISO 21940. Utilisez-les comme repère de travail, en choisissant au préalable la partie et l'édition applicables à votre rotor.
Sources : ISO 21940-12:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A
Coefficients d'influence enregistrés : un démarrage au lieu de trois
Le coefficient d'influence relie une masse d'essai de masse connue à la façon dont l'amplitude et la phase de la 1x ont changé. Il décrit non pas le rotor seul, mais tout le système : le rotor, les paliers, le socle et le régime de fonctionnement. Calculé une fois et enregistré dans l'archive de l'appareil, il rend inutile un nouveau démarrage d'essai lors de la visite suivante.
En mode Saved coeff., vous sélectionnez l'enregistrement voulu dans l'archive des coefficients, confirmez votre choix, et les autres champs de réglage se remplissent automatiquement : masse de la masse d'essai, rayons, nombre de positions fixes. Il ne reste plus qu'un démarrage Run#0, et le logiciel fournit immédiatement la masse et l'angle de correction.
Rotors de série
Vous calibrez complètement la première pièce. Dès la deuxième, chaque rotor ne demande qu'un démarrage, la pose de la masse, un démarrage de contrôle. Trois arrêts deviennent un seul.
Maintenance régulière
Extracteur de fumées, broche de rectification, roue de pompe. Une fois par trimestre, vous placez les capteurs aux points repérés, effectuez un démarrage, et vous savez immédiatement où et combien ajouter.
Où se situe exactement l'économie
Pas dans les minutes de calcul. Chaque démarrage d'essai implique un ralentissement, un refroidissement, le retrait du carter, la fixation de la masse, un nouveau démarrage. C'est précisément cela que vous supprimez.
| Mode | Un plan | Deux plans |
|---|---|---|
| Nouveau rotor (New rotor), démarrages de calibrage | 2 (initial + essai) | 3 (initial + deux essais) |
| Coefficients enregistrés (Saved coeff.) | 1 (initial) | 1 (initial) |
| Démarrage de contrôle en plus | au moins un | au moins un |
Ce qui doit rester identique pour que les coefficients fonctionnent
La condition relative aux capteurs figure dans le manuel comme un avertissement à part, et ce n'est pas une simple formalité. Le coefficient d'influence est mesuré pour une paire précise « point de mesure — plan de correction ». Déplacez le capteur du sens horizontal au sens vertical, ou du corps du roulement vers la patte de fixation, et vous mesurez déjà une autre relation « masse — vibration », à laquelle les anciens coefficients ne correspondent plus.
- La même machine et le même rotor. Pas « un similaire », mais précisément celui-ci.
- Les mêmes points de fixation des capteurs de vibration sur les paliers, et le même sens de mesure.
- Le même capteur de phase et le même repère réfléchissant, au même endroit sur l'arbre.
- Les mêmes plans de correction et les mêmes rayons de pose de la masse.
- Le même régime : vitesse de rotation, charge, position des registres ou de l'appareil directeur, état de fonctionnement à chaud.
- Le même mode de fixation de la masse : sur les aubes, par boulons ou par soudure ; le même nombre de positions fixes et le même zéro Z1.
- La masse de la masse d'essai, lors du premier équilibrage, a été saisie en grammes, et non en pourcentage.
Si ne serait-ce qu'un seul point a changé, le coefficient d'influence n'est plus le même. Le logiciel ne le verra pas : il calculera honnêtement avec les anciens chiffres. L'erreur se manifestera par une correction anormalement importante, après laquelle la vibration ne baisse pas, voire augmente. Dans ce cas, n'essayez pas de rattraper la situation avec des masses trim. Repassez en mode New rotor et recalibrez : c'est moins coûteux que trois démarrages inutiles.
Premier équilibrage « pour l'avenir » : six étapes
- 01
Saisissez la masse de la masse d'essai en grammes
Le mode Percent calcule la correction en pourcentage de la masse d'essai et ne fournit pas de chiffres réutilisables par la suite. Pesez la masse et saisissez les grammes réels. Une balance est fournie avec le kit.
- 02
Posez la masse d'essai exactement sur le repère du tachymètre
Condition clé pour la réutilisation : la position angulaire de la masse d'essai doit coïncider avec celle du repère réfléchissant. Le zéro de référence est ainsi rattaché au repère, et non à un point aléatoire que vous ne retrouverez plus dans un an.
- 03
Notez le rayon de pose réel
Le rayon est nécessaire maintenant comme plus tard : c'est à partir de lui que le logiciel calcule le balourd initial et résiduel, et vérifie le respect de la tolérance. Indiquez le rayon où la masse est réellement posée, et non le diamètre nominal de la roue.
- 04
Repérez physiquement les points des capteurs
Un pointeau, une marque de peinture ou un autocollant sur le corps du palier, plus une flèche indiquant le sens de mesure. Photographiez les deux capteurs de vibration ainsi que le capteur de phase avec le repère sur l'arbre.
- 05
Enregistrez les coefficients sous un nom clair
Dans l'onglet Result, ouvrez l'affichage des coefficients d'influence et enregistrez-les dans l'archive, en inscrivant dans la colonne Rotor un nom clair. « Ventilateur VDN-9 n° 3, palier côté entraînement » fonctionne, « fan1 » ne fonctionnera plus dans un an.
- 06
Enregistrez le rapport et l'historique des démarrages
L'archive conserve les résultats de tous les démarrages horodatés et permet de générer un rapport dans l'éditeur intégré. Calculez la tolérance de balourd résiduel selon les classes G, en indiquant la partie et l'édition applicables de l'ISO 21940 directement dans le rapport.
Sources : ISO 21940-11:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A
Aucun endroit où poser la masse : quatre solutions de contournement
Recalcul vers d'autres plans de correction
Le plan calculé est masqué par un carter, tombe sur une portée d'ajustement, ou ne comporte tout simplement pas de métal. La fonction de changement de plans de correction propose quatre schémas types de disposition des plans initiaux et nouveaux vers lesquels vous transférez la masse. Vous saisissez les distances entre les plans et les nouveaux rayons de pose, et le logiciel recalcule les masses et les angles. Particulièrement utile sur les rotors de forme complexe, par exemple les vilebrequins.
Répartition entre positions fixes
Indiquez le nombre de positions (12 trous, cela fait un pas de 30°), et le logiciel répartit lui-même la masse calculée sur deux positions voisines et fournit leurs numéros, par exemple Z10 et Z11. Le comptage se fait dans le sens de rotation à partir de Z1, où se trouvait la masse d'essai. Aucun rapporteur n'est nécessaire, et l'erreur d'angle en miroir est exclue.
Perçage au lieu d'ajout
Basculez le mode d'ajout vers le retrait de matière. L'angle s'inverse automatiquement de 180° : le métal est retiré du côté opposé. Surveillez ensuite la profondeur, l'épaisseur de paroi et la résistance : ce qui est retiré ne peut pas être reposé.
Impossible de retirer la masse d'essai
Elle a été soudée, elle se trouve sous un carter, l'accès est fermé après remontage. Activez l'option qui laisse la masse d'essai en place dans le plan, et le logiciel recalculera la masse et l'angle de correction en tenant compte de sa masse.
Chacune de ces solutions modifie le rayon ou le plan, et donc aussi le coefficient d'influence pour l'avenir. Si vous prévoyez de travailler avec des coefficients enregistrés, consignez dans l'archive le plan et le rayon où la masse est réellement posée, et non ceux du calcul initial.
Une archive à laquelle revenir dans un an
L'enregistrement dans l'archive de l'appareil suffit pour le calcul, mais pas toujours pour reproduire les conditions de mesure. Ces conditions vivent dans votre fiche machine et sur des photos. Créez une fiche par machine et conservez-y les éléments suivants.
- Transférer les coefficients vers une machine du même type, mais différente. Deux ventilateurs identiques sur des socles voisins réagissent différemment à une masse identique : ancrages différents, rigidité de châssis différente, usure différente. D'où une correction apparemment correcte, après laquelle la vibration ne bouge pas.
- Changer de rayon sans recalculer. La masse est posée à un autre rayon, mais celui des réglages reste l'ancien. L'effet de la correction change proportionnellement au rapport des rayons, et vous obtenez un déficit ou un excès systématique de masse.
- Modifier le sens ou le point du capteur. Radial-horizontal au lieu de vertical, patte de fixation au lieu de palier, aimant sur la peinture au lieu d'un goujon sur une surface décapée. La phase se décale, et la masse est posée au mauvais endroit.
- Changer de vitesse de rotation. L'équilibrage a été fait à 1480 tr/min, puis la vitesse est passée à 990 tr/min via un variateur de fréquence. Les coefficients ne se transposent pas, un nouvel étalonnage est nécessaire.
- Une masse d'essai saisie en pourcentage. Le calcul aboutira, vous obtiendrez une correction, mais les coefficients dans l'archive seront inutilisables la fois suivante.
- La vitesse de rotation d'équilibrage et le régime de la machine : charge, position des registres, mise en température.
- Les points de fixation des capteurs de vibration et le sens de mesure, avec photo et flèche.
- L'emplacement du capteur de phase et celui du repère réfléchissant sur l'arbre.
- Les plans de correction et les rayons de pose en millimètres.
- La masse de la masse d'essai en grammes et sa position angulaire par rapport au repère.
- Le mode de fixation de la masse de correction : soudure, boulon, aube ; le nombre de positions fixes et l'emplacement de Z1.
- La valeur cible de la 1x résiduelle et l'amplitude et la phase réellement obtenues.
- Le balourd résiduel obtenu en g·mm et la classe G, si vous l'avez calculée.
- Des photos des masses posées, associées aux numéros de position.
Ce que vous pouvez confier aux ingénieurs AXILINE
Nous concevons et fabriquons les appareils Balanset, et nous réalisons nous-mêmes l'équilibrage avec eux sur site. C'est pourquoi nous organisons la première intervention de façon à pouvoir en tirer parti la fois suivante : nous repérons les points des capteurs, posons la masse d'essai sur le repère du tachymètre, fixons les rayons et les plans, et enregistrons les coefficients d'influence sous un nom de machine clair. Ensuite, une visite planifiée sur la même machine se résume à un démarrage, la pose de la masse et un contrôle.
La deuxième option consiste à vous procurer vous-même un kit Balanset-1A. Deux capteurs de vibration, un capteur laser de phase et de vitesse de rotation, un module USB à deux voies et un logiciel pour Windows, qui comprend l'équilibrage en un et en deux plans, l'ajout complémentaire (trim), une archive des coefficients d'influence, la répartition de la masse entre positions fixes, le calcul de perçage, le recalcul vers d'autres plans de correction, le spectre FFT et les rapports. Dans ce cas également, des ingénieurs expérimentés vous apportent un accompagnement-conseil pour vos machines.
Quelle que soit votre option, gardez les deux résultats séparés. La valeur cible dans le logiciel concerne la composante de rotation résiduelle. Évaluez l'état général de la machine à partir de la vibration large bande sur les paliers, en la comparant aux critères de l'ISO 20816 dans la partie et l'édition applicables, et en consignant les points de mesure, la bande de fréquence, le régime de fonctionnement et le type de paliers.
Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A · Manuel d’utilisation Balanset-1A · ISO 20816-1:2016
Questions fréquentes
Combien de démarrages complémentaires après la correction sont considérés comme normaux ?
Un, parfois deux. Un démarrage compense les écarts de pose de la masse, un second est nécessaire lorsque la masse ne peut être posée que sur les aubes ou dans des trous à pas grossier. Si vous en êtes au troisième ou au quatrième et que la vibration diminue de plus en plus lentement, arrêtez-vous et vérifiez le rayon et la masse saisis, le serrage des paliers, la stabilité de la vitesse de rotation et la proximité d'une résonance.
Peut-on appliquer des coefficients enregistrés sur une deuxième machine identique ?
Non. Le coefficient décrit non pas le rotor, mais le système « rotor — paliers — socle — régime ». Deux groupes identiques sur des socles différents réagissent différemment à une même masse d'essai. Pour la seconde machine, effectuez un étalonnage complet et enregistrez son propre enregistrement dans l'archive.
Après la masse trim, la vibration n'a pas baissé mais a augmenté. Que faire ?
Vérifiez d'abord le sens de référence de l'angle et le mode d'ajout ou de retrait de métal : lors du perçage, l'angle s'inverse de 180°, et une case Add/Delete mal réglée produit exactement cet effet. Si l'angle est correct, retirez la masse ajoutée et recherchez un desserrage de fixation, des roulements endommagés ou une résonance. Poursuivre l'ajout complémentaire n'a alors plus de sens.
Faut-il retirer la masse d'essai avant de poser la masse de correction ?
Par défaut, oui : arrêtez le rotor, retirez la masse d'essai, et seulement ensuite posez la masse calculée ou retirez du métal. Si la masse d'essai ne peut pas être retirée, activez dans les réglages l'option qui la laisse en place dans le plan, et le logiciel recalculera la masse et l'angle de correction en tenant compte de sa masse.
La vitesse de rotation a changé de trois pour cent. Les coefficients sont-ils encore valables ?
Loin de la résonance, un léger écart est généralement tolérable, et le premier démarrage complémentaire le rattrapera. Mais si vous travaillez près d'une fréquence propre, même une centaine de tours par minute change l'amplitude de manière importante et la phase de plusieurs dizaines de degrés. Vérifiez par un ralentissement en roue libre où se situe la résonance, et équilibrez à une vitesse de rotation stable, en dehors de cette zone.
L'équilibrage trim remplace-t-il le démarrage de contrôle ?
Au contraire, c'est de lui qu'il découle. Le démarrage de contrôle après la pose des masses est obligatoire : il fournit la 1x résiduelle, la phase et le balourd résiduel. Le trim, c'est ce que le logiciel propose à partir des résultats de ce démarrage, lorsque la valeur cible n'est pas encore atteinte.
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Méthode des coefficients d'influence : comment l'appareil calcule la masse de correction
La méthode des coefficients d'influence détermine comment votre machine réagit exactement au balourd, au lieu de puiser ses propriétés dans un abaque. Vous faites un démarrage sans masse, puis un démarrage avec une masse d'essai de masse connue à un rayon connu, et le logiciel soustrait les vecteurs 1x (la vibration à la fréquence de rotation du rotor) et divise la différence par le balourd d'essai. On obtient le coefficient d'influence : combien de mm/s, et sous quel angle, produit un gramme dans ce plan sur ce palier. À partir de là, l'appareil résout le problème inverse et fournit la masse et l'angle de correction. Pour deux plans, il y a quatre coefficients, ce qui exige deux démarrages d'essai distincts.
Diagnostic vibratoire des roulements : signes, stades et que faire
Un défaut de roulement produit des chocs, pas une sinusoïde régulière. Cherchez-le dans l'accélération vibratoire et le spectre d'enveloppe, dans une bande d'environ 2–10 kHz, dans le facteur de crête du signal temporel (le rapport de la valeur de crête à la valeur efficace), et dans les fréquences calculées BPFO, BPFI, BSF et FTF, avec leurs harmoniques et bandes latérales. Le spectre de vitesse vibratoire dans la bande 10–1000 Hz ne révèle le défaut que tardivement, généralement au troisième stade sur quatre. L'équilibrage ne soigne pas un roulement : il réduit la force à la fréquence de rotation 1x (une fois par tour d'arbre), alors qu'un défaut de piste de roulement agit à ses propres fréquences, non multiples de la vitesse de rotation.
Équilibrage des arbres à cardan et des arbres de transmission sur le lieu d'exploitation
Oui, nous équilibrons les arbres à cardan et de transmission sur site, en ensemble monté sur la machine, sans démontage. Quatre conditions : l'arbre est monté selon les repères, il n'y a pas de jeu dans les croisillons ni dans les cannelures, l'arbre atteint un régime de travail stable, et la composante 1x domine la vibration — la vibration à la fréquence de rotation, que crée justement le balourd. Nous effectuons la correction sur deux plans, aux extrémités du tube près des fourches. Si la vibration se situe au deuxième harmonique dû aux angles de travail, ou s'il y a du jeu dans les liaisons, nous le disons avant les essais : ce qu'il faut alors, ce n'est pas une masse, mais un montage correct et une réparation.
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.