La masse d'essai (d'étalonnage) : pourquoi elle est nécessaire et comment la choisir

Un ventilateur s'est mis à vibrer après le nettoyage de la roue, vous êtes arrivé avec l'appareil, avez posé les capteurs sur les paliers et relevé la vibration initiale. Le logiciel affiche 1x — la vibration à la fréquence de rotation —, sa phase et le spectre (la décomposition de la vibration par fréquence), mais ne donne pas la réponse à la question : combien de grammes, et où les poser. Il lui manque un démarrage — avec une masse d'essai. Voici pourquoi le calcul est impossible sans elle, comment choisir sa masse, comment savoir qu'un démarrage d'essai a réussi, et où l'on se trompe le plus souvent.

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

Qu'est-ce qu'une masse d'essai

La masse d'essai (aussi appelée masse d'étalonnage) est une masse provisoire que vous posez sur le plan de correction pour un seul démarrage. Elle ne soigne pas la vibration. Son rôle est de faire montrer à la machine comment elle réagit à un balourd ajouté.

Le mot « connue » est ici la clé. La masse ne fonctionne que si vous connaissez avec précision trois choses à son sujet.

• La masse. Pesée, en grammes, pas « environ vingt ». Une balance fait partie du kit Balanset-1A.
• Le rayon de pose. La distance entre l'axe de rotation et la masse, en millimètres. L'appareil s'en sert pour convertir la vibration en balourd (g·mm) et vérifier la tolérance.
• La position angulaire. Le point à partir duquel le logiciel comptera ensuite l'angle de la masse de correction. Repérez-le à la craie ou au marqueur immédiatement.

Si vous prévoyez d'équilibrer plus tard ce même rotor en mode coefficients enregistrés, posez la masse d'essai à la même position angulaire que le repère réfléchissant du capteur de phase. Les coefficients d'influence resteront ainsi applicables.

Pourquoi la correction est impossible à calculer sans démarrage d'essai

Après le premier démarrage, l'appareil ne connaît qu'une chose : le vecteur de vibration à la fréquence de rotation — l'amplitude et la phase de 1x. C'est insuffisant. Le logiciel ne connaît ni la masse du rotor, ni la rigidité des paliers, ni la souplesse du châssis, ni l'influence de la transmission par courroie, ni l'affaissement de la fondation sous charge. Un même balourd de 50 g·mm donnera une vibration sur un socle en acier rigide, et une tout autre sur un châssis soudé avec des isolateurs antivibratoires souples.

La masse d'essai comble ce vide. Vous introduisez un balourd dont vous connaissez précisément la valeur (masse multipliée par rayon), et vous observez de combien et vers où s'est déplacé le vecteur de vibration. Le rapport de l'un à l'autre est justement le coefficient d'influence — la sensibilité du système précis « rotor — paliers — assise », qui tient compte à la fois de l'amplitude et de la direction de la réponse.

Formellement, cela s'écrit : α = (V1 − V0) / Ut, où V0 est le vecteur 1x avant la masse, V1 après, Ut le balourd de la masse d'essai. Le logiciel résout ensuite le problème inverse et donne le balourd de correction Uc = −V0 / α, c'est-à-dire la masse et l'angle. La soustraction est ici vectorielle, pas arithmétique : 5,4 mm/s après la masse au lieu de 7,2 mm/s avant ne signifie pas « 25 % de mieux ». La phase a pu tourner de 135°, et dans ce cas le changement du vecteur est plus grand que les deux mesures prises séparément.

Exemple d'école pour l'arithmétique, pas un relevé de chantier. Au départ, V0 = 7,2 mm/s ∠ 75°. On pose 30 g à un rayon de 350 mm, on obtient V1 = 5,4 mm/s ∠ 210°. La différence des vecteurs ΔV ≈ 11,7 mm/s ∠ 236°, le coefficient d'influence α ≈ 0,39 mm/s par gramme, la masse de correction environ 18,5 g au même rayon. Le logiciel d'équilibrage fait ce calcul lui-même et trace le diagramme polaire, mais comprendre la logique est utile : vous voyez tout de suite quand un résultat paraît suspect.

La méthode des trois démarrages pour deux plans, et de deux démarrages pour un seul, ne fonctionne que sur un système linéaire. Si le régime, la température, la tension de courroie ou la position des capteurs changent entre les démarrages, le coefficient d'influence décrit alors une autre machine.

La règle des 30/30 : le critère d'un démarrage d'essai valable

La masse d'essai a fait son travail si la machine a réagi de façon visible. Le seuil pratique est le suivant : l'amplitude de 1x a changé d'au moins 20 à 30 % (dans un sens ou dans l'autre) ou la phase s'est décalée d'au moins 20 à 30°. Dans la documentation Balanset, on appelle cela la règle des 30/30.

La logique est simple. Toute mesure de vibration comporte une dispersion : le régime fluctue, l'écoulement dans le ventilateur varie, la température du palier augmente. Si la masse a changé les lectures de 5 %, vous ne distinguerez pas son effet de ce bruit de fond, et le coefficient d'influence deviendra un nombre aléatoire. Le logiciel calculera docilement une correction, vous poserez 40 g au lieu des 12 g nécessaires, et la vibration augmentera.

Vérifiez au passage la stabilité des lectures elles-mêmes. L'amplitude et la phase de 1x ne doivent pas varier de plus de 10 à 15 % pendant la mesure. Si elles fluctuent davantage, la machine fonctionne près d'une résonance, et l'équilibrer dans cet état ne sert à rien.

Le Balanset-1A indique lui-même si la masse d'essai convenait. Cette indication ne remplace pas votre propre regard sur les chiffres : l'appareil évalue le changement du vecteur, pas la solidité de la fixation de la masse.

Comment choisir la masse et le rayon

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   Évaluez votre point de départ

   Regardez la 1x initiale et le régime. Plus le rotor est lourd et plus le régime est bas, plus la masse nécessaire sera grande. Plus le régime est élevé, plus la prudence s'impose : la force centrifuge croît avec le carré du régime, et une masse anodine à 500 tr/min crée une charge 36 fois plus grande à 3000 tr/min.

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   Commencez petit

   Prenez une masse dont vous êtes sûr qu'elle ne fera pas grimper la vibration à un niveau dangereux. Un démarrage pour rien coûte moins cher qu'une masse arrachée. Vous aurez toujours le temps d'augmenter la masse.

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   Pesez et saisissez les chiffres réels

   Saisissez dans le logiciel la masse pesée en grammes et le rayon mesuré en millimètres. Le mode « pourcentage » est pratique pour aller vite, mais vous prive du calcul du balourd résiduel en g·mm et de la possibilité de conserver les coefficients d'influence.

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   Fixez-la en un point solide et repéré

   Choisissez un emplacement où la masse tient de façon fiable, et où il sera réellement possible de poser ensuite la masse de correction. Marquez le point : c'est de là que le logiciel comptera l'angle.

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   Faites un démarrage au même régime

   Le régime du démarrage d'essai doit correspondre à celui du démarrage initial. Attendez un régime stable avant de lancer la mesure.

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   Confrontez le changement à la règle des 30/30

   Changement suffisant : passez au calcul de la correction. Insuffisant : retirez la masse, posez-en une plus lourde, saisissez la nouvelle masse et recommencez. N'essayez pas d'extraire un coefficient d'influence de lectures presque inchangées.

Posez la masse de correction au même rayon que la masse d'essai. Si ce n'est pas possible, recalculez-la en proportion inverse du rayon, ou utilisez la fonction de recalcul des masses vers d'autres plans et rayons du logiciel. L'angle de la masse de correction se compte à partir de l'emplacement de la masse d'essai, dans le sens de rotation du rotor.

Fixation et sécurité

La masse d'essai n'est provisoire que par sa destination. Pour les exigences de fixation, elle ne diffère en rien d'une masse permanente : elle tourne au même régime et au même rayon. Une plaquette de 50 g qui se détache sur la roue d'un ventilateur traverse le carter.

• Fixez la masse d'essai aussi solidement qu'une masse permanente : boulon, collier, pointage ; le magnet uniquement à bas régime et sur une surface propre.
• Vérifiez les jeux : la masse ne doit toucher ni le carter, ni le diffuseur, ni les aubes directrices, ni aucune autre pièce fixe.
• Ne posez pas la masse sur une tôle mince, une pale de résistance douteuse, ou un endroit fissuré.
• Tenez compte de la charge sur les paliers : la masse d'essai ajoute une force dynamique, et cela se remarque sur des roulements usés.
• Restez à l'écart du plan de rotation au démarrage, et ne laissez personne près du carter.
• Arrêtez la machine et attendez l'arrêt complet avant de retirer ou de déplacer la masse. Aucun déplacement pendant le ralentissement libre.
• Décidez à l'avance du niveau de vibration auquel vous interrompez le démarrage, et ne courez pas après un joli chiffre si la machine est visiblement en surcharge.

Une masse trop lourde est plus dangereuse qu'un démarrage de trop. En cas de doute sur la masse, posez-en moins et faites un démarrage de plus.

Erreurs fréquentes

Quand la masse d'essai n'aide pas

La méthode des coefficients d'influence suppose que le système est linéaire et que la vibration est due au balourd. Là où ce n'est pas vrai, la masse d'essai le montrera honnêtement : il y a une réaction, mais l'équilibrage n'améliore pas le tableau. Augmenter encore les masses n'a alors plus de sens.

Le premier signe apparaît avant même le démarrage d'essai. Comparez la vibration globale (le niveau général sur toutes les fréquences) à la composante synchrone 1x. Si la globale est plusieurs fois supérieure à 1x, l'essentiel de la vibration vient d'ailleurs, et l'équilibrage ne la supprimera pas.

• Résonance. L'amplitude bondit sur une plage de régime étroite, la phase de 1x fait un quasi-demi-tour, environ 180°, les lectures dérivent d'une mesure à l'autre. Changez de régime ou de conditions de montage sur la fondation, équilibrez ensuite.
• Fixations desserrées et « patte molle ». Le système est non linéaire, le coefficient d'influence change d'un démarrage à l'autre. D'abord le resserrage et la vérification des appuis.
• Désalignement des arbres. Le spectre montre un 2x marqué, souvent une forte vibration axiale. Cela se traite par l'alignement des arbres, pas par des masses.
• Défauts de roulements. Pics en haute fréquence, non multiples du régime, plancher de bruit relevé. L'équilibrage n'aidera pas ici.
• Fissures, frottements, encrassement et usure irrégulière. Le balourd s'en va et revient de lui-même, le résultat est instable. Cherchez la cause mécanique.
• Rotor flexible au régime de service. Une seule paire de plans de correction ne décrit pas son comportement, il faut d'autres méthodes et une autre partie de la norme.

Le démarrage d'essai reste utile même dans ces cas. Il montre la réaction du système, et permet souvent de voir que la vibration n'est pas due au balourd. Cela vous économise une demi-journée de tentatives pour rattraper un chiffre à coups de masses.

Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 13373-3:2015 · ISO 13373-5:2020 · ISO 21940-12:2016

Qui fait cela, et avec quoi

Tout ce qui vient d'être décrit se fait par une seule personne avec un appareil à deux voies. Le Balanset-1A fournit deux accéléromètres pour les paliers, un capteur de phase laser avec repère de régime, un module USB 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 construit le spectre FFT. Le logiciel indique si la masse d'essai convient, calcule et conserve les coefficients d'influence, répartit la masse sur des positions fixes, propose un perçage, vérifie la tolérance par classes G et regroupe les résultats dans une archive pour le protocole. L'équilibrage se fait en un ou deux plans, directement dans les paliers propres de la machine.

Utilisez les chiffres des classes G et des zones de vibration en mm/s comme repère de travail. Avant une réception contractuelle, vérifiez la partie applicable et l'édition en vigueur de la norme, fixez les points de mesure, la bande de fréquences, le régime de fonctionnement et le type d'appuis.

Si le temps manque pour s'occuper de tout cela sur votre ventilateur ou votre broyeur, les ingénieurs d'AXILINE se déplacent sur site et équilibrent eux-mêmes. Nous concevons et fabriquons les appareils Balanset et travaillons avec eux en intervention, donc la question « quelle masse d'essai prendre pour cette roue » est pour nous une routine. Nous commençons par un diagnostic vibratoire : nous regardons 1x contre la globale et le spectre, pour ne pas équilibrer ce que l'équilibrage ne soigne pas. L'appareil peut s'acheter et s'apprendre seul, un accompagnement existe pour ce cas.

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

Questions fréquentes

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