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Diagnostic vibratoire avant équilibrage

Pourquoi l'équilibrage ne fonctionne pas : 7 cas où la vibration persiste

Vous avez équilibré un ventilateur, le logiciel a affiché « dans la tolérance », et la machine vibre comme avant. Ou bien la vibration a baissé, puis elle est revenue en l'espace d'une équipe de travail. Cela n'arrive pas parce que l'équilibrage a été mal fait, mais parce que la vibration ne venait pas d'un balourd. Voici sept cas où les masses sont inutiles, voire nuisibles, et ce qu'il faut faire dans chacun.

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

En bref : L'équilibrage ne réduit que la composante tournante de la vibration, 1x. Si la vibration globale est bien plus élevée que 1x, l'essentiel vient d'autre chose : résonance de la structure, désalignement, fixation desserrée, roulement usé, cause hydraulique ou électromagnétique. Les masses ne suppriment pas ce type de vibration, et elles peuvent même masquer un défaut dangereux comme une fissure dans la roue. La règle est unique : mesurer et évaluer le spectre d'abord, décider de l'équilibrage ensuite.

Premier test : 1x face à la vibration globale

L'équilibrage agit sur une seule grandeur : la composante tournante, 1x — la part du signal exactement à la fréquence de rotation, une fois par tour. L'appareil l'isole grâce au repère du tachymètre. Les masses ne touchent à rien d'autre dans le spectre.

D'où une règle simple. Vous mesurez la vibration globale en mm/s RMS dans la bande 10 à 1000 Hz, et vous regardez à côté l'amplitude de 1x. Si 1x représente l'essentiel de la globale, équilibrer a du sens. Si la globale est plusieurs fois supérieure, cherchez une autre cause.

Faites le calcul simplement. Un ventilateur affiche 9 mm/s en global et 2 mm/s sur 1x. Même un équilibrage parfait ne supprimera que ces 2 mm/s, et la machine restera autour de 8,8 mm/s. Vous aurez passé une équipe de travail sans résultat.

Le deuxième critère en importance est la répétabilité de la phase (l'angle qui indique à quel point du tour la vibration atteint son maximum). Démarrez la machine deux fois au même régime. La phase de 1x doit coïncider à quelques degrés près. Si elle varie de dizaines de degrés, le système est non linéaire, et le calcul de la masse de correction sera instable.

Ce que vous voyez dans le spectreCause probableL'équilibrage va-t-il aider
1x domine, le reste est faible, la phase se répèteBalourdOui
2x forte associée à 1x, vibration axiale notableDésalignement, pied mouNon, il faut un alignement des arbres
Peigne 2x, 3x et au-delà, phase instableFixation desserréeNon
Composante stable à 0,42 à 0,48xTourbillon d'huile dans un palier lisseNon
Composante en dessous du régime (subsynchrone), 50 à 80 % de 1x, qui dérive en fréquenceDécrochage tournant de l'écoulementNon
Large remontée du fond (« piédestal ») dans la bande 1 à 10 kHz sans lignes distinctesCavitation, défaut de roulement précoceNon
Raie à 100 Hz sur un réseau à 50 Hz, bandes latérales autour de 1xCause électromagnétiqueNon

Une réserve sans laquelle la règle fonctionne mal : 1x n'augmente pas seulement à cause d'un balourd. Un arbre voilé, un désalignement, une poulie excentrée et un pied mou donnent aussi du 1x. Un seul chiffre ne suffit donc pas. Il faut la phase sur les deux paliers, la direction axiale et le comportement lors d'un changement de régime.

Cas 1. Résonance de la structure, du châssis ou de la tuyauterie

La résonance amplifie la vibration lorsque la fréquence de rotation tombe sur une fréquence propre de la structure : châssis, palier support, carter, plateforme, tuyauterie. Le balourd peut alors être minime et la vibration énorme, parce que le système multiplie toute excitation à 1x.

Voici ce qui se passe si vous équilibrez en résonance. Le coefficient d'influence — la réponse de la machine à la masse d'essai, sur laquelle repose tout le calcul — dérive d'un démarrage à l'autre, la phase ne se répète pas, le logiciel donne des réponses différentes pour des données semblables. Parfois la vibration baisse, puis revient une heure plus tard, parce que la température, le régime ou la tension de courroie ont changé.

  1. Étape 1

    Trouvez les fréquences propres

    Un test au choc sur la machine à l'arrêt donne des pics candidats reproductibles. Un seul spectre de réponse n'est pas une preuve : confirmez par une montée en régime, un ralentissement libre ou une mesure en plusieurs points de la structure.

  2. Étape 2

    Vérifiez si le régime de service tombe dans la zone du pic

    Comparez la fréquence de rotation en Hz (divisez les tr/min par 60) aux fréquences propres trouvées. Le danger ne vient pas seulement de la fréquence de rotation elle-même, mais aussi de 2x en cas de désalignement, ou de la fréquence de passage des pales.

  3. Étape 3

    Modifiez le système, pas la masse du rotor

    Renforcez le support par une diagonale ou une nervure, ajoutez ou retirez de la masse à la structure, posez un galet support sur le brin de courroie, fixez la tuyauterie par un support supplémentaire. Sur une machine à variateur de fréquence, il suffit parfois de décaler le régime de service de 5 à 10 %.

On peut équilibrer une machine dont la résonance est proche, mais seulement à un régime stable, en dehors de la zone du pic. Et le résultat ne vaudra que pour ce régime-là. On ne peut pas promettre le silence sur toute la plage dans ce cas.

Cas 2. Tourbillon d'huile dans les paliers lisses

Sur les paliers lisses, le coin d'huile entraîne l'arbre, et le centre de l'arbre se met à décrire un cercle — à précessionner — à une fréquence d'environ 0,42 à 0,48 fois la fréquence de rotation. C'est le tourbillon d'huile, oil whirl : une auto-excitation du système « arbre et film lubrifiant », pas un balourd.

Dans le spectre, vous voyez une composante stable et marquée, un peu en dessous de la moitié de la fréquence de rotation. Les masses n'ont strictement aucun effet dessus, car elle n'est pas liée à la position angulaire d'une masse. Vous pouvez ramener 1x presque à zéro sans que la vibration globale ne bouge.

Les causes du tourbillon sont mécaniques et liées au régime de fonctionnement : palier sous-chargé, jeu excessif, viscosité d'huile trop faible, température ou pression basse dans le système de graissage.

Un moment particulièrement dangereux survient quand la fréquence du tourbillon, pendant la montée en régime, rejoint la première vitesse critique du rotor. Le tourbillon accroche la résonance, sa fréquence se fige sur la critique et ne monte plus avec le régime. C'est le fouettement d'huile, oil whip. Les amplitudes grimpent vite, la machine doit être arrêtée.

Cas 3. Poulie et transmission par courroie : d'abord la géométrie et la tension

Équilibrer une poulie qui a du faux-rond, c'est perdre une journée. La transmission par courroie génère ses propres fréquences, qui ne coïncident pas avec le régime des poulies.

La fréquence de la courroie est toujours inférieure au régime (subsynchrone). Elle se calcule ainsi : f_courroie = π · D_poulie · f_poulie / L_courroie, où D_poulie est le diamètre de la poulie et L_courroie la longueur de la courroie. Les défauts de courroie (fissure, usure irrégulière, jonction collée) se manifestent à cette fréquence et à ses harmoniques ; c'est le plus souvent la deuxième harmonique, 2x courroie, qui ressort. Le brin de courroie a en plus sa propre fréquence propre et peut entrer lui-même en résonance.

Il y a un second piège. Des gorges usées, un faux-rond de montage, une poulie excentrée et une courroie trop tendue produisent une vibration sur 1x, c'est-à-dire exactement là où vous la prendriez pour un balourd. Vous posez des masses, le logiciel affiche « dans la tolérance », et une semaine plus tard la vibration revient : la courroie a continué à creuser la gorge.

Un moyen simple permet de séparer ces causes. Retirez la courroie et faites tourner le rotor par l'entraînement ou en ralentissement libre. Si l'allure de la vibration change nettement, le problème vient de la transmission.

Cas 4. Une roue qui change en cours de fonctionnement

L'équilibrage part du principe que la répartition de la masse sur le rotor est constante. Dès que la masse se met à changer, le résultat ne tient que jusqu'à la fin de l'équipe de travail.

Encrassement. Sur un extracteur de fumées, un broyeur, une vis sans fin ou un ventilateur travaillant avec une poussière humide, le produit se dépose sur la roue de manière irrégulière. La vibration monte en quelques heures. Vous avez équilibré le matin, tout est revenu le soir.

Érosion. Un flux abrasif ou la cavitation arrache le métal des pales de façon inégale. Le processus est plus lent que l'encrassement, mais il est continu, et l'équilibrage devient une opération répétée plutôt qu'une solution au problème.

Fissures. C'est le cas le plus préoccupant. Une fissure dans une pale, à son pied ou le long d'un cordon de soudure modifie la raideur du rotor, et la vibration augmente progressivement. Si vous la masquez avec des masses, la machine continue à fonctionner avec une fissure qui s'aggrave, jusqu'à la rupture de la roue.

La situation inverse ressemble à ceci : un ventilateur s'est mis à vibrer juste après un nettoyage. Là, l'équilibrage fonctionne justement vite et de façon prévisible : un nettoyage inégal a créé un vrai balourd, et 1x va dominer le spectre.

Avant d'équilibrer une roue qui travaille avec un abrasif, de la poussière ou un milieu humide, inspectez-la. Cherchez des fissures au pied des pales et le long des soudures, une usure inégale des bords, un dépôt qui se décolle, des traces de frottement contre le carter. Une roue fissurée ne doit pas être équilibrée. Équilibrer une roue encrassée ne sert à rien tant qu'elle n'est pas nettoyée complètement, et le nettoyage doit être uniforme : un nettoyage partiel crée lui-même un balourd.

Cas 5. Une méthode mal adaptée au rotor ou à la machine

Parfois la cause est bien un balourd, mais l'équilibrage ne donne quand même pas de résultat. Soit un seul plan de correction — la section où l'on pose les masses de correction — ne suffit pas au rotor, soit la machine ne tient plus sa géométrie, et tout calcul par coefficients d'influence devient peu fiable.

Un seul plan là où il en faut deux

Le balourd de moment, ce sont deux masses égales situées dans des plans différents, à 180°. Le centre de masse reste sur l'axe, le rotor est équilibré statiquement, mais en rotation il crée un moment pur. Une seule masse ne l'élimine pas : vous réduisez la vibration sur un palier et l'augmentez sur l'autre. Repère pratique selon la forme du rotor : avec un L/D (rapport de la longueur du rotor au diamètre) inférieur à 0,5, un rotor court en forme de disque s'équilibre souvent en un seul plan ; au-delà de 0,5, il en faut deux. Le signe d'erreur est évident : après une correction à un seul plan, le second palier s'est dégradé.

Fixation desserrée

Un desserrage produit un peigne d'harmoniques 1x, 2x, 3x et au-delà, des demi- et sous-harmoniques, une vibration nettement directionnelle et une phase instable. C'est justement la phase instable qui ruine l'équilibrage : le coefficient d'influence ne se répète pas. Vérifiez le serrage des boulons des pieds et des paliers, les fissures dans les pieds, l'état du scellement et de la fondation, l'usure des ajustements.

Pied mou

Un pied de la machine ne repose pas correctement sur la fondation : jeu, désaffleurement, déformation du châssis, saleté sous le pied. Au serrage du boulon, le carter se déforme, ce qui induit un désalignement et fait monter 1x et 2x. On le détecte en desserrant tour à tour le boulon de chaque pied tout en contrôlant la vibration ou le jeu, et on le corrige avec des cales calibrées. Cela doit se faire avant l'alignement des arbres et avant l'équilibrage.

Roulements usés

Un roulement détruit, avec un jeu excessif, ne maintient plus l'arbre dans une position stable. La réponse à la masse d'essai devient non linéaire, la phase dérive, la vibration revient après la correction. De plus, le défaut lui-même génère des fréquences non multiples du régime et du bruit haute fréquence. Remplacez le roulement, et équilibrez seulement après le remplacement : les coefficients d'influence changeront de toute façon.

Désalignement

Une 2x forte associée à 1x, avec une vibration axiale notable, est le signe classique d'un désalignement. Le désalignement parallèle produit surtout du 2x radial, le désalignement angulaire donne un 1x et un 2x axiaux marqués. L'équilibrage ne le corrige pas. Il faut un alignement des arbres qui tienne compte de la dilatation thermique : on règle les décalages à froid pour qu'à chaud, en régime de service, les arbres se retrouvent alignés.

Cas 6. Ce n'est tout simplement pas un balourd

Il existe une catégorie de situations où l'équilibrage ne « fonctionne pas mal » : il ne s'applique pas du tout. La question ne porte pas sur la qualité des masses, mais sur la physique de la source.

Cavitation sur une pompe

Un large piédestal dans le spectre, environ de 1 à 10 kHz, sans lignes marquées, parfois modulé par la fréquence de passage des pales BPF = z · f_rot, où z est le nombre de pales. C'est un régime de fonctionnement, pas un défaut du rotor. La solution se trouve du côté de l'hydraulique : pression à l'aspiration, position de la vanne, température et niveau du liquide, air dans le circuit. La cavitation érode en plus la roue, si bien qu'un balourd finira par apparaître, en conséquence.

Aérodynamique et décrochage de l'écoulement

Le décrochage tournant, rotating stall, produit une composante subsynchrone à 50 à 80 % de 1x, instable en fréquence. Une hausse de la fréquence de passage des pales indique un jeu inégal ou une interaction entre l'écoulement et la structure. Ici, on change le régime, pas la masse : registre, aubage directeur, jeu par rapport au carter, état du convergent d'entrée (la section rétrécie avant la roue).

Cause électrique

Une composante à 100 Hz sur un réseau à 50 Hz (2×LF, fréquence réseau doublée) indique une excentricité de l'entrefer ou un stator desserré. Des bandes latérales autour de 1x, espacées de 2 · s · LF (s le glissement, LF la fréquence réseau), trahissent des barres de rotor cassées. La vérification sur site est simple : coupez l'alimentation et observez la vibration au ralentissement libre. La composante électromagnétique disparaît instantanément, la composante mécanique décroît avec le régime.

Machines à pistons et vilebrequins

Sur un compresseur à pistons ou un moteur thermique, le spectre est par nature chargé d'harmoniques du régime. Ce sont des forces alternatives, normales pour ce type de machine. Des niveaux normaux pour un moteur thermique tomberont facilement dans les zones « mauvaises » C ou D des tableaux conçus pour les machines « rotatives ». Un vilebrequin ne s'équilibre pas sur site à partir de la vibration : il n'y a pas de plans de correction accessibles, et le 1x mesuré ne reflète pas le balourd résiduel. Ce type d'arbre s'équilibre sur une machine à équilibrer, déposé de la machine.

La marche à suivre : mesurer d'abord, décider ensuite

Tous ces cas se résument à une seule idée : la décision se prend après la mesure. Voici une séquence qui couvre la plupart des situations en une seule intervention.

  1. 01

    Inspection et fixation

    Faites le tour de la machine. Serrage des boulons des pieds et des paliers, fissures, état du châssis et du scellement, jeux, courroie et poulies, propreté de la roue, traces d'huile et de frottement. Une partie des cas se résout déjà à ce stade, sans appareil.

  2. 02

    Mesure de la vibration globale

    En mm/s RMS, dans la bande 10 à 1000 Hz, sur les paliers, dans trois directions, capteur sur fixation rigide : goujon ou aimant sur une surface propre et plane. Notez le point et la direction, pour que la mesure suivante soit comparable à celle-ci.

  3. 03

    1x, phase et spectre

    Comparez 1x à la globale. Lisez le spectre : harmoniques, demi-ordres (0,5x, 1,5x), composantes en dessous du régime, « piédestal » haute fréquence, raies réseau. Comparez les phases sur les deux paliers : cela distingue le balourd du désalignement et du balourd de moment.

  4. 04

    Vérification de la résonance

    Montée en régime et ralentissement libre avec enregistrement de l'amplitude et de la phase de 1x. Test au choc sur la machine à l'arrêt si le soupçon porte sur le châssis, le carter, la plateforme ou la tuyauterie.

  5. 05

    Décision

    Balourd : on équilibre. Désalignement : on aligne les arbres. Desserrage : on resserre et on répare. Résonance : on modifie la raideur de la structure ou le régime. Roulement : on le remplace. Hydraulique ou aérodynamique : on agit sur le régime de fonctionnement.

  6. 06

    Équilibrage et contrôle

    Si la cause est un balourd, on équilibre dans les paliers propres de la machine, au régime de service. La masse d'essai doit modifier l'amplitude de 1x de 20 à 30 % ou la phase de 20 à 30°, sinon le coefficient d'influence sera peu fiable. Vient ensuite un démarrage de contrôle et une nouvelle mesure de la vibration globale, avec un protocole avant/après.

Les chiffres et les classes cités dans le texte servent de repère de travail. Vérifiez la partie et l'édition applicables de la norme pour votre machine : l'état d'après la vibration globale s'évalue selon l'ISO 20816 (anciennement ISO 10816), la qualité de l'équilibrage selon l'ISO 21940-11 (anciennement ISO 1940-1), les rotors flexibles selon l'ISO 21940-12, les machines à pistons selon des parties séparées. Pour une réception contractuelle, fixez par écrit la partie et l'édition de la norme, les points de mesure, la bande de fréquence, le régime de fonctionnement et le type de paliers.

Sources : ISO 21940-11:2016 · ISO 20816-1:2016 · ISO 281:2007 · ISO 21940-12:2016 · ISO 13373-3:2015 · ISO 13373-5:2020 · Manuel d’utilisation Balanset-1A · Spécifications fabricant Balanset-1A

Ce qu'apporte AXILINE et ce que vous obtenez

Nous sommes des ingénieurs qui concevons et fabriquons les appareils Balanset, et qui les utilisons nous-mêmes pour équilibrer sur site. C'est pourquoi notre première action sur place n'est pas de souder des masses, mais de mesurer. Si 1x s'avère n'être qu'une faible part de la globale, ou si la phase ne se répète pas d'un démarrage à l'autre, vous le saurez tout de suite.

L'appareil Balanset-1A acquiert deux voies simultanément et affiche la vibration globale, l'amplitude et la phase de 1x, le spectre FFT, et enregistre les signaux et les spectres dans une archive pour le protocole. Le kit comprend deux accéléromètres, un capteur laser de phase et de régime, un module USB à deux voies avec préamplificateurs et CAN, un logiciel Windows.

Quand la cause est bien un balourd, nous équilibrons en un ou deux plans, nous répartissons la masse sur des positions fixes (pales ou trous), et s'il n'y a nulle part où souder, nous calculons un perçage. Nous calculons la tolérance selon les classes G, nous ajoutons des masses (équilibrage trim) si la tolérance n'est pas atteinte du premier coup, et nous conservons les coefficients d'influence pour les interventions suivantes.

Nous restons honnêtes sur le repère de résultat. Un ventilateur typique à environ 12 mm/s, dont la vibration vient réellement d'un balourd, redescend en général à 1,5 à 2 mm/s. Si le balourd ne représente qu'une faible part de la vibration globale, ce chiffre ne sera atteint ni par nous ni par personne d'autre, et nous l'écrirons dans le rapport, en indiquant où chercher ensuite.

Vous pouvez aussi acheter l'appareil : le Balanset-1A s'utilise pour l'équilibrage sur site dans les paliers propres de la machine, et comme système de mesure pour les machines à équilibrer à paliers souples. Il est accompagné d'un support-conseil, y compris l'analyse de vos spectres et de vos mesures.

Questions fréquentes

J'ai équilibré un ventilateur, la vibration a baissé de 20 % puis s'est stabilisée. Qu'est-ce que cela signifie ?

Le balourd n'était sans doute qu'une partie de la vibration. Comparez la globale à 1x après l'équilibrage : si 1x est devenue faible et que la globale a à peine changé, vous avez retiré votre part, et le reste vient d'autres causes. Regardez le 2x et la vibration axiale (désalignement), le peigne d'harmoniques à phase instable (desserrage), les composantes subsynchrones et le bruit haute fréquence (roulements, hydraulique).

Comment savoir rapidement s'il s'agit d'une résonance, sans équipement spécialisé ?

Changez le régime. Sur une machine à variateur de fréquence, parcourez la plage et surveillez l'amplitude de 1x : un pic étroit et marqué, avec un basculement de phase d'environ 180°, indique une résonance. Si le régime est fixe, relevez la vibration au ralentissement libre. Il existe aussi un indice grossier : le châssis, le carter ou la tuyauterie vibrent plusieurs fois plus fort que le palier.

La vibration a augmenté juste après le nettoyage de la roue. Faut-il équilibrer ou chercher ailleurs ?

Dans ce cas, l'équilibrage tombe justement à propos : un nettoyage inégal crée un vrai balourd, et 1x va dominer. Assurez-vous d'abord que le dépôt est retiré complètement et uniformément, et que les pales sont intactes. Équilibrer une roue qui garde des résidus d'encrassement ne sert à rien, la masse continuera à changer en fonctionnement.

Peut-on équilibrer un rotor sur paliers lisses ?

Oui, si la vibration vient bien d'un balourd et que 1x domine. Vérifiez l'absence d'une composante stable entre 0,42 et 0,48 fois la fréquence de rotation. Si elle existe, c'est un tourbillon d'huile, et les masses n'y changeront rien. Occupez-vous alors du jeu du palier, de la viscosité, de la température et de la pression de l'huile, de la charge sur le palier.

Pourquoi ne peut-on pas se contenter d'un seul plan pour économiser un démarrage d'essai ?

Si le rotor a un balourd de moment, un seul plan ne l'élimine pas : vous améliorez un palier et dégradez l'autre. Repère selon la forme : un L/D inférieur à 0,5 permet souvent de travailler en un seul plan, un L/D supérieur à 0,5 en demande deux. Un seul plan, c'est deux démarrages (initial et d'essai) ; deux plans en demandent trois. La différence n'est que d'un démarrage, mais elle est déterminante pour le résultat.

Que faites-vous si, sur place, il s'avère que l'équilibrage ne servira à rien ?

Nous mesurons la vibration globale, 1x avec sa phase, le spectre et le comportement lors d'un changement de régime, puis nous vous le disons franchement et remettons nos conclusions sur les mesures, en indiquant où chercher. Nous ne lançons pas l'équilibrage dans ce cas : il ne changerait pas la vibration globale et ne ferait que consommer votre arrêt de production.

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