Accueil · Articles sur l'équilibrage et la vibration
Configurations de rotors

Rotor en porte-à-faux et rotor entre paliers : comment la disposition des appuis change l'équilibrage

Une même turbine s'équilibre différemment selon qu'elle se trouve entre les paliers ou déportée au-delà. La disposition des appuis détermine où poser les capteurs, combien de plans de correction retenir (les sections du rotor où l'on place les masses), à quel point ces plans se gênent mutuellement, et combien de lancers vous allez consommer. Nous détaillons deux cas principaux, et un troisième qu'on confond souvent avec les deux premiers.

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

En bref : Sur un rotor entre paliers, la masse se trouve entre les deux paliers, les plans de correction aussi, la réponse des paliers se sépare facilement, et l'équilibrage converge généralement en trois lancers. Sur un rotor en porte-à-faux, la roue est déportée au-delà des deux paliers, chaque masse crée à la fois une force et un moment, l'influence croisée est forte, et le palier éloigné répond en opposition de phase, parfois plus fort que le palier proche. C'est pourquoi les rotors en porte-à-faux se voient presque toujours attribuer deux plans, avec un lancer de finition prévu à l'avance. Un arbre sur trois paliers ou plus, c'est déjà un autre problème : trois plans, une matrice 3×3 et au moins quatre lancers.

Deux questions qui règlent tout avant la masse d'essai

Le rotor ne se comporte pas comme il en a l'air. L'appareil ne voit pas le balourd, il voit la vibration des paliers, et entre la masse et les paliers s'interpose la géométrie : la distance entre la masse et chaque palier, et le signe du moment que cette masse crée. C'est pourquoi la première chose à faire sur site, c'est de regarder non pas la roue, mais les paliers.

Répondez à deux questions. Combien de paliers compte la ligne d'arbre, et de quel côté de la masse se trouvent-ils ? Où pouvez-vous physiquement fixer une masse par rapport à ces paliers ? Ensuite, tout le travail est déterminé d'avance : le nombre de plans, les points de mesure, le comportement attendu des phases et le nombre de lancers.

Entre paliers (symétrique)

La masse se trouve entre les deux paliers. C'est le cas du rotor de moteur électrique, du tambour, du cylindre de calandre, de l'arbre de broyeur ou de mulcheur, de la turbine de ventilateur à double aspiration, de la poulie entre paliers. Les plans de correction se prennent eux aussi entre les paliers.

En porte-à-faux (déporté)

La roue est déportée au-delà des deux paliers, qui restent tous deux du même côté. C'est le cas du ventilateur centrifuge à aspiration simple, de l'extracteur de fumées, de la pompe en porte-à-faux, de la meule en bout de broche, de la poulie sur l'extrémité saillante de l'arbre moteur.

Trois paliers ou plus

La ligne d'arbre comporte un palier intermédiaire : arbre composite avec roulement intermédiaire, longue vis sans fin, arbre sectionné de broyeur, groupe moteur-réducteur-machine de travail. C'est un problème à part, pas un problème à deux plans compliqué.

La configuration est déterminée par la position de la masse par rapport aux paliers, pas par la longueur du rotor. Le rapport L/D (longueur du rotor sur diamètre) n'indique que le nombre de plans, et fait l'objet d'un article séparé sur la règle L/D. Ici, il s'agit de savoir où ces plans se situeront par rapport aux paliers.

Le rotor entre paliers : une poutre simple sur deux appuis

Une masse posée entre les paliers charge les deux paliers dans le même sens. La réaction du palier proche est plus forte, celle du palier éloigné plus faible, mais leur signe est commun. D'où le principal avantage de cette configuration : la réponse des paliers est claire et facile à séparer. Déplacez la masse vers le palier 1, et sa lecture bondit plus que celle du palier 2, exactement selon la règle du levier.

Dans cette configuration, les phases des deux paliers renseignent immédiatement sur la nature du balourd. La phase du 1x est l'angle qui rattache la vibration à la fréquence de rotation au repère sur l'arbre. Des phases proches avec des amplitudes comparables signifient que la composante statique domine, et qu'une seule masse l'élimine. Un écart de phases vers 180° révèle une composante de moment, qui exige deux plans et deux masses à des angles différents.

Espacez les plans de correction le plus possible à l'intérieur du corps du rotor : près de l'extrémité côté palier 1 et près de l'extrémité côté palier 2. Le bras de levier entre les plans joue en votre faveur. Plus il est grand, plus la masse nécessaire pour compenser le même moment est faible, et plus le logiciel sépare avec assurance la contribution des deux plans.

L'influence croisée — le fait qu'une masse posée dans un plan se répercute sur les deux paliers à la fois — existe ici aussi, mais reste modérée et prévisible. L'appareil en tient compte lui-même via la matrice de coefficients d'influence ; la mécanique de ce calcul est détaillée dans l'article sur la méthode des coefficients d'influence. Bilan pratique : un rotor entre paliers tient généralement en trois lancers, plus, si nécessaire, un lancer de finition.

La répartition de la tolérance entre les deux plans de correction fait l'objet d'un traitement séparé dans l'ISO 21940-11, et la partager également n'est correct que lorsque les plans sont symétriques par rapport au centre de masse du rotor. Vérifiez la partie et l'édition applicables pour votre machine.

Sources : ISO 21940-11:2016

Le rotor en porte-à-faux : une seule masse crée à la fois une force et un moment

Déportez maintenant cette même masse au-delà des paliers. Notons L la distance entre les paliers, et a le porte-à-faux entre le palier proche et le plan de la roue. La force centrifuge F créée par la masse sur la roue donne, sur le palier proche, une réaction F·(L+a)/L, et sur le palier éloigné F·a/L, orientée en sens opposé. Le palier proche fonctionne comme le point d'appui d'un levier, le palier éloigné comme un hauban.

De cette arithmétique découlent trois choses que vous verrez à l'écran. Premièrement : sur une machine en porte-à-faux, les phases du 1x sur les deux paliers divergent d'environ 180° même pour un balourd purement statique de la roue. Sur un rotor entre paliers, un tel écart se lirait comme un signe de moment ; ici, c'est la norme de la configuration. Deuxièmement : la réaction en force du palier proche est toujours plus grande. Troisièmement, et c'est ce qui déroute le plus : la vibration en mm/s sur le palier éloigné se révèle souvent plus élevée.

Il n'y a pas de contradiction. La vibration n'est pas une force, mais une force divisée par la rigidité dynamique du palier. Le palier éloigné repose souvent sur un support plus haut ou plus souple, porte une masse plus faible, ou se trouve lui-même plus près de sa fréquence propre. Ajoutez le balancement de l'ensemble du groupe sur son châssis : si le nœud de balancement tombe entre les paliers, l'extrémité éloignée décrit un arc de plus grand rayon. C'est pourquoi les deux voies sont indispensables sur une machine en porte-à-faux, et une conclusion tirée d'un seul palier ne signifie rien.

Autre particularité du montage en porte-à-faux : le moment de flexion créé par le porte-à-faux fait osciller le support et le châssis, et la composante axiale du 1x peut être notable sur ces machines sans aucun désalignement. Appliquez ici avec prudence la règle habituelle sur la forte vibration axiale, et vérifiez-la avec les signes décrits dans l'article sur la distinction entre balourd et désalignement.

Pourquoi un rotor en porte-à-faux a presque toujours besoin de deux plans

La tentation est compréhensible : la roue est étroite, L/D est faible, donc un seul plan. Sur un montage en porte-à-faux, cette règle échoue souvent, et voici pourquoi.

Les plans de correction que vous pouvez atteindre sur la roue sont le disque avant et le disque arrière. Le centre de masse du balourd ne se trouve presque jamais exactement dans l'un des deux : les pales s'usent de façon inégale sur leur largeur, les dépôts se concentrent côté aspiration, une fissure se loge près du pied. En posant une masse uniquement sur le disque arrière, vous compensez la force mais ajoutez un moment qui n'existait pas avant vous. Le palier proche se calme, le palier éloigné augmente.

La logique inverse fonctionne aussi. Sur un ventilateur en porte-à-faux, le porte-à-faux a est souvent comparable à la distance entre paliers L, voire supérieur à elle. Donc toute masse sur la roue crée un bras de levier par rapport aux paliers, et le moment naît de lui-même, de la géométrie du montage, et non de la largeur de la roue. Un plan élimine une seule grandeur vectorielle, alors que vous en avez deux.

La conclusion pratique est simple. Si deux plans sont accessibles sur une roue en porte-à-faux, prenez les deux. Si un seul l'est, travaillez avec un seul, réduisez ce qui peut l'être, et notez honnêtement dans le protocole qu'une composante de moment subsiste. Le logiciel permet de reporter les masses correctrices vers d'autres plans accessibles, mais ce report ne créera pas de bras de levier là où il n'y en a pas.

Une convergence plus difficile : conditionnement du problème et discipline des lancers

Sur un rotor en porte-à-faux, les deux plans de correction se trouvent du même côté par rapport aux deux paliers, et la distance b qui les sépare est généralement faible par rapport au porte-à-faux a. Pour la machine, ces deux plans se ressemblent presque : une masse d'essai dans le plan avant et dans le plan arrière produit des changements de vecteurs très similaires sur les deux paliers.

Mathématiquement, c'est un système mal conditionné : la solution existe, mais une petite erreur de mesure la modifie fortement. Les deux colonnes de la matrice de coefficients d'influence sont proches l'une de l'autre, le déterminant est faible. Vous en reconnaîtrez le signe immédiatement : le logiciel donne deux masses importantes à des angles presque opposés, qui s'annulent presque et ne donnent au total qu'une petite correction. Formellement, tout est exact ; physiquement, vous accrochez à la roue un kilo superflu sous la forme de deux masses qui se neutralisent presque mutuellement.

D'où l'exigence de discipline dans les lancers. Chaque lancer d'essai fournit une colonne de la matrice, et toutes les colonnes doivent se rapporter à la même machine, dans le même état.

  1. 1

    Espacez les plans au maximum

    Le disque avant et le disque arrière de la roue, pas deux emplacements voisins sur un même disque. Chaque centimètre de b améliore le conditionnement et réduit les masses calculées.

  2. 2

    Une masse d'essai identique dans les deux plans

    La même masse, au même rayon. Vous comparez ainsi directement les colonnes et voyez vous-même à quel point les plans sont distincts.

  3. 3

    Commencez par le plan le plus proche des paliers

    Il donne une réponse plus forte et plus nette. Vérifiez le critère de validité du lancer d'essai : une variation de l'amplitude du 1x d'au moins 20 à 30 %, ou de la phase d'au moins 20 à 30°, sur au moins un palier.

  4. 4

    Entre les lancers, ne changez rien d'autre que la masse

    Le régime, la position et l'orientation des capteurs, le repère du tachymètre, le registre, la température des paliers. Déplacez un capteur après le premier lancer d'essai, et la matrice se retrouve construite à partir de deux machines différentes.

  5. 5

    Deux colonnes presque identiques : changez de stratégie

    Éliminez d'abord la composante statique avec des masses égales au même angle dans les deux plans, puis, séparément, le moment, avec des masses égales à des angles opposés. Cette démarche en deux temps résiste mieux à l'erreur qu'une résolution directe de la matrice.

  6. 6

    Prévoyez un lancer de finition à l'avance

    Sur une machine en porte-à-faux, un cycle d'équilibrage de finition (trim, un ajustement par petites masses à partir des coefficients déjà connus) est la norme, pas le signe d'une erreur. Quatre finitions d'affilée, en revanche, deviennent un diagnostic en soi : cherchez une résonance, un desserrage de fixation, ou une masse instable sur la roue.

Examinez le lancer de contrôle sur les deux paliers, pas seulement sur celui par lequel vous avez commencé. Sur un rotor en porte-à-faux, un résultat normal se traduit par une baisse simultanée sur les deux paliers.

Tableau : capteurs, plans et influence croisée

Dans toutes les configurations, posez les capteurs sur les paliers, au plus près possible du roulement, avec une fixation rigide, et dans la même direction d'un lancer à l'autre. Évaluez l'état général de la machine en mm/s RMS selon la partie applicable de l'ISO 20816 : les normes pour les mesures sur parties fixes sont écrites précisément pour cela.

Configuration du rotorOù poser les capteursOù placer les plans de correctionCe qu'il faut attendre de l'influence croisée
Entre paliers symétrique (rotor de moteur, tambour, cylindre)Un capteur par palier, en direction horizontale-radialeAux extrémités du corps, aussi éloignés que possible l'un de l'autre, entre les paliersModérée et prévisible. Phases des paliers proches pour un balourd statique, divergentes vers 180° pour un balourd de moment
Entre paliers avec masse décalée vers un palierIdem, les deux paliers obligatoirementAux extrémités du corps ; le plan proche donnera une réponse nettement plus forteAsymétrique : le plan proche pèse fortement sur son palier, le plan éloigné influe plus faiblement. La matrice reste distincte
En porte-à-faux, roue étroite (ventilateur à aspiration simple)Les deux paliers, tous deux du même côté de la roue. Vérifiez en plus la direction axialeDisque avant et disque arrière de la roue, espacés au maximum l'un de l'autreForte. Les phases des paliers divergent d'environ 180° dès un balourd statique, le palier éloigné se lit parfois plus haut que le proche
En porte-à-faux, roue large ou deux disquesLes deux paliers plus la direction axiale sur le palier procheLes deux disques de la roue, de préférence au même rayon de correctionForte, mais les plans se distinguent mieux grâce à un b plus grand. Le calcul à deux plans converge généralement
Poulie ou volant sur l'extrémité saillante de l'arbre moteurPaliers du moteur, le plus proche obligatoirement ; en cas de transmission par courroie, mesure aussi sur l'organe entraînéCorps de la poulie, plus rarement trous d'équilibrage prévus d'origine. Souvent un seul plan accessibleForte si la poulie est étroite. Le moment subsiste ; consignez-le dans le protocole
Trois paliers ou plus, arbre composite ou sectionnéAvec un appareil deux voies, choisissez les deux paliers au 1x le plus élevé, vérifiez le troisième par un lancer de contrôleTrois plans ou plus : un par sectionInfluence mutuelle sur tous les paliers à la fois. Matrice 3×3 ou 4×4, l'algorithme à deux plans ne s'applique pas

Sources : ISO 20816-1:2016

Trois paliers ou plus : pourquoi c'est un problème à part

Le schéma à deux plans repose sur le modèle du rotor rigide sur deux paliers. L'apparition d'un troisième palier brise ce modèle sur deux fronts à la fois.

Premièrement : le système devient statiquement indéterminé. Cela signifie que les réactions des paliers dépendent non seulement du balourd, mais aussi de la façon dont le palier intermédiaire est réglé en hauteur et de la coaxialité des sections. Relevez le roulement intermédiaire de quelques dixièmes de millimètre, et la répartition des charges change en même temps que les coefficients d'influence. C'est pourquoi, sur une machine à plusieurs paliers, la géométrie, la coaxialité et la patte molle (un appui de la machine qui ne repose pas bien sur le châssis) se corrigent avant l'équilibrage, pas après.

Deuxièmement : la dimension du problème change. Un arbre sur trois paliers s'équilibre dans trois plans, et il faut résoudre un système de trois équations à trois inconnues à partir des coefficients d'influence des trois paliers. Le premier lancer donne les vecteurs initiaux sur tous les paliers, puis un lancer d'essai par plan. Quatre lancers au minimum pour trois plans, cinq pour quatre plans. Chaque lancer d'essai ne fournit pas un seul chiffre, mais une colonne entière de la matrice : vous posez une masse dans un plan et relevez la réaction de tous les paliers à la fois.

Un appareil deux voies résout le problème à deux plans. Sur un arbre à trois paliers, il y a deux voies honnêtes. Soit vous installez un système de mesure avec le nombre de voies nécessaire et un algorithme à trois ou quatre plans, soit vous découpez le problème par section, travaillez avec deux voies successivement, et vérifiez le résultat par un lancer de contrôle sur tous les paliers. La seconde voie fonctionne, mais la répétabilité baisse, et il faut le préciser avant le début des travaux.

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

Identifiez votre configuration en une minute, en regardant la machine

Ni plan ni fiche technique ne sont nécessaires pour cela. Suivez du regard la ligne d'arbre depuis l'accouplement ou la poulie jusqu'à la roue, et comptez les paliers.

Ces trois valeurs se lisent comme un pronostic. Le rapport a/L indique l'intensité attendue du moment : plus le porte-à-faux est grand, plus l'opposition de phase entre paliers sera marquée. Le rapport b/L indique la capacité du logiciel à bien séparer les deux plans : un b faible signifie des masses importantes, une sensibilité à l'erreur, et probablement un lancer de finition.

Ce que cela change en pratique et comment AXILINE peut aider

La disposition des appuis détermine non seulement la méthode, mais aussi la planification de l'intervention. Un rotor entre paliers avec deux plans accessibles se règle généralement en trois lancers. Un ventilateur en porte-à-faux à roue étroite exige les trois mêmes lancers plus un de finition, et presque toujours deux plans. Un arbre à paliers multiples exige d'abord une décision sur le nombre de voies et de plans, qu'il vaut mieux prendre avant le déplacement plutôt que sur site.

L'outil qu'exige ce problème est un appareil deux voies avec phase. Le Balanset-1A mesure les deux paliers simultanément avec deux accéléromètres, prend la phase de référence avec un capteur laser sur repère réfléchissant, et calcule l'équilibrage à un ou deux plans par la méthode des coefficients d'influence, c'est-à-dire qu'il tient compte lui-même de l'influence croisée. Sur les machines en porte-à-faux, plusieurs autres fonctions sont utiles : le mode positions fixes par pale ou par trou, le calcul de perçage, le report des masses vers d'autres plans, l'équilibrage de finition (trim) à partir des coefficients déjà obtenus, le diagramme polaire et l'archive des protocoles. Pour l'intégration dans des bancs et des machines, il existe une version Balanset-1A OEM sans mallette.

Ce sont des personnes qui utilisent l'appareil, et cela se voit sur les rotors en porte-à-faux : là où l'influence croisée est forte, la décision sur le nombre de plans et l'ordre des lancers coûte plus cher que la vitesse de calcul. Les ingénieurs d'AXILINE conçoivent et fabriquent les appareils Balanset et les utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site. Envoyez-nous le type de machine, le régime, des photos de l'ensemble sous les deux angles et les trois valeurs L, a et b, et nous analyserons votre configuration pour vous proposer un ordre de travail. Si vous préférez le faire vous-même, un accompagnement-conseil sur l'appareil et la méthode reste disponible.

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

Questions fréquentes

Comment savoir si mon rotor est en porte-à-faux ou entre paliers, quand la roue est fermée par un carter ?

Comptez les paliers, ne regardez pas la roue. Si les deux paliers se trouvent du même côté du carter, le rotor est en porte-à-faux. La tubulure aide aussi : une aspiration à entrée unique signifie presque toujours un montage en porte-à-faux, une aspiration à double entrée un montage entre paliers. Si la roue est montée directement sur l'arbre du moteur, le montage est en porte-à-faux, sur les paliers du moteur.

Peut-on équilibrer un ventilateur en porte-à-faux dans un seul plan ?

Parfois oui, et c'est une démarche légitime quand la roue est étroite, le régime peu élevé, et le second plan inaccessible. Il n'y a qu'un seul critère : après correction, la vibration a baissé sur les deux paliers, et les deux atteignent l'objectif. Si le palier proche s'est calmé alors que le palier éloigné est resté stable ou a augmenté, vous êtes tombé sur une composante de moment, et un seul plan ne l'éliminera pas.

Pourquoi la vibration sur le palier éloigné a-t-elle augmenté après la pose d'une masse sur le disque arrière ?

Vous avez compensé la force et ajouté un moment. Le plan où vous avez travaillé ne coïncide pas avec le plan du centre de masse du balourd, et le porte-à-faux de la roue transforme cet écart en bras de levier. Sur un montage en porte-à-faux, le palier éloigné répond au moment en opposition de phase, d'où la hausse. Solution : passer à deux plans, ou répartir la masse entre le disque avant et le disque arrière.

Combien de lancers demande un rotor en porte-à-faux ?

Trois au minimum : l'initial et deux essais, un par plan. En pratique, prévoyez-en quatre ou cinq, car un cycle de finition supplémentaire est courant sur un montage en porte-à-faux. Ce qui consomme du temps, ce ne sont pas les calculs, mais le ralentissement (l'arrêt libre de la machine), les trappes et les protections ; un article séparé détaille le nombre de lancers et la durée des travaux.

Faut-il un appareil trois voies pour un arbre sur trois paliers ?

Pour résoudre honnêtement un problème à trois plans, il faut les réactions des trois paliers et un algorithme sur une matrice 3×3, donc un nombre de voies correspondant. Avec un appareil deux voies, on découpe le problème par section et on vérifie le résultat par un lancer de contrôle sur tous les paliers. Cela se pratique, mais la répétabilité est plus faible, et il faut le dire au client à l'avance.

Où poser les capteurs si, sur une machine en porte-à-faux, un seul palier est accessible ?

Posez-le sur celui qui est accessible, et déplacez la seconde voie vers le point le plus rigide de ce même palier, dans une autre direction, en travaillant dans un seul plan. Évaluez le résultat avec prudence : sans le second palier, vous ne voyez pas la composante de moment et vous ne pouvez pas affirmer qu'elle a diminué. Consignez cette limite dans le protocole, avec sa raison.

Contenu associé

Vitesse critique et rotors flexibles : pourquoi une correction faite à une vitesse ne fonctionne pas à une autre

La vitesse critique est le régime auquel la fréquence de rotation coïncide avec une fréquence propre de flexion du rotor lui-même : l'arbre se déforme en arc, la vibration à la composante 1x s'envole, la phase bascule d'environ 180°. En dessous de la première vitesse critique, le rotor est considéré comme rigide, et une correction en un ou deux plans fonctionne à n'importe quel régime. Au-dessus, il se comporte de façon flexible : la forme de la flèche dépend de la vitesse, si bien que des masses trouvées à une vitesse peuvent augmenter la vibration à une autre. Pour de tels rotors, on applique un équilibrage modal et un équilibrage à plusieurs vitesses, et non le schéma habituel à deux plans.

Ouvrir la page

Comment distinguer un balourd d'un désalignement : signes, phase et bon ordre des opérations

Regardez quatre choses à la fois : le rapport entre 1x et 2x (la vibration à la fréquence de rotation et à sa fréquence double), la vibration axiale, la phase et le comportement à l'échauffement. Le balourd donne un 1x dominant, un spectre propre, une composante axiale faible et un écart d'environ 90° entre horizontale et verticale sur un même palier. Le désalignement donne un 2x marqué, une forte vibration axiale, un déphasage d'environ 180° de part et d'autre de l'accouplement dans le sens axial, et un niveau qui dérive à mesure que la machine chauffe. Si les signes indiquent un désalignement, il ne faut pas équilibrer : vous introduiriez un vrai balourd en compensant une force qui n'est pas la sienne, et après l'alignement des arbres, la vibration deviendrait plus forte qu'avant.

Ouvrir la page

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.

Ouvrir la page

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.

Envoyer une demande WhatsApp Tarifs