Trois tolérances en équilibrage : ce que « dans la norme » veut dire réellement

Le logiciel a écrit « dans la tolérance », et le service fiabilité du client dit que la machine vibre au-delà de la norme ISO. Les deux affirmations peuvent être vraies en même temps, parce qu'il s'agit de grandeurs différentes. Voici les trois tolérances qu'on désigne par un seul mot, et ce qu'il faut inscrire dans le protocole.

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

Trois tolérances désignées par un seul mot

Un ventilateur s'est mis à vibrer après le nettoyage de la roue. Vous arrivez, posez les capteurs sur les paliers, équilibrez en deux plans, le logiciel indique « dans la tolérance ». Une semaine plus tard arrive un courrier : vibration au-dessus de la norme ISO, reprenez le travail. Personne ne ment. Vous parliez simplement de deux tolérances différentes.

Ces trois grandeurs ont des unités différentes, des points de mesure différents et des normes différentes. Les mélanger dans une même phrase revient à discuter de rien du tout.

Une ligne de ce tableau ne remplace pas les deux autres. « Dans la tolérance » sur 1x ne veut pas dire zone A, et la zone A ne veut pas dire classe G 6,3.

Tolérance n°1 : la 1x résiduelle cible dans le logiciel de l'appareil

Quand vous créez un nouveau rotor dans l'archive du Balanset-1A, le logiciel demande deux tolérances : sur la vibration et sur le balourd résiduel. Le premier champ, c'est la tolérance n°1. C'est votre propre valeur cible pour la composante synchrone résiduelle, en mm/s.

L'appareil ne compare à ce chiffre que 1x. Pas la vibration globale, pas le spectre, pas les harmoniques. Seulement l'amplitude à la fréquence de rotation, celle où loge le balourd.

D'où une conséquence directe. C'est vous qui fixez le chiffre. Réglez 4,5 mm/s, et le logiciel annoncera « dans la tolérance » à 4,4. Réglez 1,8, et il faudra faire un trim — ajouter de petites masses aux masses déjà posées. Fixez une valeur liée à une exigence réelle sur la machine, pas celle qu'il est commode d'atteindre en deux démarrages.

Repère pratique : prenez la tolérance n°1 à partir de la zone où vous vous êtes engagé à ramener la machine selon l'ISO 20816, et gardez une marge. Si l'objectif sur la globale est de 2,8 mm/s, une 1x cible d'environ 1,5 mm/s laisse de la place aux autres sources.

« Dans la tolérance » dans le logiciel signifie exactement une chose : la 1x résiduelle est inférieure au chiffre que vous avez saisi. Cela ne confirme ni une zone selon l'ISO 20816, ni une classe G selon l'ISO 21940-11.

Tolérance n°2 : la vibration globale selon l'ISO 20816

Le client et le responsable maintenance s'intéressent à autre chose : comment vibre la machine dans son ensemble. C'est l'objet de l'ISO 20816 (auparavant ISO 10816). La norme décrit l'évaluation de la vibration large bande (sur toute la bande de fréquences à la fois) sur les parties fixes, c'est-à-dire les corps de palier et les appuis, pas sur l'arbre.

Trois éléments de cette évaluation sont fixés, et on ne les change pas à sa convenance.

• Paramètre : vitesse vibratoire, valeur efficace (RMS), en mm/s.
• Bande de fréquences : 10 à 1000 Hz pour les machines d'usage général. Une bande plus étroite ou plus large, et les chiffres cessent d'être comparables.
• Point et direction : corps de palier ou appui de palier, capteur sur une fixation rigide (goujon ou magnet sur une surface propre), direction radiale, identique d'une mesure à l'autre.
• Régime : vitesse de service et charge de service établies.

Les chiffres du tableau sont donnés en mm/s RMS pour la bande 10 à 1000 Hz et proviennent de la classification autrefois en vigueur, l'ISO 10816-3. Utilisez-les comme repère de travail. Avant une réception contractuelle, ouvrez la partie applicable de l'ISO 20816 dans son édition en vigueur et vérifiez le domaine d'application : l'ISO 20816-3 vise les machines industrielles de plus de 15 kW entre 120 et 30 000 tr/min, et comporte des exceptions selon le type de machine. Dans la norme elle-même, la distinction par type d'assise est plus fine que dans ce tableau simplifié. Pour les petits ventilateurs, les vis sans fin, les broyeurs forestiers et les groupes à transmission par courroie, vérifiez l'applicabilité séparément.

Sources : ISO 20816-1:2016

Assise rigide ou souple : la ligne qu'on confond le plus souvent

Les deux dernières lignes du tableau ne diffèrent que par un mot, et les chiffres varient du simple au double. C'est précisément là que les erreurs sur internet sont constantes.

La logique est la suivante. Une assise souple (déformable) se déforme elle-même à la fréquence de rotation et absorbe une partie de l'énergie vibratoire. Le corps de palier bouge alors plus visiblement, mais la charge dynamique sur le roulement lui-même se trouve réduite. Une assise rigide se comporte à l'inverse : le corps bouge à peine, et l'effort passe intégralement dans le roulement et la fondation. C'est pourquoi la norme pour une assise souple est plus élevée, pas plus basse.

• Repère formel : comparez la fréquence de rotation à la première fréquence propre du système dans la direction de mesure. Au-dessus du régime, l'assise est rigide ; en dessous, elle est souple.
• Vérification sur site : relevez la vibration sur le corps de palier et, juste à côté, sur le châssis ou la fondation. Si le châssis vibre autant que le corps de palier, l'assise se comporte comme une assise souple.
• Vérifiez aussi séparément la « patte molle » et le serrage des ancrages. Des fixations desserrées transforment une assise formellement rigide en assise souple, sans pour autant assouplir la tolérance : c'est un défaut, pas un choix de conception.

Si, dans un tableau trouvé quelque part, la norme pour une assise souple s'avère plus stricte que pour une assise rigide, ce tableau est erroné. Ne signez pas de protocole sur cette base, et ne l'intégrez pas dans un cahier des charges.

Tolérance n°3 : le balourd résiduel et les classes G selon l'ISO 21940-11

La troisième tolérance ne concerne pas la vibration du corps de palier. Elle concerne le rotor lui-même : combien de masse déséquilibrée y subsiste après l'intervention. Unités : g·mm pour tout le rotor, et g·mm/kg en valeur spécifique, c'est-à-dire par kilogramme de masse du rotor.

Cette tolérance est fixée par la classe de qualité d'équilibrage G selon l'ISO 21940-11 (auparavant ISO 1940-1). Le nombre dans la désignation de la classe est égal au produit du balourd spécifique admissible par la vitesse angulaire, exprimé en mm/s. D'où les formules de travail pour un rotor en état rigide : tolérance spécifique e_per = G / ω, tolérance totale U_per = 1000 · G · M / ω en g·mm, où M est en kilogrammes et ω en rad/s.

Calculons sur un exemple type. Roue de ventilateur de 80 kg, 1450 tr/min, classe G 6,3, rayon de pose des masses de 300 mm. Vitesse angulaire ω = 2π · 1450 / 60 ≈ 152 rad/s. Tolérance totale U_per = 1000 · 6,3 · 80 / 152 ≈ 3300 g·mm. Pour un rotor symétrique entre appuis, on la répartit par moitié : environ 1650 g·mm par plan. À un rayon de 300 mm, cela représente environ 5,5 g de masse déséquilibrée résiduelle sur chaque plan.

Le Balanset-1A calcule ce champ lui-même. Vous saisissez la masse du rotor, le régime, le rayon de correction et la classe G, le logiciel donne la tolérance en g·mm, puis affiche, après le démarrage de contrôle, le balourd résiduel obtenu. Ce chiffre constitue la troisième ligne du protocole.

• G 16 : arbres de transmission, broyeurs, machines agricoles, entraînements aux exigences modestes.
• G 6,3 : ventilateurs, pompes, roues, rouets, vis sans fin, poulies, moteurs électriques standard. La classe la plus fréquente en intervention sur site.
• G 2,5 : turbines et compresseurs de milieu de gamme, broches de machines-outils, moteurs électriques à usage spécial.
• G 1 : broches de machines-outils, meules, entraînements de haute précision.
• G 0,4 : broches de précision et arbres de meulage.

Prenez la correspondance entre classe et type de machine, ainsi que la répartition de la tolérance entre les plans, dans l'édition applicable de l'ISO 21940-11 et dans la documentation du rotor. Les formules ci-dessus valent pour un rotor en état rigide. Si le régime de service est proche de la première vitesse critique (le régime auquel l'arbre entre lui-même en résonance) ou au-delà, le rotor se comporte comme flexible (souple), et le schéma à un ou deux plans ne décrit plus son comportement. Un tel cas s'évalue à partir d'autres documents.

Sources : ISO 21940-11:2016

Comment couvrir les trois tolérances en une seule intervention

1. 01

   Relevez le point de référence

   Avant toute masse, mesurez la vibration globale et 1x sur les deux paliers, en directions radiale et axiale. Notez le régime et les conditions de fonctionnement. Enregistrez le spectre. C'est votre point de départ selon l'ISO 20816, et en même temps une vérification qu'équilibrer a un sens.

2. 02

   Vérifiez l'hypothèse du balourd

   Comparez 1x à la globale. Le balourd donne un pic net et dominant à la fréquence de rotation, avec une phase qui se répète. Un 2x marqué pointe plus souvent vers un désalignement ou un desserrage, qui se traitent par l'alignement des arbres et les fixations. De nombreuses harmoniques avec un plancher de bruit relevé signalent des jeux, des frottements, des fissures. Des pics haute fréquence non multiples du régime concernent en général les roulements.

3. 03

   Fixez les deux tolérances dans l'archive

   Saisissez la 1x résiduelle cible en mm/s et la tolérance sur le balourd résiduel en g·mm. Calculez la seconde à partir de la classe G, de la masse du rotor et du régime. Les deux chiffres partiront dans le protocole avec le résultat.

4. 04

   Équilibrez

   Démarrage 0, masse d'essai sur le plan 1, pour deux plans une masse d'essai sur le plan 2, correction, démarrage de contrôle. 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. L'appareil indique si la masse convenait.

5. 05

   Vérifiez le résultat sur les trois tolérances séparément

   1x résiduelle contre la valeur cible. Vibration globale contre les zones de l'ISO 20816, aux mêmes points et dans la même direction qu'avant l'intervention. Balourd résiduel en g·mm contre le U_per calculé. Trois lignes, trois conclusions.

Quand on ne peut pas atteindre la zone A ou B

L'équilibrage ne réduit que la composante synchrone. Si sa contribution à la vibration globale est faible, le chiffre global bougera à peine, quel que soit le nombre de masses posées. Voici les cas où la méthode ne fonctionne pas, et ce qu'il faut faire à la place.

• Globale à 9 mm/s, et 1x seulement à 2 mm/s. L'équilibrage réduira une partie de ces deux chiffres. La cause est ailleurs : désalignement, fixations desserrées, roulements, frottements. Il faut un diagnostic vibratoire et une réparation mécanique.
• Résonance. Régime de service proche de la fréquence propre du rotor, des appuis ou du châssis. L'amplitude saute, la phase de 1x dérive, le résultat ne tient pas d'un démarrage à l'autre. D'abord la rigidité et les fixations, puis, si nécessaire, un changement de régime de service ou une refonte des appuis.
• Composante aérodynamique ou électromagnétique. Cette force croît proportionnellement à la vitesse angulaire, tandis que la force centrifuge de la masse de correction croît avec son carré. La compensation ne fonctionne qu'au régime d'équilibrage précis, un résidu apparaît à d'autres régimes. Les roues étroites de ventilateurs se comportent ainsi régulièrement.
• Géométrie et faux-rond. Ovalisation des portées d'arbre, faux-rond d'ajustement, poulie voilée : ils donnent une vibration exactement à la fréquence de rotation, mais une masse ne la supprime pas.
• Ajustement usé ou jeu. Le rotor flotte dans le palier, le coefficient d'influence change d'un démarrage à l'autre, le résultat n'est pas reproductible. Réparez d'abord l'ajustement.

Quand le balourd domine réellement, le tableau s'inverse. Situation typique : un ventilateur autour de 12 mm/s globale, dont l'essentiel loge dans 1x. Après un équilibrage en deux plans, il descend à environ 1,5–2 mm/s, c'est-à-dire de la zone D à la zone A ou B. C'est un repère pour comprendre l'ordre de grandeur, pas une promesse : le résultat dépend de ce qui fait réellement du bruit dans votre machine.

Le protocole, et ce qu'AXILINE peut faire

Ces trois tolérances, nous les couvrons lors de l'intervention. AXILINE vient sur la machine, relève la vibration sur les paliers, sépare 1x de la globale, montre le spectre et dit franchement si l'équilibrage aidera ou non. Si oui, nous équilibrons le rotor dans ses propres paliers, en un ou deux plans, et remettons un protocole avec les trois lignes. Sinon, vous recevez un diagnostic précisant ce qu'il faut réparer avant d'équilibrer.

Ce sont des ingénieurs qui conçoivent et fabriquent les appareils Balanset et les utilisent eux-mêmes sur site. Si vous voulez calculer vous-même les tolérances par classe G, le Balanset-1A peut s'acheter : deux capteurs de vibration, un capteur de phase laser, un module USB à deux voies et un logiciel pour Windows qui tient l'archive et imprime les protocoles. L'accompagnement reste alors de notre côté.

Écrivez-nous quelle machine vous préoccupe, quel régime et quels chiffres vous observez déjà. Cela suffit en général pour dire par téléphone laquelle des trois tolérances pose problème.

• Partie et édition de la norme retenues pour la réception (par exemple ISO 20816-3, avec l'année précisée).
• Points de mesure et directions, avec un schéma ou une photo de l'installation des capteurs.
• Paramètre et bande : mm/s RMS, 10 à 1000 Hz.
• Régime de la machine à la mesure : vitesse, charge, température.
• Type d'assise : rigide ou souple, avec justification du choix de ligne dans le tableau.
• Classe G, masse du rotor, rayon de correction, U_per calculé et balourd résiduel obtenu en g·mm.
• 1x résiduelle cible et obtenue, en mm/s.
• Valeurs avant et après intervention, pour que la tendance soit visible, pas seulement le chiffre final.

Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016

Questions fréquentes

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