Équilibrage du broyeur à marteaux sur site : jeu de marteaux, disques du rotor, masses soudées

Vous avez posé un nouveau jeu de marteaux, démarré le broyeur, et le bâti s'est mis à onduler lentement, tandis que la rambarde de la passerelle de service se mettait à trembler. Sur une machine à marteaux, c'est presque toujours une histoire de masse. Les marteaux sont suspendus librement sur leurs axes, la force centrifuge les amène tous à la même position radiale, et le moindre déséquilibre de masse entre axes opposés se transforme en une force que les deux roulements ressentent. Nous remettons ce type de rotor en état directement dans ses paliers, sans démontage, mais nous ne commençons pas par les masses : nous commençons par la balance.

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

Symptômes : comment cela se manifeste spécifiquement sur une machine à marteaux

Un broyeur à marteaux se dérègle rarement de façon progressive. Le niveau saute par palier, et il y a presque toujours un événement auquel ce palier est lié : changement ou retournement du jeu de marteaux, morceau de métal tombé dans l'alimentation, marteau cassé, réparation d'un palier. Rappelez-vous la dernière intervention faite sur la machine, et la moitié du diagnostic est déjà faite.

Le second signe propre à cette construction, c'est qu'un rotor lourd fait osciller tout ce qui l'entoure. Vous n'entendez pas un tintement, mais un grondement grave une fois par tour, vous le sentez à travers le caillebotis, vous voyez le châssis et les parois du corps bouger. Un marteau, avec sa fixation, se trouve à un rayon de 300 à 500 mm, si bien que même quelques centaines de grammes de masse en trop produisent, au régime de travail, une force sensible.

• La vibration a augmenté le jour même où les marteaux ont été changés ou retournés.
• Le grondement est grave et régulier, une fois par tour, et il est le même à vide que sous charge de matière.
• Pendant la décélération, longue pour un tel rotor, le grondement diminue avec le régime, mais s'amplifie brusquement dans une plage étroite.
• Après un travail sur une matière humide ou souillée, le niveau a dérivé vers le haut, puis est partiellement redescendu après le nettoyage du rotor.
• Les paliers chauffent plus que d'habitude, la graisse est expulsée par les joints.
• Un nouveau bruit de nature percutante est apparu : cela ressemble à un marteau qui frotte contre le blindage ou contre la grille.
• La rambarde de la passerelle et les conduits d'aspiration vibrent, les ancrages et les boulons du corps se sont desserrés.

Un chiffre utile avant d'appeler : la vibration globale en mm/s RMS (valeur efficace — le mode de mesure standard de tout vibromètre) sur chaque palier, en direction horizontale-radiale, relevée à vide. Si vous avez conservé une mesure antérieure au changement du jeu, joignez-la aussi. La différence entre « avant » et « après » vaut plus que n'importe quelle description en mots.

Le rotor du broyeur à marteaux : disques, axes, marteaux, et l'origine du balourd

Le rotor de cette machine n'est pas une pièce coulée, mais un assemblage. Sur l'arbre est monté un ensemble de disques, séparés par des entretoises ; deux, quatre ou six axes traversent tous les disques, et sur ces axes sont suspendus librement des marteaux, espacés le long de l'axe par des entretoises. L'ensemble est serré par ses extrémités, et les disques d'extrémité sont en général les plus épais. Ce sont précisément eux qui deviennent ensuite les plans de correction — les sections du rotor où l'on pose les masses de correction.

La suspension libre des marteaux confère une particularité importante pour l'équilibrage. Au régime de travail, la force centrifuge amène tous les marteaux à la même position radiale, et chacun agit comme une masse à un rayon connu et identique. Le balourd dû à un écart de masse peut ici se calculer de façon presque arithmétique. Et cette même particularité rend la construction impitoyable envers toute hétérogénéité dans le jeu.

Une autre source de vibration ne se trouve pas sur le rotor. À l'intérieur, la machine à marteaux est protégée par des blindages et un revêtement. Le blindage ne tourne pas et ne participe pas au balourd, mais son usure augmente le jeu avec les marteaux, et une plaque qui se détache modifie la rigidité du corps et ajoute une composante d'impact facile à confondre avec un balourd.

• Dispersion des masses au sein du jeu de marteaux. La tolérance de fonderie ou de forge n'a jamais été abolie, et un écart existe toujours au sein d'un jeu neuf.
• Usure inégale. La matière est répartie de façon irrégulière dans la chambre, les marteaux des différents axes s'usent différemment, et au fil de la durée de vie du jeu, l'écart atteint des valeurs notables.
• Perte ou casse d'un marteau. Il ne s'agit plus alors d'une dispersion, mais de la masse entière d'une pièce disparue d'un côté du rotor.
• Adhérence de matière. Un produit humide, argileux, résineux ou gras se dépose dans les cavités entre les disques et sur les axes, puis se détache par morceaux à un moment quelconque.
• Usure asymétrique des disques eux-mêmes et des entretoises, en particulier sur une matière abrasive.
• Remontage négligé après une réparation : positions inversées, entretoises différentes, remplacement d'un seul marteau au lieu d'une paire, axe tordu.
• Rechargement des arêtes de travail. On a rechargé davantage d'un côté que de l'autre, et l'on obtient un balourd sans raison apparente.

Le balourd d'une machine à marteaux est une conséquence de l'exploitation, pas un défaut de fabrication. Il reviendra à chaque changement de jeu, c'est pourquoi nous conservons les coefficients d'influence de votre rotor — la réponse mesurée de la machine à une masse d'essai : la fois suivante, le calcul se fait à partir d'eux, sans démarrages d'essai. Ce que sont ces coefficients est détaillé dans notre article sur la méthode des coefficients d'influence.

D'abord la balance, ensuite les masses : répartition des marteaux par masse

C'est ce qui distingue le plus une machine à marteaux d'un ventilateur. Sur un ventilateur, il n'y a rien à répartir, il n'existe que des masses. Ici c'est l'inverse : vous éliminez l'essentiel du balourd par un tri, avant tout appareil, et gratuitement.

La règle est simple. Pesez chaque marteau au gramme près, notez les masses, répartissez les marteaux en groupes. Disposez ensuite les groupes de façon à ce que les sommes de masse coïncident sur trois plans à la fois : entre axes diamétralement opposés, sur chaque axe par rapport à son milieu, et entre la moitié gauche et la moitié droite de l'ensemble le long de l'arbre. Le premier point élimine le balourd statique (le rotor cesse de tirer d'un côté), les deux suivants éliminent le balourd de couple (un déséquilibre le long de la longueur qui fait osciller le rotor par ses extrémités).

Les marteaux doivent être changés par paires et par groupes entiers. Un seul marteau neuf dans un jeu usé produit à coup sûr un saut de vibration : une pièce neuve est plus lourde qu'une pièce usée de plusieurs dizaines, parfois plusieurs centaines de grammes.

• Pesez tous les marteaux du jeu, y compris ceux qui restent en service après un retournement.
• Triez-les par masse et constituez des groupes de masse totale identique pour chaque axe.
• Disposez les groupes de façon à ce que les positions diamétralement opposées s'équilibrent mutuellement.
• Vérifiez la symétrie le long de l'arbre : la moitié droite et la moitié gauche de l'ensemble doivent avoir la même masse.
• Utilisez des entretoises identiques et une fixation d'axe identique ; tenez compte aussi de leur masse.
• Retournez les marteaux pour travailler avec une arête neuve sur tout le jeu à la fois, pas de façon sélective.
• Notez le schéma de répartition. Il vous fera gagner une demi-journée lors de la prochaine intervention.

Et maintenant la partie honnête. Si le jeu est composé avec soin du point de vue de la masse, et que le rotor est propre et intact, l'équilibrage n'est souvent pas nécessaire du tout : la machine rentre d'elle-même dans la zone de fonctionnement continu admissible. Nous ne le cachons pas, et nous le disons dès la première mesure. Des masses sont nécessaires là où, après une répartition correcte, la composante synchrone 1x (les oscillations à la fréquence de rotation du rotor) reste dominante dans la vibration : dispersion résiduelle des masses, usure des disques, ajustement de l'ensemble sur l'arbre, balourd propre de l'arbre. Nous prenons la classe de qualité et les limites de zones dans les parties applicables de l'ISO 21940-11 et de l'ISO 20816, en précisant l'édition, les points de mesure et le régime. La classe G est la tolérance sur le balourd résiduel : plus le chiffre après le G est petit, plus l'exigence est stricte.

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

Ce que nous vérifions avant les masses, et pourquoi nous regardons le signal temporel

Un broyeur à marteaux est une machine à percussion, et dans le spectre (la décomposition de la vibration par fréquences), sa vibration paraît confuse. Les impacts produisent des pics à large bande qui s'étalent sur toutes les fréquences et relèvent tout le plancher de bruit. Sur un simple spectre, vous risquez de prendre facilement ce bruit pour un défaut de roulement, ou au contraire de passer à côté d'un défaut réel.

C'est pourquoi nous regardons toujours ici le signal temporel à côté du spectre. Le balourd s'y présente comme une sinusoïde pure, un cycle par tour, d'amplitude régulière. Un desserrage, un marteau qui frotte contre le blindage, une fissure, un déplacement de l'ensemble produisent des pics périodiques superposés à cette sinusoïde, visibles immédiatement à l'œil. Nous comparons en plus la vibration globale à la composante synchrone 1x : l'équilibrage ne réduit que la 1x, le reste se traite autrement.

La mesure se fait à vide. Sous charge de matière, une composante aléatoire due à l'alimentation apparaît dans le signal, la phase de la 1x (le repérage de la vibration par rapport à l'angle de rotation de l'arbre) cesse d'être stable, et le calcul de la correction dérive.

• Le jeu de marteaux : pesé, réparti par masse, tous les éléments en place et intacts.
• Les dépôts dans les cavités entre les disques, sur les axes et sur les entretoises.
• Les disques d'extrémité et les soudures de l'ensemble : fissures, usure, traces de déplacement.
• L'ajustement de l'ensemble sur l'arbre, les clavettes, le serrage des éléments de serrage, l'état des axes.
• Le jeu entre les marteaux et le blindage, et entre les marteaux et la grille, l'état du revêtement et de sa fixation.
• Les paliers : jeu, bruit, température, état de la graisse et du corps.
• La fixation au massif : ancrages, appui des pattes, fissures dans le béton, supports antivibratoires.
• L'entraînement : tension et état des courroies, balourd propre des poulies, alignement des arbres en cas d'accouplement.
• La résonance (coïncidence du régime avec la fréquence propre du châssis ou du massif) : nous observons l'amplitude et la phase de la 1x pendant la décélération. La longue décélération d'un rotor lourd est idéale pour cela.

Un désalignement et un balourd donnent des indications semblables en un seul point de mesure, mais se traitent de façon opposée. Si l'on équilibre une machine désalignée, la masse compense une force qui n'est pas la sienne, et après l'alignement des arbres, la vibration se révèle plus élevée qu'au départ. L'ordre est le suivant : appui des pattes, alignement des arbres ou tension des courroies, puis les masses. Plus de détails dans notre article sur la façon de distinguer un balourd d'un désalignement.

Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007

Déroulement de l'intervention sur site

Une intervention sur une seule machine occupe une équipe de travail complète. Les mesures sont rapides, ce sont les arrêts qui consomment le temps : décélération d'un rotor lourd, ouverture du corps blindé, consignation de l'entraînement, refroidissement de la soudure.

1. Étape 1

   Nous convenons de la sécurité, du régime et des travaux à chaud

   Nous convenons à l'avance de qui arrête et consigne l'entraînement, qui ouvre les trappes et la partie basculante du corps, s'il existe un permis de travail à chaud et si le soudage est admissible avec votre type de poussière. Sur une machine à marteaux, les plans de correction sont à l'intérieur du corps, donc chaque itération coûte un cycle complet : arrêt, décélération, consignation, intervention, fermeture, démarrage.

2. Étape 2

   Pose des capteurs et du repère

   Deux accéléromètres sur les paliers du rotor, au plus près des roulements eux-mêmes, par aimant sur une surface nettoyée ou sur un goujon. Direction horizontale-radiale, que nous gardons identique d'un démarrage à l'autre. Nous collons le repère réfléchissant sur l'arbre du rotor, pas sur celui du moteur : l'entraînement des broyeurs à marteaux est généralement par courroie, les régimes sont différents, et avec un repère sur le moteur, l'appareil isolerait la mauvaise fréquence.

3. Étape 3

   Mesure avant intervention

   Démarrage au régime de travail, à vide. Nous relevons la vibration globale en mm/s RMS, l'amplitude et la phase de la 1x, le régime, le spectre et le signal temporel sur les deux voies. C'est ici que nous décidons s'il est utile de poser des masses.

4. Étape 4

   Masse d'essai sur le premier puis le second plan

   Nous fixons une masse temporaire de valeur connue à un rayon connu sur le disque d'extrémité, effectuons un démarrage, la transférons sur le second plan, et effectuons un autre démarrage. L'appareil calcule les coefficients d'influence de votre système : rotor, paliers, châssis, massif. Un démarrage d'essai valable modifie l'amplitude de la 1x d'au moins 20 à 30 % ou la phase de 20 à 30°. Sur un rotor d'une masse proche de la tonne, la masse d'essai devient conséquente, et nous la fixons aussi solidement qu'une masse définitive.

5. Étape 5

   Correction

   Le logiciel donne une masse et un angle pour chaque plan, ou un numéro de position si nous travaillons en positions fixes. Sur un rotor à marteaux, la grille de positions est généralement déjà prête : nombre d'axes, trous des disques d'extrémité, pattes soudées. Nous posons la masse par soudure, par boulon, ou nous retirons de la matière par perçage au point lourd.

6. Étape 6

   Démarrage de contrôle, mesure en charge, rapport

   Même régime, mêmes points, mêmes capteurs. Si l'objectif n'est pas atteint du premier coup, le logiciel calcule un ajout aux masses déjà posées. Vient ensuite une mesure en régime de travail, un rapport avec les chiffres avant et après, et une liste de remarques sur la mécanique.

L'équilibrage sur deux plans ajoute un cycle complet d'arrêt et de démarrage par rapport à un seul plan, et nous en prévenons à l'avance. Lors du prochain changement de jeu de marteaux, nous faisons un équilibrage trim — un ajustement rapide à partir des coefficients d'influence conservés : sans démarrages d'essai et avec moins d'arrêts.

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

Un plan ou deux, et où se trouvent les plans de correction sur ce rotor

Le nombre de plans est fixé par la géométrie : le rapport entre la longueur utile L et le diamètre D dans la zone de pose de la masse. Un rotor à marteaux est presque toujours allongé, avec un L/D à partir de 1, donc nous travaillons sur deux plans. Une seule masse ne suffit pas ici : la dispersion des marteaux le long de l'ensemble crée un balourd de couple, et vous obtiendrez le tableau familier où un palier devient silencieux tandis que rien ne change sur le second.

Nous choisissons les plans les plus écartés possible le long de l'ensemble, c'est-à-dire les disques d'extrémité. Ils sont plus épais que les autres, plus faciles à atteindre par la trappe, et ils offrent le plus grand bras de levier, donc la masse nécessaire la plus faible. Il est parfois plus pratique de travailler sur les extrémités des axes qui dépassent des disques d'extrémité : on y pose des rondelles-masses sous les écrous.

Le second plan coûte un démarrage d'essai supplémentaire, c'est-à-dire un arrêt de plus avec décélération complète. Nous avons un article séparé sur la règle du L/D et le choix du nombre de plans. Pour un broyage fin et des régimes élevés, nous vérifions en plus la proximité entre le régime de travail et la vitesse critique de l'arbre — le régime auquel l'arbre entre dans sa résonance propre.

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

Fixation des masses de correction sur un rotor à marteaux

Sur une machine qui travaille par percussion, une masse ne tient que grâce à une fixation correcte. Une masse de quelques centaines de grammes, arrachée au régime de travail, perfore le blindage et se retrouve dans la grille ou dans le circuit d'aspiration.

• Soudure sur le disque d'extrémité. C'est la méthode principale. Nous prenons une plaque dans un acier soudable avec le matériau du disque, nettoyons l'emplacement jusqu'au métal nu, et soudons sur tout le contour. Un point de pointage se rompt sur une machine à percussion, donc nous ne nous limitons jamais à de simples points.
• Exigences sur le cordon. Nous préchauffons un disque épais avant le soudage, sinon le cordon développe une zone trempée et une fissure. Nous menons le cordon à l'écart du bord du disque et des trous d'axe, à une distance au moins égale au diamètre du trou. Après refroidissement, nous inspectons le cordon : nous ne laissons ni porosités, ni morsures, ni zones non soudées.
• Où il ne faut pas souder. Si les disques ou le rechargement sont en acier à haute teneur en manganèse, un soudage ordinaire crée une zone fragile, et nous posons alors la masse par voie mécanique. C'est aussi le cas dans les ateliers avec poussières combustibles : sur le broyage de bois, de plastique, d'aliments pour animaux ou de pigments, les travaux à chaud sont souvent tout simplement interdits. Nous vérifions la nuance d'acier et l'admissibilité du soudage dans la documentation du fabricant avant le déplacement.
• Fixation par boulon. Trous d'origine des disques d'extrémité, rondelles-masses sous les écrous des axes de marteaux, pattes soudées installées en usine. Nous freinons systématiquement le filetage : les chocs dévissent tout ce qui n'est pas freiné.
• Enlèvement de métal. Sur un disque d'extrémité épais, il est plus simple de percer le métal au point lourd, le logiciel calcule le diamètre et la profondeur pour la masse voulue. Nous ne le faisons pas sur un disque mince ni près des trous d'axe, ce serait une perte directe de résistance.
• Permutation des marteaux. C'est la solution de correction la plus économique, et nous la vérifions en premier. Il suffit parfois d'échanger deux groupes pour que les masses ne soient plus nécessaires.

Nous consignons dans le rapport le rayon de pose de la masse, avec la masse, la position et le mode de fixation. Une erreur sur le rayon est directement une erreur sur la masse. Les méthodes de fixation sont détaillées dans notre article sur la fixation des masses de correction.

Quand l'équilibrage sur site ne donnera pas de résultat

Disons-le franchement : sur les machines à marteaux, la proportion des cas où des masses ne résolvent pas le problème est plus élevée que sur les ventilateurs et les pompes. La percussion détruit non seulement la symétrie des masses, mais aussi les ajustements, les soudures, les roulements et le châssis.

• Le jeu est composé de façon disparate du point de vue de la masse. Tant que ce n'est pas corrigé, vous compensez avec une masse ce qui s'élimine avec une balance et une bonne répartition.
• Marteau perdu ou cassé, axe tordu, rechargement écaillé. C'est une avarie. D'abord la réparation et l'inspection du corps et de la grille, ensuite la mesure.
• Le rotor est englué de matière. Vous équilibreriez sur l'état actuel de la surface, mais en une équipe de travail, le dépôt se détachera par morceaux et tout reviendra. Ces rotors, nous les nettoyons et les mesurons à nouveau.
• Fissures dans les disques, déplacement de l'ensemble sur l'arbre, clavette cisaillée. La phase de la 1x cesse de se répéter d'un démarrage à l'autre, et le calcul de la correction devient peu fiable.
• Roulements usés et corps de paliers endommagés. La vibration globale est plusieurs fois supérieure à la 1x, et l'on voit dans le signal temporel comme dans le spectre des composantes qui ne sont pas des multiples du régime.
• Un marteau frotte contre le blindage ou la grille. Dans le signal temporel, ce sont des pics réguliers, et non une sinusoïde. C'est un jeu qu'il faut rétablir, pas une masse.
• Résonance du châssis, de la passerelle de service ou du corps. Un rotor lourd sur une structure métallique y entre facilement, surtout après un changement de consigne du variateur de fréquence.
• La machine ne tient pas un régime stable, ou l'accès aux disques d'extrémité est impossible à l'arrêt. Dans le premier cas, nous discutons du régime à l'avance ; dans le second, il est plus honnête de déposer le rotor pour un équilibrage en atelier.

Le pire scénario pour vous se formule ainsi : la vibration vient de l'état général de la machine, et non d'un déséquilibre du rotor. Vous recevrez alors une mesure, des spectres, des signaux temporels et un diagnostic avec des priorités, plutôt que des masses. Nous avons un article séparé sur les cas où l'équilibrage n'aide pas.

Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 13373-3:2015

Ce que vous obtenez et comment commander une intervention

Nous sommes des ingénieurs qui concevons et fabriquons les appareils Balanset, et qui les utilisons nous-mêmes sur site. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.

diagnostic vibratoire avec rapport 300 EUR par machine, équilibrage à partir de 250 EUR, facture minimale par visite 500 EUR. Le calculateur du site donne un calcul précis pour votre machine. Si le site compte plusieurs broyeurs, comptez-les tous ensemble : le déplacement est unique.

• Le type et le modèle du broyeur ou du moulin, et ce que vous broyez.
• Le régime de travail du rotor, la puissance de l'entraînement, entraînement par courroie ou par accouplement.
• La masse approximative du rotor, le nombre de disques et d'axes, le nombre de marteaux et la masse de l'un d'eux.
• Le rayon auquel se trouvent les marteaux, et l'épaisseur des disques d'extrémité.
• Ce qui a été fait sur la machine avant l'apparition de la vibration : changement ou retournement du jeu, rechargement, réparation des paliers, changement de la consigne de régime.
• Les chiffres de mesures en mm/s et les points, si vous avez mesuré.
• L'accès aux disques d'extrémité à l'arrêt : trappes, partie basculante du corps, passerelle de service.
• Si les travaux à chaud et la soudure de masses sont admis sur le site.
• Des photos du rotor, des paliers et de la plaque signalétique de la machine.

• Mesure avant intervention : vibration globale en mm/s RMS et composante synchrone 1x pour chaque palier, régime, points et directions.
• Mesure après, dans le même régime et aux mêmes points, la baisse de la 1x est directement visible.
• Spectres et signaux temporels avant et après : ils montrent ce qui subsiste dans la vibration en dehors du balourd.
• Masses, rayons, positions et mode de fixation de toutes les masses posées.
• Le schéma de répartition des marteaux par masse, si la composition du jeu a été faite en notre présence.
• Une évaluation de l'état de la machine par zones de vibration globale, avec indication de la partie applicable et de l'édition de la norme.
• Le calcul du balourd résiduel et de la tolérance selon les classes G, si nécessaire pour la réception.
• Une liste de remarques sur la mécanique et ce qu'il faut vérifier lors du prochain changement de jeu.

« Dans la tolérance » dans le logiciel signifie une seule chose : la 1x résiduelle est inférieure à la valeur cible fixée. Ce n'est ni une évaluation de l'état général de la machine d'après la vibration globale, ni une confirmation de la classe de qualité G. Dans le rapport, nous distinguons ces trois notions de tolérance. Si vous souhaitez travailler par vos propres moyens, nous vendons le même appareil que celui avec lequel nous travaillons. Balanset-1A : deux accéléromètres, capteur laser de phase par repère réfléchissant, module USB à deux voies, logiciel sur ordinateur portable, équilibrage sur un ou deux plans par la méthode des coefficients d'influence, vibration globale et 1x, phase, régime, spectre FFT et signal temporel, positions fixes et calcul de perçage, coefficients d'influence conservés, équilibrage trim, calcul de la tolérance selon les classes G, archive et rapports.

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

Questions fréquentes

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