AXILINEÉquilibrage de poulie de transmission par courroie sur site : d'abord la géométrie et les courroies, ensuite les masses
Vous avez changé les courroies d'un ventilateur, et la vibration a augmenté. Ou bien la poulie s'est mise à ronfler après un reprofilage des gorges, un remontage sur une douille neuve, un remplacement de roulement. Nous venons équilibrer la poulie directement sur l'arbre, dans ses propres paliers, mais vérifions d'abord le faux-rond, l'ajustement et la tension : sur un entraînement par courroie, la moitié des « balourds » se révèle être de la géométrie. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.
Symptômes : comment se trahit spécifiquement une poulie
Une poulie se trahit par son lien à un événement. La vibration n'apparaît pas progressivement, mais après une opération précise : changement des courroies, repositionnement de la poulie, reprofilage des gorges, dépose puis repose lors d'un remplacement de roulement. Si le bruit est apparu le jour même, cherchez la cause dans ce qui a été touché manuellement.
Second indice : la vibration vit sur les paliers de l'arbre qui porte la poulie, et change nettement quand on retire les courroies. Sur un entraînement par courroie, trois éléments sont d'emblée suspects : la poulie, les courroies et l'ajustement. Il faut les distinguer par la mesure, pas à l'oreille.
- Le bruit est apparu après un changement de courroies, un repositionnement de la poulie ou un reprofilage des gorges
- La vibration sur les paliers de l'entraînement chute nettement si l'on retire les courroies et fait tourner le moteur seul
- Les courroies chauffent, sifflent au démarrage, le caoutchouc s'effrite sur les côtés, une poussière noire se dépose sous l'entraînement
- Une courroie du jeu multi-gorges pend nettement plus que les autres
- La jante de la poulie bat quand on fait tourner l'arbre lentement
- Une poussière rousse s'échappe de sous le moyeu ou la douille conique — signe de fretting, une corrosion due à de micro-mouvements dans un ajustement desserré
- Vous remplacez les roulements côté entraînement plus souvent que ceux de l'extrémité libre de l'arbre
- La vibration le long de la ligne entre les poulies est nettement plus forte que dans le sens transversal
Ce dernier point mérite d'être retenu. Un balourd pur donne sur le palier des niveaux proches à l'horizontale et à la verticale. Une forte directionnalité le long de la ligne de transmission indique une excentricité de la poulie (son centre est décalé par rapport à l'axe de rotation) ou une pulsation de la tension, et les masses ne sont pas ici le remède principal.
Construction de la poulie et d'où vient son balourd
Une poulie est le plus souvent une pièce coulée en fonte : une jante à gorges, un moyeu et un disque ou des rayons entre les deux. Une partie du balourd est déjà présente dans le moule de fonderie : épaisseur de jante inégale, noyau décalé, soufflures. L'usinage réalise les gorges et l'alésage de montage, mais la surface interne de la jante reste souvent brute de fonderie, et l'hétérogénéité y subsiste jusqu'à la fin du service.
Le second groupe de causes apparaît au montage. Chaque méthode d'ajustement ajoute son propre décalage de masse par rapport à l'axe de rotation.
Clavette et ajustement avec jeu
Le jeu dans la liaison par clavette décale la poulie d'un côté de l'arbre. La clavette elle-même est aussi une masse, et une compensation pour elle n'est pas toujours prévue sur la poulie. Après chaque remontage, le balourd de l'ensemble est différent.
Douille conique
La douille fendue se serre avec deux ou trois vis. Un serrage de travers monte la poulie de façon excentrique, des vis pas assez serrées provoquent un glissement en charge. La fente et les vis décalent elles-mêmes le centre de masse : sur une douille neuve, c'est pris en compte, sur une douille usée, ce ne l'est plus.
Douille de serrage
La douille autocentrante tient sans clavette, par frottement, et centre mieux. Mais les vis doivent être serrées en plusieurs passes, en cercle, au couple prescrit. Un côté trop serré, c'est de nouveau de l'excentricité.
Usure des gorges
Les gorges s'usent de façon inégale sur la circonférence et entre les gorges elles-mêmes. La courroie s'enfonce plus profondément sur une portion du tour, la tension pulse à la fréquence de rotation. Pour l'appareil, cela ressemble à un balourd, mais cela se corrige par le remplacement de la poulie.
Reprofilage de réparation
Le reprofilage enlève du métal par rapport à l'axe sur lequel la poulie a été serrée dans le mandrin. Si le montage sur la machine présentait un faux-rond, la nouvelle géométrie est excentrique par rapport à l'arbre. Après tout reprofilage, nous vérifions l'ensemble au comparateur et rééquilibrons.
Poulie en ensemble avec l'arbre et l'accouplement
Sur l'arbre d'un ventilateur ou d'une transmission, la poulie côtoie le demi-accouplement et le rotor. Nous équilibrons l'ensemble monté : les balourds des pièces s'additionnent vectoriellement, en tenant compte de la direction, et des pièces équilibrées séparément donnent, une fois assemblées, un nouveau résidu.
Un ordre de travail qu'on ne peut pas inverser
Par l'équilibrage, nous compensons une dissymétrie de masse. Le faux-rond, un ajustement desserré et une transmission défectueuse sont d'autres causes physiques donnant une vibration à la même fréquence. Une masse peut les masquer partiellement à un régime donné, mais dès le premier changement de tension ou de charge, la compensation se défait. C'est pourquoi l'ordre est strict.
- Géométrie. Comparateur à cadran sur la jante et la face, rotation complète de l'arbre. Nous comparons le faux-rond radial et axial à la tolérance du fabricant, généralement quelques dixièmes de millimètre selon le diamètre
- Ajustement. Couple de serrage des vis de la douille conique ou de serrage, jeu au niveau de la clavette, traces de fretting. Une poulie mobile est d'abord réajustée
- Courroies. Les courroies usées ou de longueurs différentes sont remplacées uniquement par jeu complet, d'un seul marquage de lot
- Tension. Nous la réglons selon les données du fabricant de la courroie : par flèche sous une force donnée, ou par la méthode fréquentielle sur les oscillations du brin
- Position relative des poulies. Nous les alignons dans un même plan à la règle, au cordeau ou avec un dispositif laser. En cas de liaison par accouplement avec un rotor, nous évaluons séparément l'alignement des arbres
- Ce n'est qu'alors que vient l'équilibrage. Tout ce qui précède modifie soit la vibration elle-même, soit la rigidité du système, et avec elle les coefficients d'influence — le lien « masse posée, vibration modifiée de telle façon » sur lequel l'appareil fonde le calcul de la correction
Inverser l'ordre ne fait pas gagner de temps, cela double le travail. On équilibre, puis on change les courroies : la tension et la rigidité ont changé, une partie du résultat s'est perdue. On équilibre, puis on réajuste la poulie : la position angulaire des masses est différente, le balourd est nouveau. Toute opération sur la transmission après l'équilibrage implique une mesure de contrôle, et souvent une nouvelle correction. La façon de distinguer un balourd d'un désalignement par la phase est détaillée dans un article séparé.
Déroulement de l'équilibrage de la poulie sur site
- Inspection
Le comparateur avant l'électronique
La machine est arrêtée et consignée. Nous relevons le faux-rond de la jante et de la face, vérifions l'ajustement, le profil des gorges au gabarit, la tension. Nous décidons ici même où la masse sera physiquement posée et si une perceuse sera nécessaire.
- Capteurs
Paliers et repère sur le bon arbre
Nous plaçons deux accéléromètres (capteurs de vibration) sur les paliers de l'arbre qui porte la poulie, en radial, sur du métal propre près du roulement. Nous collons le repère réfléchissant sur ce même arbre. Un repère sur l'arbre du moteur donnerait la phase d'un rotor différent : avec une transmission par courroie, les régimes des arbres sont différents.
- Démarrage 0
Mesure initiale
Régime de travail, mode stabilisé. Nous relevons la vibration globale en mm/s RMS (valeur efficace), l'amplitude et la phase de la composante 1x — la vibration exactement à la fréquence de rotation de l'arbre ; la phase indique sa position angulaire par rapport au repère. Nous relevons en plus le spectre (la décomposition de la vibration par fréquences) et le signal temporel. Nous comparons le régime au rapport de transmission calculé sur les diamètres des poulies. Si la 1x ne domine pas, nous nous arrêtons et expliquons pourquoi.
- Masse d'essai
Un démarrage par plan
Nous numérotons les rayons ou repérons la jante en positions fixes. Nous fixons une masse d'essai pesée en position 1, au moyen d'un aimant ou d'une bride. La poulie étant légère, la réponse en amplitude et en phase est en général nette, un démarrage valable est obtenu dès la première fois.
- Correction
Perçage ou boulon
Le logiciel indique la masse et la position, et calcule pour l'enlèvement de métal le diamètre et la profondeur du trou. Nous perçons la jante ou posons un boulon, retirons la masse d'essai. Démarrage de contrôle au même régime et à la même tension.
- Rapport
Les chiffres avant et après
Si nécessaire, une finition trim avec une petite masse. Puis le rapport : mesures sur les paliers avant et après, spectres, masses et positions des masses, résultats des vérifications de géométrie. Nous conservons les coefficients d'influence dans l'archive, le prochain équilibrage de cet ensemble se fera sans démarrages d'essai.
Durée typique sur une poulie accessible : deux à quatre heures avec quatre à six arrêts de la machine. Ce sont le protecteur d'entraînement et les procédures de consignation qui consomment le plus de temps, pas le calcul.
Un plan ou deux : le disque mince et ses exceptions
Une poulie trapézoïdale classique est un disque mince : la largeur est nettement inférieure au diamètre, le rapport longueur/diamètre est loin de 0,5. La masse est concentrée dans un seul plan, le balourd statique prédomine, et un seul plan de correction suffit. La façon dont le nombre de plans se choisit dans le cas général est détaillée dans l'article sur l'équilibrage sur un ou deux plans.
Deux situations dérogent à la règle. La première : une poulie large multi-gorges, à six ou huit gorges. Elle développe une extension axiale, et avec elle une composante de moment — une paire de balourds à des extrémités différentes, qui fait osciller l'arbre. La seconde : ce n'est pas la poulie que l'on équilibre, mais tout l'arbre, avec une poulie à une extrémité et un demi-accouplement ou une roue à l'autre. On répartit alors les plans de correction sur la longueur de l'arbre : l'un sur la jante de la poulie, l'autre sur les boulons du demi-accouplement ou sur le disque de la roue.
Une mesure à deux voies tranche la question par les données, pas par supposition. Des phases 1x proches sur les deux paliers indiquent un balourd statique et un seul plan. Une opposition de phase indique un balourd de moment et deux plans. Nous prenons la décision après le démarrage initial, pas sur catalogue.
Où poser la masse : pourquoi le perçage de la jante vaut mieux que le soudage
Sur une poulie, il est presque toujours plus pratique d'enlever du métal que d'en ajouter. La raison tient au matériau. La fonte grise supporte mal le soudage : il faut un préchauffage, des électrodes spéciales et un refroidissement lent, sinon la zone de soudure se fissure. Souder une masse sur le terrain à une poulie en fonte est une loterie à laquelle nous ne jouons pas.
Le perçage règle la question proprement. L'appareil convertit la masse de correction en un diamètre et une profondeur de trou pour un matériau connu. Nous perçons dans la partie épaissie de la jante ou dans le disque, du côté où le trou ne touche pas les gorges et ne retient pas la saleté.
- Premier choix : les trous d'équilibrage prévus par le fabricant, s'ils existent
- Perçage de la jante côté interne ou côté face, en dehors des pistes de la courroie. Plusieurs trous peu profonds valent mieux qu'un seul trou profond
- Boulon avec rondelles et contre-écrou dans un trou de rayon ou de disque : rapide, réversible, la masse s'ajuste facilement lors d'une finition trim
- Poulie soudée en acier : le soudage d'une plaque est admissible, avec vérification du faux-rond après refroidissement
- Masses magnétiques uniquement comme masses d'essai, nous les retirons avant le démarrage de contrôle
- Nous ne touchons pas : le fond et les parois des gorges, le bord mince de la jante, la zone près de la fente de la douille conique
Les grammes enlevés par perçage n'affectent pas la résistance de la jante, tant qu'on ne dépasse pas la profondeur calculée par le logiciel. Les méthodes de fixation des masses sur différents rotors sont détaillées dans un article séparé.
Courroie et tension : ce qui se fait passer pour un balourd
La transmission ajoute au spectre ses propres raies, dont la principale est la fréquence de passage de la courroie. Elle se calcule par la cinématique et se situe toujours en dessous de la fréquence de rotation des deux arbres. Une portion défectueuse de la courroie parcourt les deux poulies en un tour, si bien que son deuxième harmonique ressort souvent dans le spectre. Le vibromètre affichera un niveau global élevé, qu'il est facile d'attribuer à un balourd. Le spectre remet tout à sa place en une seule mesure : une analyse détaillée avec les formules se trouve dans l'article sur la vibration des transmissions par courroie.
La tension agit de façon plus insidieuse. Ce n'est pas une vibration, mais une force radiale constante qui charge les roulements des deux arbres et fixe la rigidité du système. Pour les roulements à billes, la durabilité chute à peu près comme le cube de la charge équivalente, et le calcul selon l'ISO 281 le montre directement si l'on introduit la force réelle due à une courroie trop tendue. Pour l'équilibrage, un autre point compte : les coefficients d'influence relevés à une tension donnée deviennent imprécis à une autre tension. C'est pourquoi la tension est réglée avant l'équilibrage et n'est plus touchée après.
Sources : ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Quand l'équilibrage de la poulie sur site n'aidera pas
Une partie des demandes se règle sans poser de masses, et nous le disons dès la première heure sur site.
La jante bat plus que la tolérance
Un faux-rond supérieur à la tolérance du fabricant révèle un ajustement excentrique ou une déformation. La masse fera disparaître la vibration à un régime, mais la courroie continuera à faire pulser la tension à chaque tour et à user les gorges. D'abord un nouvel ajustement ou un remplacement.
Les gorges sont usées
Un fond de gorge brillant signifie que la courroie trapézoïdale s'est enfoncée et travaille par le fond au lieu des flancs. La transmission est défectueuse, les mesures sur celle-ci ne sont pas reproductibles. La poulie doit être remplacée, et nous équilibrons alors la neuve.
La douille ou le moyeu tourne
La phase de la 1x varie d'un démarrage à l'autre, les coefficients d'influence ne convergent pas, l'appareil le voit tout de suite. Équilibrer une poulie mobile n'a pas de sens, l'ensemble doit être réajusté.
La courroie glisse
Le régime de l'arbre mené fluctue avec la charge, les raies du spectre s'estompent, on ne peut pas se fier à la phase. D'abord la tension ou un jeu de courroies neuves, ensuite la mesure.
Fissure dans un rayon ou la jante
Une poulie en fonte fissurée ne s'équilibre pas, elle est retirée du service. Une masse masquerait le seul symptôme extérieur et laisserait tourner une pièce susceptible de se désintégrer.
Un procès-verbal avec balourd résiduel est requis
Une réception avec balourd résiduel mesuré en g·mm/kg selon les classes G se fait sur une machine à équilibrer. Sur site, nous calculons la tolérance selon la partie applicable de l'ISO 21940 et confirmons le résultat par la vibration résiduelle : pour les besoins d'exploitation, cela suffit généralement.
Sources : ISO 21940-11:2016
Ce que vous obtenez et comment commander
Le résultat du travail, ce sont des chiffres, pas des impressions. Vous recevez un rapport avec les mesures avant et après pour chaque palier : régime, vibration globale en mm/s RMS, amplitude et phase de la 1x, spectres, masses et positions des masses, données sur le faux-rond, l'ajustement et la tension. Nous évaluons la vibration résiduelle selon les zones de la partie et de l'édition applicables de l'ISO 20816, et calculons la tolérance sur le balourd résiduel selon la classe G.
Côté prix : le diagnostic vibratoire avec rapport coûte 300 EUR par machine, l'équilibrage à partir de 250 EUR, la facture minimale par visite est de 500 EUR. Le calculateur donne le montant exact, il dépend du nombre de rotors et de plans de correction, de l'accès et de l'éloignement du site. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.
Ce sont des ingénieurs qui conçoivent et fabriquent les appareils Balanset, et qui les utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site, qui interviennent. Le Balanset-1A peut aussi être acheté, pour équilibrer les poulies par vos propres moyens : deux accéléromètres, un capteur laser de phase, un module USB à deux voies, un logiciel avec positions fixes, calcul de perçage, équilibrage trim et archive de rapports.
- Possibilité d'arrêter la machine quatre à six fois, pendant quelques minutes
- Protecteur de transmission par courroie amovible ou qui s'ouvre
- Photos de la poulie, du moyeu et de la plaque signalétique de la machine dans la demande : elles montrent l'ajustement et les plans de correction
- Marquage des courroies et données du fabricant sur la tension, si disponibles
- Un responsable de la mise en marche et de la consignation côté exploitation
Sources : ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Spécifications fabricant Balanset-1A · Manuel d’utilisation Balanset-1A
Questions fréquentes
Nous avons changé les courroies, et la vibration n'a pas disparu. Est-ce un balourd de la poulie ?
Pas nécessairement. Vérifiez d'abord au comparateur le faux-rond de la jante et l'ajustement : une vibration après un changement de courroies signifie souvent que la poulie a été remontée avec un défaut d'alignement de la douille, ou que la tension a changé. Si la géométrie est dans la tolérance et que la composante 1x de l'arbre qui porte la poulie domine le spectre, alors oui, nous équilibrons.
Peut-on équilibrer la poulie du moteur avec les courroies retirées ?
Pour la poulie menante, oui : le moteur la fait tourner même sans transmission, et un tel démarrage est utile comme diagnostic, car une vibration sans courroies révèle le balourd propre de la poulie avec le rotor du moteur. La poulie menée ne tourne pas sans courroies ; nous l'équilibrons au régime de travail, tension réglée.
Pourquoi l'équilibrage d'une poulie sur douille conique ne tient-il pas ?
Le plus souvent, la douille s'est desserrée ou a été serrée de travers. La poulie se déplace peu à peu sous la charge, la position angulaire des masses change, et le balourd compensé revient. Signes : poussière rousse de fretting près du moyeu, et phase 1x qui varie d'un démarrage à l'autre. D'abord un nouvel ajustement avec le couple de serrage correct des vis, ensuite l'équilibrage.
Où coller le repère réfléchissant sur une transmission par courroie ?
Uniquement sur l'arbre dont vous équilibrez la poulie. Les arbres du moteur et du mécanisme tournent à des régimes différents, et un repère sur le mauvais arbre donnerait à l'appareil la phase d'un rotor différent. Après avoir collé le repère, nous comparons le régime mesuré au calcul fait à partir des diamètres des poulies.
Une courroie du jeu est plus usée que les autres. Peut-on ne remplacer que celle-là ?
Non. Une courroie neuve est plus courte et plus rigide que les courroies détendues, elle prendra l'essentiel de la charge et s'étirera vite à son tour, et la tension entre les gorges pulsera, faussant la mesure. Remplacez-les par jeu complet, d'un seul marquage de lot, réglez la tension et équilibrez seulement ensuite.
Peut-on souder une masse de correction sur une poulie en fonte ?
Il vaut mieux éviter. La fonte grise se fissure dans la zone affectée thermiquement lors d'un soudage sur le terrain, et au lieu d'un équilibrage, vous obtiendrez une pièce défectueuse. Sur une poulie en fonte, nous travaillons par enlèvement de métal : nous perçons la jante ou le disque au diamètre et à la profondeur calculés par le logiciel, ou posons un boulon dans un trou de rayon. Le soudage n'est admissible que sur les poulies soudées en acier.
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Équilibrage des poulies, accouplements et éléments d'entraînement sur leur lieu d'exploitation
Oui. Les poulies de transmission par courroie, les poulies multi-gorges et d'entraînement, les demi-accouplements et accouplements, les volants, les disques d'entraînement et de frein, les flasques rotatifs, les pignons de chaîne : nous les équilibrons directement sur la machine, sans les déposer de l'arbre. Trois conditions : l'ajustement est correct, la géométrie et l'entraînement sont en bon état, et l'essentiel de la vibration vient de la composante 1x — la partie de la vibration qui coïncide avec la fréquence de rotation de l'arbre ; c'est justement elle que crée le balourd. Si l'ajustement s'est desserré, si les gorges sont usées ou les courroies détendues, nous le disons franchement : il faut réparer la transmission, pas poser des masses.
Équilibrage de tambours de convoyeurs : d'entraînement, de tension, de renvoi
Oui, nous équilibrons les tambours de convoyeur sur site, dans leurs propres paliers, par des masses sur les disques d'extrémité, en deux plans. Réserve honnête : en dessous d'environ 120 tr/min, les forces dues au balourd sont insignifiantes, et la fréquence de rotation se rapproche de la limite basse de mesure. C'est pourquoi nous vérifions d'abord la tension et l'alignement de la bande, l'usure du revêtement, l'encrassement, le motoréducteur et les paliers. L'équilibrage est justifié sur les tambours à partir d'environ 120 tr/min, après une réparation de la virole, en cas de perte de la masse d'usine, ou d'eau ou d'encrassement à l'intérieur du corps.
Vibration d'une transmission par courroie : poulie, tension et ce qui gêne l'équilibrage
Une transmission par courroie donne deux groupes de composantes. La première : la fréquence subsynchrone (inférieure à la fréquence de rotation) de la courroie f_courroie = π · D_poulie · f_poulie / L_courroie et ses harmoniques, la deuxième harmonique étant souvent plus élevée que la première. La seconde : une vibration exactement à la fréquence de rotation de l'arbre, due au faux-rond de la poulie, à l'excentricité de la portée et à l'usure inégale des gorges, que l'on prend précisément pour un balourd du rotor. L'ordre des opérations est donc inversé par rapport à l'habitude : d'abord la géométrie et la portée de la poulie, le remplacement des courroies par un jeu assorti, l'alignement des poulies et la tension selon la méthode du fabricant, et seulement ensuite l'équilibrage.
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.