AXILINEÉquilibrage de tambours de convoyeurs : d'entraînement, de tension, de renvoi
Le tambour d'un convoyeur à bande tourne lentement, souvent en dessous de 100 tr/min, et cela change toute la logique de travail. La force centrifuge croît comme le carré du régime, c'est pourquoi, sur un tambour lent, même un balourd grossier pèse moins sur les paliers que le raccord de la bande ou son désalignement. Nous plaçons des capteurs sur les paliers et déterminons d'abord ce qui fait réellement vibrer le convoyeur. Nous équilibrons quand la mesure le confirme.
Pourquoi le balourd est rarement en cause sur un tambour lent
La force due au balourd se calcule comme la masse multipliée par le rayon et par le carré de la vitesse angulaire. Le carré décide de tout. Un morceau de roche d'1 kg, collé sur une virole de 400 mm de rayon, tire sur les paliers avec une force d'environ 25 N à 75 tr/min. C'est moins que le poids du morceau lui-même. Le même kilogramme à 1500 tr/min pèserait près d'une tonne, une différence d'un facteur quatre cents.
C'est pourquoi, sur un tambour tournant à 50–100 tours par minute, le balourd n'est presque jamais la principale source de vibration. Ce sont d'autres forces qui secouent les paliers : le choc du raccord de la bande, la fluctuation de tension due à l'excentricité de la virole, l'effort latéral dû à un désalignement de la bande, les fréquences d'engrènement du réducteur, les défauts de roulements. Aucune d'elles ne dépend de la répartition de la masse du tambour, et les masses n'y changent rien. D'où l'ordre que nous ne dérogeons pas : avant de parler d'équilibrage, nous vérifions ce qui casse le plus souvent et vibre le plus fort.
- Tension de la bande : trop tendue, elle surcharge les paliers ; pas assez tendue, elle patine sur le tambour d'entraînement et secoue toute la ligne.
- Alignement de la bande : déviation latérale, frottement contre le châssis, désalignement des axes des tambours.
- Revêtement : une usure inégale modifie le rayon de travail et fait varier la tension à la fréquence de rotation.
- Motoréducteur : son arbre d'entrée tourne des dizaines de fois plus vite que le tambour, et son niveau de vibration masque souvent tout le reste.
- Paliers du tambour : jeu, usure de la portée, dégradation de la cage.
- Charpente métallique : fixation des paliers desserrée, fissures de soudure, charpente de galerie souple qui amplifie n'importe laquelle des sources.
La façon de distinguer le balourd des autres causes par le spectre et la phase est détaillée dans des articles séparés. Conclusion pour un convoyeur : d'abord écarter la bande, le revêtement et le réducteur, ensuite sortir les masses d'essai.
Quand l'équilibrage du tambour est tout de même nécessaire
Le balourd passe au premier plan là où le tambour tourne plus vite, ou là où la masse s'est déplacée de façon importante. Un tambour de 400 mm avec une bande à 3 m/s fait déjà environ 143 tr/min, et là, les forces centrifuges sont sensibles. La deuxième situation typique ne dépend pas du régime : de l'eau ou des fines se sont introduites à l'intérieur du corps creux, et la masse se déplace d'un démarrage à l'autre.
Vérifiez-vous sur la liste. Si deux ou trois points correspondent, la mesure confirmera presque sûrement un balourd.
- La vibration est apparue après une réparation : ressoudage de la virole, remplacement d'un disque d'extrémité, rechargement des portées.
- Le tambour a été refait au revêtement, et la couche s'est posée avec une épaisseur inégale.
- Sur la virole ou le disque d'extrémité, une surface propre avec des traces de points de soudure : une masse d'équilibrage d'usine s'y trouvait.
- À l'intérieur du corps, en le faisant tourner, on entend de l'eau ou des fines qui ballottent.
- Du matériau s'est collé à l'intérieur par une soudure non étanche, et ne se rince pas.
- Le tambour est rapide : petit diamètre, bande à partir de 2,5–3 m/s, régime supérieur à 120–150 tours par minute.
- La vibration sur les paliers est strictement synchrone : pic exactement à la fréquence de rotation, phase stable d'un démarrage à l'autre.
- Les roulements des paliers chauffent et se dégradent à répétition, alors que la tension et l'alignement de la bande sont normaux.
Nous vérifions la stabilité de la phase — l'angle par lequel la vibration se rattache au repère sur l'extrémité du tambour — avec le capteur laser. Si la phase dérive de dizaines de degrés entre les démarrages, une masse à l'intérieur du corps est mobile : d'abord vidanger l'eau, ensuite les masses.
Construction : d'où vient la vibration dans chaque organe
Un tambour de convoyeur est une construction soudée : une virole, deux disques d'extrémité, des moyeux et un arbre, avec un revêtement par-dessus. Il tourne dans deux paliers à corps divisé, fixés sur le châssis. Examinons-le organe par organe, car le diagnostic et le mode de traitement en dépendent.
Tambour d'entraînement et motoréducteur
Le seul tambour avec son propre entraînement, donc le seul qu'on peut faire tourner bande détendue. Le motoréducteur est suspendu sur l'arbre ou installé à côté. Son arbre d'entrée et ses trains d'engrenages donnent une vibration à des fréquences des dizaines de fois supérieures à la fréquence de rotation du tambour, le spectre les sépare immédiatement.
Tambour de tension
Il repose sur un chariot mobile ou un cadre du dispositif de tension. Une fixation souple signifie une fréquence propre basse, le chariot oscille volontiers sous n'importe quelle force. Il n'a pas d'entraînement propre, il ne tourne qu'avec la bande : on peut le diagnostiquer sur site, mais on ne peut l'équilibrer qu'avec le convoyeur en marche.
Tambours de renvoi et de queue
Petit angle d'enroulement, régime identique ou plus élevé du fait d'un diamètre plus petit. Le balourd, ici, vient le plus souvent de l'encrassement : le tambour est en contact avec la face sale, non porteuse, de la bande. Des racleurs et déflecteurs en bon état règlent plus de choses que des masses.
Revêtement
Caoutchouc lisse ou à rainurage en losange, parfois céramique. Une usure inégale déplace le centre de masse et modifie en même temps le rayon de travail. Le second effet est plus sournois : la bande se tend et se détend à la fréquence de rotation, ce qui ressemble à un balourd dans le spectre, mais ne se traite que par un rerevêtement.
Encrassement et eau à l'intérieur
Le concentré humide, l'argile et la poussière de ciment se collent sur la virole en une couche inégale, qui change au cours du poste. Cas à part : l'eau à l'intérieur du corps creux, entrée par une soudure défectueuse. Au ralentissement libre — l'arrêt libre —, on l'entend, et aux démarrages, elle rend la phase aléatoire.
Paliers et châssis
Corps de palier à corps divisé, avec des roulements à rotule sur rouleaux à deux rangées, montés sur douilles de serrage. La douille se desserre, le corps use la portée, la fixation sur le châssis se desserre. La charpente de la galerie est souple, et à sa fréquence propre, elle amplifie plusieurs fois n'importe quelle source.
À l'origine, le tambour est équilibré par le fabricant. Si la vibration a augmenté, cherchez un événement : réparation, masse perdue, encrassement, eau, usure du revêtement. La répartition de la masse ne change pas d'elle-même.
Limite basse de régime : ce qu'il est réellement possible de mesurer
Le régime du tambour se calcule facilement : la vitesse de la bande divisée par la longueur de la circonférence. Une bande à 1,6 m/s et un tambour de 800 mm donnent 38 tr/min, une bande à 2 m/s et un tambour de 630 mm donnent 61 tr/min. La fréquence de rotation ressort à 0,6–1,7 Hz, et c'est déjà un problème : à de telles fréquences, l'accéléromètre ne restitue qu'une infime part du signal, et la vitesse de vibration en mm/s reste faible même en présence d'un balourd notable.
La limite pratique pour un équilibrage sur site se situe autour de 120 tr/min, soit 2 Hz de fréquence de rotation. Au-dessus, nous relevons de façon fiable l'amplitude et la phase de la composante 1x, et travaillons par la méthode des coefficients d'influence : à partir de démarrages d'essai, l'appareil apprend comment votre tambour répond précisément à la masse ajoutée. En dessous, nous le disons franchement : le régime et le spectre restent mesurables, mais la précision de la phase chute, et surtout, il n'y a généralement rien à traiter là.
Il y a aussi un aspect normatif. L'ISO 20816-3, dans son édition en vigueur, s'applique aux machines à partir de 120 tours par minute ; en dessous, il n'existe tout simplement pas de zones formelles d'évaluation. Nous évaluons un tambour lent par sa tendance par rapport à sa propre ligne de base, pas par un tableau de zones.
Si votre tambour tourne à 40–60 tr/min et vibre, la venue d'un équilibreur ne vous est probablement pas nécessaire. Il faut un diagnostic : bande, revêtement, réducteur, roulements, châssis. Nous le faisons aussi, mais nous appelons les choses par leur nom dès l'appel téléphonique.
Sources : ISO 20816-1:2016
Ce que nous vérifions avant les masses d'essai
La mesure sur un convoyeur ne commence pas par l'appareil, mais par une ronde. Équilibrer un tambour avec une virole sale, ou une bande qui dévie, n'a pas de sens : la correction partira avec un morceau de matériau collé qui se détache, ou se noiera dans une vibration que le tambour ne produit pas.
- Tension de la bande selon la fiche technique du convoyeur, course du chariot tendeur, état du dispositif de tension par contrepoids.
- Alignement de la bande au centre, à vide et en charge, traces de frottement contre le châssis et les bords.
- Revêtement : épaisseur sur les bords et au centre, arrachements, décollements, état du rainurage.
- Virole : encrassement extérieur, traces de ressoudage, battement au comparateur en rotation lente.
- Cavité du corps : eau ou fines qui ballottent, audibles en faisant tourner, état des bouchons de vidange.
- Paliers : jeu, température, état des douilles de serrage et de la fixation des corps.
- Motoréducteur : niveau et spectre de vibration sur ses paliers, état de l'accouplement.
- Châssis et poutres d'appui : fissures de soudure, fixation desserrée, instabilité de la plateforme.
- Racleurs et déflecteurs de bande : sont-ils en place, sont-ils appliqués, fonctionnent-ils.
Les fréquences de défaut des roulements, sur des paliers lents, se situent dans les quelques hertz et se lisent mal, c'est pourquoi nous évaluons les paliers de façon globale : spectre, température, jeu, lubrification. Un article séparé détaille le diagnostic des roulements.
Sources : ISO 281:2007 · ISO 13373-3:2015
Comment se déroule l'équilibrage du tambour d'entraînement
- 01
Inspection et décision
Nous passons la check-list ci-dessus, calculons le régime du tambour à partir de la vitesse de la bande et du diamètre. Si le régime est en dessous de la limite pratique, ou si la vibration ne contient pas de composante 1x du tambour, nous nous arrêtons au diagnostic et au rapport.
- 02
Capteurs et repère
Nous plaçons deux accéléromètres sur les paliers du tambour, en position radiale, sur des surfaces des corps nettoyées. Nous collons le repère réfléchissant sur le disque d'extrémité ou le moyeu, et fixons le capteur de phase laser sur un support magnétique au châssis. Votre personnel dépose les protections le temps de la mesure.
- 03
Mesure avant travaux
Nous faisons tourner le convoyeur à vide, sans charge sur la bande. Nous relevons le niveau global, l'amplitude et la phase de 1x, le régime, le spectre. Le raccord de la bande frappe avec la période de son tour complet — cela représente des dizaines de secondes. Le moyennage synchrone sur le repère (l'appareil moyenne le signal sur de nombreux tours du tambour) sépare le choc du raccord de la composante 1x du tambour lui-même.
- 04
Démarrages d'essai sur deux plans
Le tambour a deux plans de correction : les disques d'extrémité près de la virole, des deux côtés. Nous fixons la masse d'essai par serre-joint ou au magnet, faisons un démarrage, l'appareil calcule les coefficients d'influence et indique la masse et l'angle pour chaque plan. Sur des tambours étroits avec un faible écartement des plans, un seul suffit parfois.
- 05
Pose des masses de correction
Méthode standard : nous soudons des plaques d'acier sur les disques d'extrémité, à l'extérieur, au plus près de la virole, où le rayon est maximal. Le revêtement en caoutchouc étant proche, nous protégeons et refroidissons la zone de soudage, et organisons le permis de travail à chaud à l'avance. Si le soudage est interdit, nous fixons les masses par boulons dans les trous existants du disque.
- 06
Mesure de contrôle et rapport
Un nouveau démarrage confirme le résultat. Dans le rapport, nous consignons l'amplitude et la phase avant et après, le régime, les masses et les angles des masses, le balourd résiduel et la classe atteinte. Nous sauvegardons les coefficients d'influence : le prochain équilibrage de ce tambour se fera sans masses d'essai, en un ou deux démarrages.
Les tambours de tension et de renvoi n'ont pas d'entraînement propre : nous les équilibrons avec le convoyeur en marche, selon le même schéma, si la composante 1x de ce tambour se distingue clairement sur les paliers. En cas de revêtement usé, il est plus honnête de déposer le tambour pour réparation.
Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A · Manuel d’utilisation Balanset-1A
Tolérance : jusqu'à quel niveau équilibrer
Pour les tambours de convoyeur, les fabricants retiennent généralement la classe de précision d'équilibrage G16 selon l'ISO 21940-11 dans son édition en vigueur ; pour les tambours rapides de petit diamètre, ils fixent G6.3. Nous calculons le balourd résiduel admissible à partir de la masse du tambour et du régime de travail, et l'appareil compare automatiquement le résultat à la tolérance.
La classe G normalise le balourd résiduel, pas la vibration des paliers. Sur une charpente de galerie souple, même un tambour équilibré dans la tolérance peut afficher un niveau notable venant de sources voisines. C'est pourquoi nous consignons dans le rapport les deux grandeurs : le balourd résiduel en g·mm, et la vibration des paliers avant et après.
| Tambour | Régime typique | Classe G | Commentaire |
|---|---|---|---|
| Entraînement, diamètre 630–1250 mm | 40–100 tr/min | G16 | Le balourd est rarement la cause principale, diagnostic d'abord |
| Entraînement rapide, jusqu'à 500 mm | 120–200 tr/min | G16 / G6.3 | L'équilibrage sur site est pleinement justifié |
| Tension et renvoi | selon le diamètre et la bande | G16 | Équilibrage avec le convoyeur en marche, si la 1x se distingue |
| Après un rerevêtement en réparation | tous | G6.3 | Équilibrage sur banc avant montage, contrôle seul sur site |
La façon dont la classe G est choisie, et dont la tolérance se convertit en grammes au rayon de pose de la masse, est détaillée dans des articles séparés sur la classe de précision et le balourd résiduel.
Sources : ISO 21940-11:2016
Interventions dans tout le Portugal, prix, préparation
Nous sommes des ingénieurs qui concevons et fabriquons les appareils Balanset, et qui les utilisons nous-mêmes pour équilibrer sur site. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal : carrières, ports, cimenteries et usines de transformation du bois, terminaux céréaliers. Le Balanset-1A se transporte dans une seule mallette, une prise 230 V ou un onduleur suffit pour travailler.
Les forfaits commencent à 550 EUR par machine (diagnostic 300 EUR + équilibrage à partir de 250 EUR), la facture minimale par visite est de 500 EUR, le calculateur du site donne le calcul précis. Une intervention de diagnostic sans équilibrage est aussi possible : vous obtenez alors un rapport avec les mesures et une liste des causes par priorité.
De votre côté, il faut l'arrêt et des démarrages d'essai du convoyeur, les protections du tambour déposées, la virole lavée, l'eau vidangée du corps, une autorisation de soudage ou une décision de fixation des masses par boulons. Préparez plusieurs tambours d'une même ligne pour une seule visite, cela revient moins cher par rotor.
La liste complète de préparation figure dans l'article sur la préparation du matériel à l'équilibrage sur site. Pour un convoyeur, deux points sont critiques : une virole propre et des démarrages d'essai convenus.
Questions fréquentes
Peut-on équilibrer un tambour sans déposer la bande ?
Oui, c'est justement la méthode standard. Le tambour d'entraînement tourne avec son propre motoréducteur, nous faisons tourner le convoyeur à vide. Le raccord de la bande frappe avec la période de son tour complet, et l'appareil isole la composante 1x du tambour, de façon synchrone sur le repère. Il ne faut déposer la bande que pour une réparation du tambour lui-même.
Le tambour tourne à 60 tr/min et vibre fortement. L'équilibrage aidera-t-il ?
Presque sûrement non. À 60 tr/min, la force due au balourd est insignifiante : même un kilogramme de masse collée à un rayon de 400 mm tire sur les paliers moins fort que son propre poids. Cherchez la cause dans la tension et l'alignement de la bande, le revêtement, le réducteur, les paliers et le châssis. Nous pouvons venir faire un diagnostic et montrer la source par le spectre, mais les masses ne sont pas le remède ici.
La virole a été nettoyée du matériau collé, mais la vibration est restée. Pourquoi ?
Cela signifie que l'encrassement n'était pas la seule cause. Suites fréquentes : du matériau s'est collé à l'intérieur du corps par une soudure non étanche, le revêtement s'est usé de façon inégale, un palier est détérioré, ou la source n'est pas du tout le tambour, mais le motoréducteur ou la bande. Une mesure sur les paliers avec décomposition par fréquences montre où regarder ensuite.
Un tambour de tension ou de renvoi s'équilibre-t-il sur site ?
Sous condition. Ils n'ont pas d'entraînement propre, ils ne tournent qu'avec la bande, donc nous faisons les mesures et les démarrages d'essai avec le convoyeur en marche. C'est possible quand la composante 1x de ce tambour précis se lit clairement sur ses paliers. En cas de revêtement usé, il est plus honnête d'équilibrer sur banc après réparation.
Quelle classe de précision faut-il pour un tambour de convoyeur ?
Généralement G16 selon l'ISO 21940-11, pour les tambours rapides de petit diamètre on retient G6.3. Le balourd résiduel admissible se calcule à partir de la masse et du régime de travail : plus la machine tourne lentement, plus elle a droit à de grammes-millimètres. Un tambour lent n'a pas besoin d'une tolérance stricte, il ne la sentirait tout simplement pas.
Combien de temps cela prend-il, et que faut-il préparer ?
Un seul tambour d'entraînement avec un accès normal prend quelques heures, mesure de contrôle et rapport compris. Ce qui prend le plus de temps, c'est l'organisation : attendre l'arrêt, déposer les protections, mettre en place le permis de travail à chaud. Préparez les démarrages d'essai, une virole propre et l'eau vidangée du corps, et nous tiendrons en un seul poste, diagnostic de la ligne compris.
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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.