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Ventilateurs et machines de tirage et de soufflage · axiaux

Équilibrage des ventilateurs axiaux : hélices, pales orientables, ventilateurs de refroidissement

Un ventilateur axial vibre plus fort que son poids ne le laisserait penser : une hélice légère de grand diamètre fait trembler la virole, la gaine et la toiture, même pour un balourd modeste. Les machines axiales ont leur propre piège : une part notable des cas de « balourd » est en réalité une dispersion de l'angle de calage des pales, que des masses ne corrigent pas. Nous mesurons, distinguons l'un de l'autre, et équilibrons l'hélice directement dans ses paliers, sans la démonter de l'arbre. Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal.

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

En bref : Oui, nous équilibrons les ventilateurs axiaux sur leur lieu d'exploitation : machines gainables et de toiture, axiaux muraux, ventilateurs de refroidissement et de désenfumage, roues à pales orientables. L'hélice reste sur l'arbre, nous posons les capteurs sur les flasques-paliers du moteur, et l'accès au moyeu se fait par le collecteur d'entrée ou une trappe de service. Deux conditions sont indispensables : un régime de travail stable, et une composante synchrone 1x (la vibration à la fréquence de rotation du rotor, la seule que des masses éliminent) qui domine dans le spectre. Et une réserve propre aux machines axiales : si la vibration vient d'une dispersion de l'angle de calage des pales, nous le verrons dès les mesures et nous le dirons aussitôt. Dans ce cas, on règle d'abord les angles, et l'équilibrage vient en seconde opération.

Symptômes : comment se comporte un ventilateur axial déséquilibré

Ce qui trahit une machine axiale, c'est que la vibration reste rarement localisée en un seul point. L'hélice est légère, la virole est mince, les supports sont souples. Toute la structure se met donc à vibrer : l'insert gainable fait vibrer toute la gaine, le ventilateur de toiture transmet sa vibration au socle et au plancher, et sur un aéroréfrigérant, le diffuseur et le châssis se mettent à trembler. La plainte vient souvent non pas du mécanicien, mais des personnes installées à l'étage du dessous.

Une hélice axiale est sensible au moindre détail. Pour un diamètre d'un mètre, une masse de cinq grammes au bout d'une pale suffit déjà à produire une vibration notable. Une masse d'usine perdue, de la saleté collée sur une seule pale ou une goutte de peinture après une réparation sont donc déjà une raison de mesurer, pas de deviner.

Sources : ISO 13373-5:2020

Construction de l'hélice et origine du balourd

L'hélice d'un ventilateur axial, c'est un moyeu et des pales, le plus souvent démontables : aluminium moulé, plastique renforcé, plus rarement acier soudé. Chaque pale a sa propre masse, un écart de plusieurs dizaines de grammes au sein d'un même jeu est normal en fabrication. Tant que les pales restent dans la disposition que l'usine a fixée après équilibrage, le jeu est équilibré. Toute permutation, tout remplacement ou toute perte de pièce rompt cette disposition.

Dispersion de la masse des pales

Remplacer une seule pale par une neuve venue d'un autre lot déplace le centre de masse de toute l'hélice. Une pale neuve peut sans problème différer de ses voisines de 20 à 50 grammes, et elle travaille à un rayon d'un demi-mètre ou plus. Cela représente des centaines de grammes-millimètres de balourd sur un rotor léger.

Le moteur dans le flux

Sur les machines gainables et de toiture, le moteur est monté sur des bras à l'intérieur de la virole, et l'hélice est fixée en porte-à-faux sur son arbre. Le même arbre porte sa propre petite hélice de refroidissement du moteur. Les deux sources produisent une vibration à la même fréquence, et l'appareil n'en voit que la somme. Seuls un calcul sur deux plans et la position des capteurs permettent de les séparer.

Érosion et dépôts

La poussière use les arêtes d'attaque de l'aluminium et se dépose sur le plastique. La masse part et arrive de façon inégale sur la circonférence. La mécanique générale de l'encrassement est décrite dans notre article sur l'équilibrage des ventilateurs ; pour les machines axiales, ajoutons un point : cette même saleté se trouve ici à un grand rayon, donc elle produit plus de balourd que sur une roue centrifuge.

Masses d'équilibrage d'origine

Les masses d'usine se trouvent sur le moyeu ou sur la jante : brides, plaques boulonnées, segments logés dans une rainure. Avec le temps, elles se corrodent, se desserrent et se perdent. Une masse perdue redonne d'un coup à l'hélice tout le balourd que l'usine avait un jour compensé.

Le mécanisme d'orientation

Sur les machines à pales orientables s'ajoute un mécanisme de réglage d'angle. Un jeu dans ce mécanisme permet à la pale d'osciller sur son logement : l'angle flotte, et la phase de la vibration (son repérage par rapport à l'angle de rotation du rotor) dérive d'un démarrage à l'autre. Il est alors trop tôt pour équilibrer cette hélice. Il faut d'abord rattraper le jeu et fixer les angles.

Dispersion de l'angle des pales : cela ressemble à un balourd, mais n'en est pas un

Une pale montée à un angle différent crée une force aérodynamique différente. Cette force tourne avec l'hélice et fait vibrer la machine une fois par tour, exactement à la même fréquence 1x qu'un balourd de masse. Une seule mesure au régime de travail ne permet pas de les distinguer. Nous les distinguons par le comportement de la machine, et c'est la raison principale pour laquelle un ventilateur axial ne peut pas s'équilibrer avec la méthode d'un ventilateur centrifuge.

L'ordre de travail en découle directement : régler d'abord tous les angles des pales de façon identique, au gabarit ou sur l'échelle d'origine du mécanisme, et équilibrer seulement ensuite. L'ordre inverse revient à faire le travail deux fois, car après le réglage des angles, il faudra recalculer la correction depuis le début.

Ce que nous vérifions avant la première masse

L'algorithme général pour distinguer un balourd d'une autre cause est décrit dans notre article sur la façon de déterminer la cause d'une vibration. Voici uniquement ce que nous vérifions spécifiquement sur une machine axiale, à l'arrêt et consignée.

Règle particulière pour les machines qui tournent dans un anneau. Si le jeu pale-anneau est par endroits inférieur à la valeur d'origine, nous en cherchons d'abord la cause : supports antivibratoires affaissés, déplacement du moteur sur ses bras, déformation de la virole. Il est exclu de poser une masse d'essai sur une hélice qui frotte déjà presque contre l'anneau : une flexion modifiée pourrait se terminer par un frottement au régime de travail.

Sources : ISO 13373-3:2015

Déroulement de l'équilibrage d'un ventilateur axial

  1. Demande

    Analyse de la machine sur photos

    Vous nous envoyez des photos de l'hélice des deux côtés, le diamètre, le nombre et le matériau des pales, le régime, le type d'installation : gainable, toiture, murale ou aéroréfrigérant. Nous répondons où se situera le plan de correction (l'endroit sur le rotor destiné aux masses de correction), comment nous fixerons les masses et quel accès est nécessaire.

  2. Mécanique

    Angles, ajustements, jeux

    Nous consignons le démarrage et parcourons la check-list ci-dessus. Si la dispersion des angles des pales est importante, nous les réglons au gabarit avant tout démarrage. Cela élimine la part aérodynamique de la vibration et ne laisse à l'équilibrage que la part liée à la masse.

  3. Démarrage 0

    Mesure initiale

    Nous posons deux accéléromètres sur les flasques-paliers du moteur, près du roulement avant et du roulement arrière, en direction radiale, la même à tous les démarrages. Nous collons le repère réfléchissant sur le moyeu ou sur le carénage avant, et nous pointons le capteur laser de phase à travers le collecteur d'entrée ou une trappe. Nous relevons le régime, la vibration globale (le niveau total des oscillations, toutes causes confondues), la 1x avec sa phase, et le spectre — la décomposition de la vibration par fréquences.

  4. Repérage

    Les pales comme positions fixes

    Nous numérotons les pales dans le sens de rotation et les saisissons dans le logiciel comme positions fixes. Ensuite, l'appareil indique non pas un angle, mais un numéro de pale et une masse, en la répartissant si besoin entre deux positions voisines. Toute erreur de sens de comptage est exclue.

  5. Masse d'essai

    Petite masse, fixation solide

    Pour une hélice légère, la masse d'essai est petite, souvent de 5 à 15 grammes. Nous la fixons par boulon sur le moyeu ou sur un emplacement d'origine prévu à cet effet, jamais au milieu d'une pale. Nous considérons un démarrage comme valable si l'amplitude de la 1x a changé de 20 à 30 % ou la phase de 20 à 30 degrés.

  6. Correction

    Masses ou permutation des pales

    Le logiciel indique une masse et une position. Nous posons une masse définitive sur l'emplacement d'origine du moyeu, ou, si le balourd est important, nous redistribuons la masse par un choix approprié des pales et rattrapons le reste avec une petite masse. Un démarrage d'ajustement (trim) élimine le reste de vibration sans nouveaux démarrages d'essai.

  7. Contrôle

    Mesure après et rapport

    Mesure de contrôle dans le même régime et à la même vitesse de rotation. Le rapport reprend les chiffres avant et après pour chaque point, les angles des pales, les masses et positions des masses, les spectres et les coefficients d'influence conservés de votre machine.

Sources : Manuel d’utilisation Balanset-1A

Un plan ou deux, et où se trouvent-ils

Une hélice axiale est un disque classique : la largeur du moyeu est très inférieure au diamètre, le rapport longueur/diamètre L/D est nettement inférieur à 0,5. Dans la plupart des cas, un seul plan de correction suffit donc. Il se trouve sur le moyeu : la face arrière, la jante prévue pour les masses d'origine, ou l'anneau de fixation des pales. Un seul démarrage d'essai, une seule pose de masses, une intervention courte.

Deux plans sont nécessaires plus rarement, mais dans des cas types. Un moyeu long de type tambour. Une machine à deux étages avec deux hélices sur un même arbre. Et le cas le plus fréquent : un moteur placé dans le flux, dont la petite hélice de refroidissement à l'extrémité arrière de l'arbre apporte sa propre contribution à la vibration. Cette hélice, ou l'extrémité arrière du rotor, devient alors le second plan, et l'appareil calcule les deux corrections en une seule série de démarrages par la méthode des coefficients d'influence — à partir de la réaction mesurée de la machine à une masse d'essai.

La règle du L/D et le coût du second plan sont détaillés dans l'article sur l'équilibrage en un ou deux plans. Le signe pratique pour une machine axiale est simple : si après une correction sur un seul plan la vibration reste élevée sur le roulement arrière du moteur, le système comporte une composante de couple (une paire de forces qui fait osciller le rotor à ses deux extrémités), et nous passons à deux plans.

Sources : ISO 21940-11:2016

Fixation des masses sans soudage et choix des pales par la masse

Nous n'utilisons jamais le soudage sur les hélices axiales. L'aluminium moulé se déforme sous l'effet de la chaleur, la structure du métal change près du cordon, une pale mince se voile, et le profil de la pale, c'est justement l'aérodynamique de la machine. Le plastique ne se soude pas du tout. Tout l'arsenal de fixation est donc mécanique ici, et nous cherchons d'abord ce que le fabricant a prévu : brides sur la jante du moyeu, masses en segments logées dans une rainure, trous taraudés pour des plaques. Un emplacement d'origine avec une limite de masse fixée par le fabricant vaut toujours mieux qu'une solution improvisée.

S'il n'existe pas d'emplacement d'origine, la fixation par boulon fonctionne : un paquet de rondelles ou une plaque sur un boulon, à travers un trou dans le moyeu ou dans l'anneau de fixation des pales, avec contrôle du serrage et freinage du filetage. L'enlèvement de métal par perçage n'est admis que dans la partie massive du moyeu, et seulement là où le fabricant l'autorise ; le logiciel du Balanset-1A calcule le diamètre et la profondeur de perçage. Ce que nous ne faisons jamais : coller ou suspendre des masses sur les pales. La force centrifuge à l'extrémité d'une pale arrache une masse collée, la masse détachée part dans le circuit d'air, et la moindre saillie sur le profil crée du bruit et dégrade l'écoulement. Une masse magnétique n'est admise que comme masse d'essai sur un moyeu en acier, et elle est retirée avant la remise de la machine.

Sur une hélice à pales démontables, il est souvent plus avantageux de ne pas ajouter de masse du tout, mais de redistribuer celle qui existe déjà. Les pales sont démontées et pesées une par une, au gramme près et avec leur propre fixation. Le jeu est ensuite réparti par position de façon à minimiser le vecteur de masse total : la plus lourde face à la suivante par ordre de masse, et ainsi de suite tout autour. Cette répartition élimine l'essentiel du balourd, le reste étant rattrapé par une petite masse sur le moyeu, avec un équilibrage classique.

Lors du remontage, nous contrôlons le couple de serrage et l'angle de calage de chaque pale. Sinon, en même temps qu'un bon ordre des masses, on introduit facilement une dispersion des angles, et la vibration change de nature : de massique, elle devient aérodynamique. Les méthodes de fixation des masses de correction, dans le cas général, sont détaillées dans un article séparé sur la fixation des masses.

Quand l'équilibrage sur site ne sera pas possible ou pas nécessaire

Une liste honnête de limites vous évite un déplacement inutile, et nous préserve notre réputation. Voici les cas où nous nous arrêterons et proposerons autre chose.

Si la vibration ne baisse pas après un équilibrage correct, ou revient rapidement, la cause n'est généralement pas dans les masses. Sept scénarios de ce type sont détaillés dans l'article sur les raisons pour lesquelles l'équilibrage n'aide pas.

Ce que vous obtenez et comment commander une intervention

Le résultat, ce n'est pas seulement une machine silencieuse. Vous recevez un rapport : la vibration initiale et résiduelle pour chaque point de mesure en mm/s RMS (valeur efficace, la façon dont tous les vibromètres mesurent), la composante synchrone 1x à part, les angles de calage mesurés des pales et leur dispersion, les masses et positions de toutes les masses posées. Si un choix des pales par la masse a été effectué, le rapport inclut le schéma de répartition des pales. S'y ajoute une évaluation par zones selon la partie applicable de l'ISO 20816, avec la précision de l'édition. Les coefficients d'influence de votre machine sont conservés : le prochain équilibrage du même ventilateur se fera sans démarrages d'essai.

L'équilibrage est réalisé par des ingénieurs qui conçoivent et fabriquent les appareils Balanset et qui les utilisent eux-mêmes sur site. 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. Il est plus avantageux de regrouper plusieurs ventilateurs d'un même site en une seule visite.

Basés à Vila Nova de Gaia, près de Porto, nous intervenons dans tout le Portugal. Envoyez les réponses à cette liste, et nous vous dirons franchement si votre machine peut être équilibrée sur site, s'il faut d'abord régler les angles des pales, ou si l'hélice a besoin d'une réparation avant toute pose de masse.

Sources : ISO 20816-1:2016 · Spécifications fabricant Balanset-1A

Questions fréquentes

Peut-on coller ou souder une masse directement sur une pale ?

Non. Le soudage sur de l'aluminium moulé déforme la pale et modifie la structure du métal près du cordon ; sur le plastique, c'est tout simplement impossible. Une masse collée, à ce rayon de l'hélice, ne tient qu'à un fil : la force centrifuge l'arrache, et la masse part dans le circuit d'air. De plus, toute saillie sur le profil de la pale crée du bruit et dégrade l'écoulement. Nous posons les masses uniquement sur le moyeu et sur des emplacements d'origine, avec une fixation mécanique et un freinage du filetage. Sur la pale elle-même, nous ne perçons pas, ne soudons pas et ne collons pas.

Nous avons remplacé une pale, et le ventilateur s'est mis à vibrer. Que faire ?

C'est le scénario le plus fréquent sur les machines axiales. Une pale neuve issue d'un autre lot diffère en masse de plusieurs dizaines de grammes, alors que le jeu avait été équilibré en usine avec son ancienne composition. Trois solutions, par ordre de complexité croissante : ajouter une masse de compensation sur le moyeu selon le calcul de l'appareil, choisir une pale neuve dont la masse est proche de celle retirée, ou peser tout le jeu et redisposer les pales avec un vecteur total minimal. La première solution suffit généralement, mais en cas de grand écart de masse, la permutation donne un résultat plus net.

Nous avons un ventilateur à pales orientables. L'équilibrage est-il possible ?

Oui, avec un ordre d'opérations obligatoire. Nous vérifions d'abord le jeu du mécanisme d'orientation : une pale qui oscille sur son logement donne une phase instable, et le coefficient d'influence de cette machine n'est alors pas fiable. Nous réglons ensuite tous les angles des pales de façon identique, au gabarit ou sur l'échelle d'origine, car une dispersion des angles crée une force aérodynamique à la fréquence 1x que des masses ne peuvent pas éliminer. C'est seulement après cela que nous équilibrons la part massique résiduelle. Si l'on procède dans l'autre sens, l'équilibrage devra être refait après le réglage des angles.

L'hélice est en plastique. L'équilibrez-vous ?

Oui, avec deux réserves. Première réserve : avant l'intervention, nous évaluons l'état du matériau. Un plastique terni et fissuré par la température ou les UV risque de ne pas retenir une masse ajoutée ; une telle hélice se remplace, elle ne s'équilibre pas. Seconde réserve : la fixation est uniquement mécanique, et uniquement sur le moyeu ou des emplacements d'origine, le plus souvent un paquet de rondelles sur un boulon à travers un trou existant. Sur une hélice en plastique légère, les masses sont petites, de l'ordre du gramme, donc nous choisissons aussi la masse d'essai avec prudence, en commençant par le minimum.

Le moteur est placé à l'intérieur de la gaine, impossible d'accéder aux roulements. Comment posez-vous les capteurs ?

Les capteurs ont besoin d'un contact rigide avec les flasques-paliers du moteur, ou avec une structure directement liée à eux, par exemple les bras près de la bride elle-même. L'accès existe généralement par une trappe de service, une section démontable de la gaine ou le collecteur d'entrée, et par le capot après démontage sur les machines de toiture. Si l'insert est aveugle et non démontable, la réponse honnête est la suivante : un équilibrage fiable ne sera pas possible, car on ne peut pas mesurer la vibration sur le carter à travers des supports antivibratoires souples. Nous discutons alors d'un démontage partiel ou de la dépose de l'insert.

Combien ça coûte et combien de temps ça prend ?

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. En termes de durée, un ventilateur axial accessible avec un seul plan de correction prend quelques heures : vérification de la mécanique et des angles, mesure initiale, un démarrage d'essai, pose des masses et contrôle. Cela prend plus de temps s'il faut régler les angles des pales, démonter et peser le jeu pour un choix par la masse, ou démonter une section de gaine pour l'accès. Il est plus avantageux de regrouper plusieurs machines d'un même site en une seule visite.

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