Théorie & Pratique de l'équilibrage dynamique : Un guide complet

Publié le 22 juillet 2025 | Catégorie : Connaissances expertes

1. Qu'est-ce qu'un rotor et pourquoi y a-t-il des vibrations ?

Un rotor est un corps qui tourne autour d'un axe et est maintenu par ses surfaces de support dans des appuis. Ces surfaces de support (souvent appelées tourillons) transmettent les charges aux roulements.

Dans un rotor idéalement équilibré, sa masse est symétriquement distribuée autour de l'axe de rotation. Lors de la rotation, une force centrifuge dirigée vers l'extérieur agit sur chaque élément. Dans un rotor équilibré, les forces centrifuges des éléments symétriques s'annulent mutuellement, et la force totale sur les roulements est nulle.

Cependant, si cette symétrie est perturbée (par exemple par une masse inégale), une force centrifuge non équilibrée se produit. Cette force change de direction à chaque rotation et génère une charge dynamique sur les roulements, ce qui entraîne une usure accélérée et des vibrations.

L'équilibrage est le processus d'élimination de ce déséquilibre par l'ajout ciblé de masses d'équilibrage, afin de restaurer la symétrie du rotor.

2. Rotors durs vs mous

Selon la rigidité du matériau et la taille des forces centrifuges, on distingue deux types de rotors :

• Rotors durs (Rigid Rotors) : Ceux-ci ne se déforment que de manière insignifiante sous l'effet des forces centrifuges à la vitesse de fonctionnement. La plupart des rotors dans la construction mécanique générale entrent dans cette catégorie, et les méthodes décrites ici s'appliquent à eux.
• Rotors mous (Flexible Rotors) : Leur déformation ne peut pas être négligée et nécessite des méthodes d'équilibrage plus complexes. Un rotor peut se comporter comme un rotor dur à basses vitesses et comme un rotor mou à hautes vitesses.

3. Types de déséquilibre : Statique et Dynamique

Nous avons déjà traité de cette importante distinction dans un article séparé, mais voici encore une fois l'essentiel :

• Déséquilibre statique existe même à l'arrêt. Le "point lourd" se tourne vers le bas par gravité. Il est typique pour les rotors étroits en forme de disque.
• Déséquilibre dynamique (ou de moment) ne se produit que lors de la rotation. Il est causé par deux masses non équilibrées dans des plans différents, qui génèrent un moment de basculement. Ce type de déséquilibre est typique pour les rotors longs et ne peut pas être corrigé statiquement.

Théoriquement, il est prouvé que pour éliminer complètement le déséquilibre d'un rotor dur, deux poids de correction dans deux plans différents suffisent. Ceux-ci compensent à la fois le déséquilibre statique et dynamique.

4. Les véritables causes des vibrations

Il est important de comprendre que le déséquilibre n'est pas la seule cause de vibrations. L'équilibrage ne peut éliminer que les vibrations causées par une distribution de masse asymétrique.

C'est pourquoi il est crucial : Un mécanisme défectueux doit d'abord être réparé et ensuite équilibré. L'équilibrage ne peut pas remplacer une réparation !

5. Le problème de la résonance

Chaque système mécanique a une fréquence propre. Si la vitesse de fonctionnement du rotor s'approche de cette fréquence propre, l'amplitude des vibrations augmente dramatiquement – une résonance mécanique se produit. Dans cet état, un équilibrage normal est impossible, car de petites changements de vitesse entraînent des changements massifs de vibration.

Un mécanisme correctement conçu doit être conçu de manière à ce que sa vitesse de fonctionnement soit éloignée de la fréquence de résonance. Les machines d'équilibrage qui fonctionnent en dessous de leur fréquence de résonance sont considérées comme "à appui rigide" (doresonant), tandis que celles qui fonctionnent au-dessus sont considérées comme "à appui souple" (soft-bearing).