Théorie et fondamentaux

Dernière révision 30 juillet 2026

Degrés de qualité d'équilibrage selon l'ISO 21940-11 : comment choisir la bonne tolérance pour votre équipement

En brefLe degré de qualité d'équilibrage G est le produit du balourd spécifique admissible par la vitesse angulaire, en mm/s : concasseurs G16, ventilateurs et pompes G6,3, turbines à gaz et à vapeur G2,5, broches G1,0 ou G0,4. La tolérance découle de e per = (G × 9549) / n, puis U per = e per × M.

Quand c’est pertinent

  • Définir un critère d’acceptation d’équilibrage objectif
  • Choisir un grade de précision économiquement justifié
  • Calculer le balourd résiduel admissible d’un rotor

Quand ça ne l’est pas

  • Ne pas exiger des grades G plus stricts que nécessaire
  • Le grade G désigne le balourd résiduel, pas la vibration du carter
  • Couvre les rotors à comportement rigide, pas les seules limites de vibration

La qualité de l'équilibrage doit être évaluée non pas de manière subjective (« la vibration a diminué ») mais selon des critères objectifs et mesurables. Les normes internationales définissent des exigences claires pour le balourd résiduel admissible après équilibrage.

Le document clé est l'ISO 21940-11 (anciennement ISO 1940-1:2003), « Vibrations mécaniques — Équilibrage des rotors — Procédures et tolérances pour les rotors à comportement rigide ».

Pourquoi des normes sont nécessaires :

  • Elles transforment un jugement subjectif en un critère objectif et mesurable
  • Elles servent de base à la réception des travaux par le client
  • Elles trouvent l'équilibre entre la nécessité technique et le bon sens économique
  • Elles protègent à la fois le prestataire et le client en cas de litige

Qu'est-ce qu'un degré G, en termes simples

Le degré de qualité d'équilibrage (désigné par la lettre G) définit le balourd résiduel admissible après équilibrage. Plus le nombre G est faible, plus l'exigence de précision d'équilibrage est stricte.

Signification physique : le nombre G est égal à la vitesse orbitale du centre de masse du rotor à sa vitesse de service — le produit du balourd spécifique admissible et de la vitesse angulaire (eper × Ω), exprimé en mm/s. Par exemple, le degré G6,3 correspond à 6,3 mm/s.

Important : il s'agit d'une propriété du balourd résiduel, et non de la vitesse vibratoire du carter ou du palier mesurée sur une machine en fonctionnement selon l'ISO 20816-3. Les deux sont liés mais ne sont pas le même chiffre.

Un principe important : chaque type d'équipement a son degré de qualité d'équilibrage recommandé, qui reste constant quelle que soit la vitesse de rotation ou la masse du rotor. Par exemple :

  • Concasseurs → toujours le degré G16
  • Ventilateurs et pompes → toujours G6,3
  • Turbines à gaz et à vapeur → G2,5 (turbines hydrauliques → G6,3)
  • Broches → toujours G1,0 ou G0,4
Pourquoi il ne vaut pas la peine d'exiger une précision excessive : équilibrer au degré G1,0 alors que G6,3 suffit augmente considérablement le coût et la durée du travail sans apporter le moindre bénéfice pratique. La norme vous aide à trouver un juste équilibre entre qualité et coût.

Un tableau des degrés de qualité d'équilibrage G pour différents équipements

Tableau : Degré G, Grandeur du degré eper·Ω (mm/s), Type d'équipement, Exemples de rotors
Degré G Grandeur du degré eper·Ω (mm/s) Type d'équipement Exemples de rotors
G4000 4000 Équilibrage très grossier Vilebrequins de gros moteurs diesel marins lents (vitesse du piston inférieure à 9 m/s), intrinsèquement déséquilibrés
G16 16 Équilibrage grossier Concasseurs, arbres de machines agricoles, arbres de transmission (cardan)
G6,3 6,3 Qualité industrielle standard Rotors de pompe, hélices de ventilateur, centrifugeuses et séparateurs, turbocompresseurs, turbines hydrauliques, engrenages, machines-outils, induits de moteurs électriques, composants d'équipements de process
G2,5 2,5 Qualité supérieure Rotors de turbines à gaz et à vapeur, compresseurs, entraînements de machines-outils, moteurs électriques au-dessus de 950 tr/min, machines textiles
G1,0 1,0 Équilibrage de précision Entraînements de rectifieuses, entraînements audio et vidéo
G0,4 0,4 Équilibrage de ultra-précision Broches de rectifieuses de précision, gyroscopes

← Voir aussi la section sur les degrés de qualité d'équilibrage dans le guide complet

Comment calculer le balourd résiduel admissible

L'ISO 21940-11 vous permet de calculer une valeur précise du balourd résiduel admissible, qui sert de valeur cible lors de l'équilibrage.

Le calcul s'effectue en deux étapes :

Étape 1 : Détermination du balourd spécifique admissible (eper)

Formule :

eper = (G × 9549) / n

Où :

  • G — le degré de qualité d'équilibrage (par exemple, 6,3)
  • n — la vitesse de rotation de travail, tr/min
  • eper — le balourd spécifique admissible, μm (ou g·mm/kg)

Étape 2 : Calcul du balourd résiduel admissible (Uper)

Formule :

Uper = eper × M

Où :

  • M — la masse du rotor, kg
  • Uper — le balourd résiduel admissible, g·mm
Le calculateur de tolérance d'équilibrage dans le logiciel Balanset-1A

Fig. 1. La fenêtre de calcul de la tolérance d'équilibrage dans le logiciel Balanset-1A : calcul automatique selon l'ISO 1940-1

Équilibrage avec vérification par rapport aux normes

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Exemples résolus

Exemple 1 : un ventilateur industriel

Données d'entrée :

  • Masse du rotor (hélice + arbre) : M = 150 kg
  • Vitesse de travail : n = 1500 tr/min
  • Degré de qualité d'équilibrage : G = 6,3 (standard pour les ventilateurs)

Calcul :

  1. eper = (6,3 × 9549) / 1500 = 40,1 μm (g·mm/kg)
  2. Uper = 40,1 × 150 = 6015 g·mm

Conclusion : après équilibrage, le balourd résiduel ne doit pas dépasser 6015 g·mm (soit ~6000 g·mm arrondi). Pour un équilibrage sur deux plans, la tolérance est répartie à parts égales : chaque plan reçoit Uper/2.

Exemple 2 : un rotor de moteur électrique de 30 kW

Données d'entrée :

  • Masse du rotor : M = 25 kg
  • Vitesse de travail : n = 3000 tr/min
  • Degré de qualité d'équilibrage : G = 2,5 (qualité supérieure)

Calcul :

  1. eper = (2,5 × 9549) / 3000 = 7,96 μm
  2. Uper = 7,96 × 25 = 199 g·mm

Conclusion : le moteur nécessite un équilibrage plus précis (degré G2,5 plutôt que G6,3) car il tourne à grande vitesse.

Exemple 3 : une broche de rectifieuse

Données d'entrée :

  • Masse de la broche avec son outil : M = 5 kg
  • Vitesse de travail : n = 6000 tr/min
  • Degré de qualité d'équilibrage : G = 1,0 (équilibrage de précision)

Calcul :

  1. eper = (1,0 × 9549) / 6000 = 1,59 μm
  2. Uper = 1,59 × 5 = 7,95 g·mm

Conclusion : pour les broches de précision à grande vitesse, les exigences sont très strictes — le balourd spécifique admissible (eper) est environ 25 fois plus petit que pour les ventilateurs.

Application pratique : si le rapport final d'équilibrage montre que le balourd résiduel est dans la limite de la tolérance ISO calculée, le travail est réputé avoir été réalisé selon un niveau de qualité élevé. C'est un critère objectif et juridiquement significatif.

Le lien avec la vibration de l'équipement

En complément de l'ISO 21940-11 (la tolérance de balourd), il existe l'ISO 20816-3:2022 — qui a remplacé l'ISO 10816-3 désormais retirée — régissant les niveaux de vibration admissibles des équipements mesurés sur les paliers. Elle classe les machines en groupes et en 2 types de fondation (rigide/flexible).

Tableau : limites des zones d'évaluation vibratoire selon l'ISO 10816-3:2009, Annexe A (mm/s RMS)
Groupe de machines Fondation Limites de zones (mm/s)
A/B
Bon		 B/C
Acceptable		 C/D
Alarme
Groupe 1 (Grandes machines)
P > 300 kW ; machines électriques avec hauteur d'axe H ≥ 315 mm		Rigide2,34,57,1
Flexible3,57,111,0
Groupe 2 (Machines moyennes)
15 kW < P ≤ 300 kW ; machines électriques avec hauteur d'axe 160 mm ≤ H < 315 mm		Rigide1,42,84,5
Flexible2,34,57,1

Remarque : les valeurs ci-dessus sont celles de l'ISO 10816-3:2009, Annexe A. Cette partie est désormais remplacée par l'ISO 20816-3:2022. Choisissez la ligne correspondant à votre machine : une limite indiquée sans groupe ni type de fondation n'a aucun sens — la seule limite A/B varie, selon l'ISO 20816-1:2016, de 0,71 à 4,5 mm/s suivant le type de machine.

Décodage des zones d'état :

Zone A : Bon

L'état d'un équipement neuf. Aucune action n'est nécessaire.

Zone B : Acceptable

Un fonctionnement sans restriction est autorisé. Une surveillance est recommandée.

Zone C : Temporairement acceptable

L'équipement nécessite un diagnostic pour trouver et éliminer les causes de vibration.

Zone D : Inacceptable (Alarme)

La vibration peut provoquer des dommages. L'arrêt de la machine pour réparation est fortement recommandé.

Niveaux de vibration critiques :

  • Le franchissement de la limite C/D de votre groupe de machines (4,5 mm/s pour les machines moyennes, 7,1 mm/s pour les grandes machines sur fondations rigides — voir le tableau ci-dessus) fait passer la machine en zone D : elle doit être arrêtée pour diagnostic afin d'éviter la destruction des roulements et du carter
  • Un dépassement important de cette limite peut entraîner une fissuration par fatigue des soudures du carter et une défaillance rapide des composants.

Les deux normes se complètent : l'ISO 21940-11 définit la qualité d'équilibrage cible, tandis que l'ISO 20816-3 évalue l'état vibratoire réel de la machine.

Conclusion

L'ISO 21940-11 n'est pas une simple exigence formelle mais un outil pratique pour garantir la qualité d'équilibrage. Elle vous permet de :

  • Évaluer objectivement la qualité du travail réalisé
  • Choisir un niveau de précision économiquement justifié
  • Protéger les intérêts du client comme du prestataire
  • Fournir une preuve documentée de la qualité

Les instruments d'équilibrage modernes tels que le Balanset-1A intègrent un calculateur de tolérance selon l'ISO 1940-1 qui calcule automatiquement les valeurs cibles et compare les résultats obtenus à celles-ci.

Voir aussi : les types de balourd et la manière de corriger chacun d'eux

Équilibrage selon les normes ISO

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Aide-mémoire

  • Choisir le grade G selon le type d’équipement
  • Relever la vitesse de travail (tr/min) et la masse du rotor
  • Calculer e_per = (G x 9549) / n
  • Calculer U_per = e_per x M
  • Confirmer que le balourd résiduel est dans la tolérance
  • Émettre un certificat de conformité
Étape suivanteRecouper la vibration en fonctionnement avec les zones d’état de l’ISO 20816-3.