Production Maintenance n°61

technologies
Expertise
À propos de balourd de rotor rigide
L’analyse vibratoire est un outil incontestable pour la maintenance
conditionnelle des machines tournantes. En effet, le fonctionnement
des machines tournantes engendre des efforts qui sont la cause de
nombreuses défaillances, parmi lesquelles le balourd est représentatif
de 80% d’entre elles.
Le déséquilibre du rotor ou plus communément appelé
le balourd est l’une des principales causes de vibrations
des machines tournantes. On parle aujourd’hui
de déséquilibre mécanique généré sur un rotor lorsque sa
répartition de masse est telle que son axe d’inertie n’est pas
confondu avec son axe de rotation. Il en résulte donc un
tenseur de force appliqué au niveau des paliers (forces et
couples), dans le cas d’une vitesse de rotation fixe aux paramètres
suivants :
• carré de la vitesse angulaire (ω²) ;
• distance entre le centre d’inertie du rotor et son axe
de rotation ;
• moment d’inertie du rotor.
Dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation, les forces
réactives au niveau des paliers sont tournantes de type :
où
• m = masse de déséquilibre « équivalente » située à la
périphérie du rotor
• r = rayon du rotor
• ω = vitesse angulaire du rotor
Cette description ne concerne que les rotors dits rigides (c’està-dire
dont la vitesse de rotation nominale est inférieure à la
première fréquence critique de l’arbre). De cette manière, la
répartition du déséquilibre de masse le long du rotor amène
à définir différents types de balourds en fonction de leurs
effets induits sur le mouvement du rotor.
Le balourd statique
Description
Ci contre, en figure 1, le balourd
statique présente un axe d’inertie
Δ décalé parallèlement à l’axe
de rotation Z. Ceci suppose que :
• le déséquilibre de masse soit
réparti régulièrement le long
d’une génératrice du rotor ; ceci
est très peu probable.
• le déséquilibre de masse soit
concentré en un plan perpendiculaire
à l’axe, situé au centre
du rotor.
Correction du balourd statique
En pratique, cela concerne essentiellement
les rotors comprenant
une roue au milieu de l’arbre,
dont le diamètre est grand par
rapport à la largeur.
L’équilibrage est alors réalisé en
un seul plan, par la mise en place
d’une masse identique, diamétralement
opposé à m (voir figure 2).
Déséquilibre de couple pur
Description
L’axe d’inertie Δ est sécant à l’axe
de rotation Z en son centre de
gravité G les deux axes sont dans
le même plan (Cf. figure 3).
Correction du balourd de couple pur
En pratique, cela concerne essentiellement
les rotors comprenant
une roue au milieu de l’arbre,
dont le diamètre est grand par
rapport à la largeur.
L’équilibrage est alors réalisé en
un seul plan, par la mise en place
d’une masse identique, diamétralement
opposé à m (voir figure 2).
Balourd dynamique
C’est la somme des deux descriptions précédentes. Ici on
montre que les efforts peuvent être annulés avec deux masses
de correction dans deux plans différents. C’est le cas de déséquilibre
le plus fréquent rencontré dans l’industrie.
14ı PRODUCTION MAINTENANCE • N°61 • mai-juin-juillet 2018