ISO 10816-1:1995

Mechanical vibration - Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts - Part 1: General guidelines

Establishes the general conditions and procedures for the measurement and evaluation of vibration, using measurements made on the non-rotating parts of machines. The general evalution criteria relate to both operational monotoring and acceptance testing and have been established primarily with regard to securing reliable long-term operation of the machine. Replaces ISO 2372 and ISO 3945, which have been technically revised.

Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non tournantes — Partie 1: Lignes directrices générales

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 13-Dec-1995
• Withdrawal Date: 13-Dec-1995
• ICS: 17.160 - Vibrations, shock and vibration measurements
• Technical Committee: ISO/TC 108/SC 2 - Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied to machines, vehicles and structures
• Drafting Committee: ISO/TC 108/SC 2/WG 1 - Rotordynamics and vibration of machines
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 09-Nov-2016
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Amended By: ISO 10816-1:1995/Amd 1:2009 - Mechanical vibration - Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts - Part 1: General guidelines - Amendment 1
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revised: ISO 20816-1:2016 - Mechanical vibration - Measurement and evaluation of machine vibration - Part 1: General guidelines
• Effective Date: 28-Dec-2013
• Revises: ISO 2372:1974 - Mechanical vibration of machines with operating speeds from 10 to 200 rev/s - Basis for specifying evaluation standards
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Revises: ISO 3945:1985 - Mechanical vibration of large rotating machines with speed range from 10 to 200 r/s - Measurement and evaluation of vibration severity in situ
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Parent: ISO 10816-1:1995/Amd 1:2009 - Mechanical vibration - Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts - Part 1: General guidelines - Amendment 1
• Effective Date: 10-Jul-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL
IS0
STANDARD
10816-I
First edition
1995-l 2-15
Mechanical vibration - Evaluation of
machine vibration by measurements on
non-rotating parts -
Part 1:
General guidelines
Vibrations mkaniques - &aluation des vibrations des machines par
mesurages sur les parties non toumantes -
Partie 7: Directives g&Wales
Reference number
IS0 10816-I :I 995(E)
IS0 10816=1:1995(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(I EC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 10816-I was prepared by Technical Committee
ISOFC 108, Mechanical vibration and shock, Subcommittee SC 2,
Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied
to machines, vehicles and structures.
This first edition of IS0 10816-I cancels and replaces IS0 2372:1974 and
IS0 3945:1985, which have been technically revised.
IS0 10816 consists of the following parts, under the general title Mech-
anical vibration - Evaluation of machine vibration by measurements on
non-r0 ta ting parts:
- Part I: General guidelines
- Part 2: Large land-based steam turbine generator sets in excess of
50 MW
- Part 3: industrial machines with nominal power above 75 kW and
nominal speeds between 120 r/min and 15000 r/min when measured
in situ
- Part 4: Gas turbine driven sets excluding aircraft derivatives
- Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping
plants
0 IS0 1995
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
INTERNATIONAL STANDARD 0 ISO
Mechanical vibration - Evaluation of machine
vibration by measurements on non-rotating parts -
Part 1:
General guidelines
IS0 maintain registers of currently valid International
1 Scope
Standards.
This part of IS0 10816 establishes general conditions
IS0 7919-I :-‘I, Mechanical vibration of non-
and procedures for the measurement and evaluation
reciprocating machines -
Measurements on rotating
of vibration using measurements made on non-
shafts and evaluation criteria - Part I: General
rotating and, where applicable, non-reciprocating parts
guidelines.
of complete machines. The general evaluation criteria,
which are presented in terms of both vibration
magnitude and change of vibration, relate to both op-
3 Measurements
erational monitoring and acceptance testing. They
have been provided primarily with regard to securing
This clause describes the measurements, procedures
reliable, safe, long-term operation of the machine,
and operating conditions recommended for assessing
while minimizing adverse effects on associated
machine vibration. The guidelines given will permit
equipment. Guidelines are also presented for setting
the evaluation of vibration in accordance with the
operational limits.
general criteria and principles given in clause 5.
The evaluation criteria relate only to the vibration
produced by the machine itself and not to vibration
3.1 Measurement parameters
transmitted to it from outside.
This part of IS0 10816 does not include any con-
3.1 .I Frequency range
sideration of torsional vibration.
The measurement of vibration shall be broad band, so
that the frequency spectrum of the machine is ad-
equately covered.
2 Normative reference
The frequency range will depend on the type of ma-
The following standard contains provisions which,
chine being considered (e.g. the frequency range
through reference in this text, constitute provisions
necessary to assess the integrity of rolling element
of this part of IS0 10816. At the time of publication,
bearings should include frequencies higher than those
the edition indicated was valid. All standards are sub-
on machines with fluid-film bearings only).
ject to revision, and parties to agreements based on
this part of IS0 10816 are encouraged to investigate Guidelines for instrumentation frequency ranges for
specific machine classes will be given in the appro-
the possibility of applying the most recent edition of
priate parts of IS0 10816.
the standard indicated below. Members of IEC and
1) To be published. (Revision of IS0 7919-I :I 986)
0 IS0
IS0 10816=1:1995(E)
NOTE 1 In the past, vibration severity was often related rections, leading to a set of different vibration
to broad-band vibration velocity [mm/s (r.m.s.)] in the range
magnitude values. The maximum broad-band magni-
10 Hz to 1 000 Hz. However, different frequency ranges
tude value measured under agreed machine support
and measurement quantities may apply for different ma-
and operating conditions is defined as the vibration
chine types.
severity.
3.1.2 Measurement quantity
For most machine types, one value of vibration se-
verity will characterize the vibratory state of that ma-
For the purposes of this part of IS0 10816, the fol-
chine. However, for some machines this approach
lowing can be used:
may be inadequate and the vibration severity should
then be assessed independently for measurement
a) vibration displacement, measured in micrometres;
positions at a number of locations.
b) vibration velocity, measured in millimetres per
3.2 Measuring positions
second;
Measurements should be taken on the bearings,
c) vibration acceleration, measured in metres per
bearing support housing, or other structural parts
square second.
which significantly respond to the dynamic forces and
cation a nd limitati ons of these quantities
The u se, appli
characterize the overall vibration of the machine.
further in clause 5 .
are di scussed
Typical measurement locations are shown in figures
1 to 5.
Generally, there is no simple relationship between
broad-band acceleration, velocity and displacement;
To define the vibrational behaviour at each measuring
nor is there between-peak (O-p), peak to peak (p-p),
position, it is necessary to take measurements in
root mean square (r.m.s.) and average values of vi-
three mutually perpendicular directions. The full com-
bration. The reasons for this are briefly discussed in
plement of measurements represented in figures I to
annex A, which also defines some precise relation-
5 is generally only required for acceptance testing.
ships between the above quantities when the har-
The requirement for operational monitoring is usually
monic content of the vibration waveform is known.
met by performing one or both measurements in the
radial direction (i.e. normally in the horizontal-
In order to avoid confusion and to ensure correct in-
transverse and/or vertical directions). These can be
terpretation, it is important at all times to identify
supplemented by a measurement of axial vibration.
clearly the measurement units [e.g. pm (p-p), mm/s
The latter is normally of prime significance at thrust
(r.m.s.)].
bearing locations where direct axial dynamic forces
are transmitted.
3.1.3 Vibration magnitude
Detailed recommendations for specific machine types
The result of measurements made with an instrument
are provided in the additional parts of IS0 10816.
which complies with the requirements of clause 4 is
called the vibration magnitude at a specific measuring
3.3 Machine support structure for
position and direction.
acceptance testing
It is common practice, based on experience, when
evaluating broad-band vibration of rotating machinery
3.3.1 In situ tests
to consider the r.m.s. value of vibration velocity, since
this can be related to the vibration energy. However,
When acceptance tests are carried out in situ, the
other quantities such as displacement or acceleration
support structure shall be that supplied for the ma-
and peak values instead of r.m.s. values may be pre-
chine. In this case it is important to ensure that all the
ferred. In this case, alternative criteria are required
major components of the machine and structure are
which are not necessarily simply related to criteria
installed when testing is carried out.
based on r.m.s. values.
It should be noted that valid comparisons of vibration
for machines of the same type but on different foun-
3.1.4 Vibration severity
dations or sub-foundations can only be made if the
Normally measurements are made at various meas- foundations concerned have similar dynamic charac-
uring positions and in two or three measuring di- teristics.

0 IS0
IS0 10816-1:1995(E)
Figure 1 - Measuring points for pedestal bearings
Figure 2 - Measuring points for housing-type bearings

IS0 10816-1:1995(E)
Figure 3 -
Measuring points for small electrical machines
Figure 4 -
Measuring points for reciprocating engines

IS0 10816=1:1995(E)
I I
U
A
I I
I I
Figure 5 - Measuring points for vertical machine sets
0 IS0
IS0 10816-1:1995(E)
3.3.2 In a test facility measurements of environmental vibration with the
machine shut down to ensure that this is not making
There are many classes of machines for which, be- a significant contribution to the observed vibration.
cause of economic or other reasons, acceptance tests Where possible, steps should be taken to reduce the
are carried out on a test bed which may have different magnitude of environmental vibration if it is greater
support structure characteristics from those at the than one-third of the recommended limits.
site. The support structure can significantly affect the
measured vibration and every attempt should be
made to ensure that the natural frequencies of the
4 Instrumentation
complete test arrangement do not coincide with the
rotational frequencies of the machine or with any of
The instrumentation used shall be designed to oper-
its significant harmonics.
ate satisfactorily in the environment for which it is to
be used, for example with respect to temperature,
The test arrangement will normally meet these re-
humidity, etc. Particular attention shall be given to
quirements if the vibration magnitude measured in
ensuring that the vibration transducer is correctly
the horizontal and vertical directions at the machine
mounted and that its presence does not affect the
feet, or at the base frame near the bearing support
vibration response characteristics of the machine.
or stator feet, does not exceed 50 % of the vibration
magnitude measured in the same measuring direction
instrument systems
Two presently in common use to
at that bearing. Additionally, the test arrangement
itor broad-band vibrat
mon ion are acce ptable, namely:
shall not cause a substantial change in any of the
major resonance frequencies.
a) instruments which incorporate r.m.s. detector cir-
cuits and display the r.m.s. values;
If a significant support resonance is present during
acceptance testing and it cannot be eliminated, the
b) instruments which incorporate either r.m.s. or av- *
vibration acceptance tests may have to be carried out
eraging detector circuits, but are scaled to read
on the fully installed machine in situ.
peak-to-peak or peak values. The scaling is based
on an assumed sinusoidal relationship between
For some classes of machines (e.g. small electrical
r.m.s., average, peak-to-peak and peak values.
machinery), acceptance tests can be carried out when
machines are supported by a resilient system. In this
If the vibration evaluation is based on more than one
case, all the rigid body mode frequencies of the ma-
measurement quantity (i.e. displacement, velocity,
chine on its support system shall be less than one-half
acceleration), the instrumentation used shall be able
of the lowest significant excitation frequency of the
to characterize all the relevant quantities.
machine. Appropriate support conditions can be
achieved by mounting the machine on a resilient
It is desirable that the measurement system should
support baseplate or by free suspension on a soft
have provision for on-line calibration of the readout
spring.
instrumentation and, in addition, have suitable isolated
outputs to permit further analysis as required.
3.4 Machine support structure for
operational monitoring
5 Evaluation criteria
out on fully installe d
rational monitoring is carried
OPe
mat hines in situ (i.e. on their fina I su pport structure)
5.1 General
3.5 Machine operating conditions
This clause specifies general criteria and principles for
Vibration measurements shall be made after achieving
the evaluation of machine vibration. The evaluation
agreed normal operating conditions. Additional vi-
criteria relate to both operational monitoring and ac-
bration measurements that may be taken under other
ceptance testing, and they apply only to the vibration
conditions are not applicable for evaluation in accord-
produced by the machine itself and not to vibration
ance with clause 5.
transmitted from outside. For certain classes of ma-
chinery, the guidelines presented in this part of
IS0 10816 are complemented by those given for
3.6 Environmental vibration evaluation
shaft vibration in IS0 7919-1. If the procedures of
If the measured vibration magnitude exceeds the both standards are applicable, the one which is more
recommended limit, it may then be necessary to take restrictive shall generally apply.

0 IS0 IS0 10816-1:1995(E)
Numerical values assigned to the zone boundaries are
Specific criteria for different classes and types of ma-
chinery will be given in the relevant parts of not intended to serve as acceptance specifications,
IS0 10816 as they are developed. which shall be subject to agreement between the
machine manufacturer and customer. However, these
values provide guidelines for ensuring that gross de-
ficiencies or unrealistic requirements are avoided. In
certain cases, there may be specific features associ-
5.2 Criteria
ated with a particular machine which would require
different zone boundary values (higher or lower) to be
Two evaluation criteria are used to assess vibration
used. In such cases, it is normally necessary to ex-
severity on various classes of machines. One criterion
plain the reasons for this and, in particular, to confirm
considers the magnitude of observed broad-band. vi-
that the machine will not be endangered by operating
bration; the second considers changes in magnitude,
with higher vibration values.
irrespective of whether they are increases or de-
creases. _
5.3.2 Evaluation zone limits
5.3 Criterion I: Vibration magnitude
The vibration of a particular machine depends on its
This criterion is concerned with defining limits for ab-
size, the characteristics of the vibrating body and
solute vibration magnitude consistent with acceptable mounting system, and the purpose for which it is de-
dynamic loads on the bearings and acceptable vi- signed. It is therefore necessary to take account of
bration transmission into the support structure and the various purposes and circumstances concerned
foundation. The maximum vibration magnitude ob- when specifying ranges of vibration measurement for
served at each bearing or pedestal is assessed against
different machine types. For nearly all machines, re-
four evaluation zones established from international
gardless of the type of bearings used, measurements
experience. This maximum magnitude of vibration
of the broad-band r.m.s. vibration velocity on struc-
measured is defined as the vibration severity (see
tural parts such as bearing housings will, in general,
3.1.4). adequately characterize the running conditions of the
rotating shaft elements with respect to their trouble-
free operation.
5.3.1 Evaluation zones
In most cases, it has been found that vibration vel-
The following typical evaluation zones are defined to ocity is sufficient to characterize the severity of vi-
permit a qualitative assessment of the vibration on a bration over a wide range of machine operating
given machine and to provide guidelines on possible speeds. However, it is recognised that the use of a
actions. Different categorization and number of zones single value of velocity, regardless of frequency, can
may apply for specific machine types, which are cov- lead to unacceptably large vibration displacements.
ered by the additional parts of IS0 10816. Interim This is particularly so for machines with low operating
values for the zone boundaries are presented in speeds when the once-per-revolution vibration com-
annex B. ponent is dominant. Similarly, constant velocity cri-
teria for machines with high operating speeds, or with
Zone A: The vibration of newly commissioned ma-
vibration at high frequencies generated by machine
chines would normally fall within this zone.
component parts can lead to unacceptable acceler-
ations. Consequently, acceptance criteria based on
Zone B: Machines with vibration within this zone are
velocity will take the general form of figure6. This in-
normally considered acceptable for unrestricted long-
dicates the upper and lower frequency limits fu and 3
term operation.
and shows that below a defined frequency fX and
above a defined frequency fy the allowable vibration
Zone C: Machines with vibration within this zone are
velocity is a function of the vibration frequency (see
normally considered unsatisfactory for long-term con-
also annex C). However, for vibration frequencies
tinuous operation. Generally, the machine may be
between& and&, a constant velocity criterion applies.
operated for a limited period in this condition until a
The r.m.s. velocities listed in annex B refer to this
suitable opportunity arises for remedial action.
constant velocity region. The precise nature of the
Zone D: Vibration values within this zone are normally acceptance criteria and the values of-f;, fU, fX and& for
considered to be of sufficient severity to cause dam- specific machine types will be given in the additional
age to the machine. parts of IS0 10816.
0 IS0
IS0 10816-1:1995(E)
appropriate weighting factors, consistent with fig-
For many machines, the broad-band vibration consists
ure6, for those components whose frequencies
primarily of a single frequency component, often shaft
are below fX or above fv. This value should then
rotational frequency. In this case, the allowable vi-
be evaluated relative to the constant velocity be-
bration is obtained from figure6 as the vibration vel-
tweenf, and&. It should be noted that, except for
ocity corresponding to that frequency.
the case when the broad-band vibration consists
For less-common machines, where there may be sig-
primarily of a single frequency component, a di-
nificant vibratory energy beyond the breakpoints& and
rect comparision of the frequency spectrum com-
fv of figure6, a number of different approaches are
ponents with the curves of figure6 would yield
possible. Examples are the following.
misleading results.
a) In addition to the usual. broad-band velocity,
broad-band measurement en-
c) A composite
broad-band displacement may be measured when
compassing the entire spectrum may be carried
there is significant energy below fx. Similarly,
out using an instrument incorporating weighting
broad-band acceleration may be measured when
networks consistent with the shape of figure6.
there is significant energy above&. The allowable
This value should then be evaluated relative to the
vibration displacement and acceleration should be
constant velocity between fX and fv-
consistent with the velocity corresponding to the
sloped portions of figure6.
The evaluation criteria for specific machine types will
be given in the additional parts of IS0 10816 as they
b) The velocity, displacement or acceleration at each
become available. Annex C provides additional guid-
significant component throughout the frequency
ance. For certain machine types, it may be necessary
spectrum may be determined using a frequency
to define further criteria beyond those described by
analyser. The equivalent broad-band velocity can
figure6 (see for example, 5.6.3).
be obtained using equation (A.2) after applying
)r
c
.-
U
2J
Zone0
>
ui
e
Frequency, f
Figure 6 - General form of vibration velocity acceptance criteria
0 IS0
IS0 10816=1:1995(E)
Where appropriate, guidelines for specifying ALARM
5.4 Criterion II: Change in vibration
and TRIP criteria for specific machine types are given
magnitude
in the additional parts of IS0 10816.
This criterion provides an assessment of a change in
5.5.1 Setting of ALARMS
vibration magnitude from a previously established
reference value. A significant increase or decrease in
The ALARM values may vary considerably, up or
broad-band vibration magnitude may occur which re-
down, for different machines. The values chosen will
quires some action even though zone C of Criterion I
normally be set relative to a baseline value deter-
has not been reached. Such changes can be instan-
mined from experience for the measurement position
taneous or progressive with time and may indicate
or direction for that particular machine.
that damage has occurred or be a warning of an im-
pending failure or some other irregularity. Criterion II
I
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE 10816-I
Première édition
1995-I 2-l 5
Vibrations mécaniques - Évaluation des
vibrations des machines par mesurages sur
les parties non tournantes -
Partie 1:
Directives générales
- Evaluation of machine vibration b y measuremen ts
Mechanical vibration
on non-rotating parts -
Part 7: General guidelines
Numéro de référence
KO 10816-I :1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 10816-I a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques, sous-comité SC 2,
Mesure et évaluation des vibrations et chocs mécaniques intéressant les
machines, les véhicules et les structures.
Cette première édition de I’ISO 10816-I annule et remplace
I’ISO 2372:1974 et I’ISO 3945:1985, qui ont fait l’objet d’une révision
technique.
L’ISO 10816 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre gé-
Évaluation des vibrations des machines
néra I Vibrations mécaniques -
par mesurages sur les parties non tournantes:
- Partie 1: Directives générales
- Partie 2: Turboalternateurs installés sur fondation radier, excédant
50 MW
- Partie 3: Machines industrielles de puissance nominale supérieure
à 15 kW et de vitesse nominale entre 120 tr/min et 15000 tr/min,
lorsqu’elles sont mesurées in situ
- Partie 4: Ensembles de turbines à gaz, à l’exception des turbines
dérivées de celles utilisées en aéronautique
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
0 ISO
ISO 1081t+1:1995(F)
- Partie 5: Groupes générateurs de puissance et installations de
pompage hydrauliques
- Paflie 6: Machines alternatives de puissance nominale supérieure à
100 kW
Les annexes A, B, C, D, E et F de la présente partie de I’ISO 10816 sont
données uniquement à titre d’information.
. . .
III
0 ISO
Introduction
La présente partie de I’ISO 10816 est un document de base qui établit des
directives générales pour le mesurage et l’évaluation des vibrations mé-
caniques des machines, prises sur les parties non tournantes (et le cas
échéant non alternatives) de machines complètes, telles que les paliers.
Des recommandations pour les critères de mesurages et d’évaluation ap-
partenant aux types de machines spécifiques sont données dans les par-
ties complémentaires de la présente Norme.
Pour de nombreuses machines, les mesurages faits sur les parties non
tournantes sont suffisants pour caractériser de façon adéquate leurs
conditions de marche en ce qui concerne un fonctionnement sans incident
et leur influence sur les machines adjacentes. Cependant pour certaines
machines, comme celles qui contiennent des rotors flexibles, des mesu-
rages sur les parties non tournantes peuvent ne pas être totalement adé-
quats. Dans ce cas, il peut être nécessaire de vérifier la machine à l’aide
des mesurages sur à la fois les parties tournantes et les parties non tour-
nantes, ou sur les parties tournantes seules. Pour ces machines, les di-
rectives présentées dans la présente partie de I’ISO 10816 sont
complétées par celles données pour les vibrations des arbres dans
I’ISO 7919-l. Si les procédures des deux normes sont appliquées, c’est la
plus restrictive qui sera en général prise en compte.
Les mesurages des vibrations peuvent être utilisés à de nombreuses fins
y compris le contrôle des opérations de routine, les essais de réception
et les recherches analytiques et de diagnostic. La présente partie de
I’ISO 10816 est destinée à donner des lignes directrices pour le diagnostic
de fonctionnement et les essais de réception uniquement.
Trois paramètres de mesurage primaire (déplacement, vitesse et
accéleration) sont définis et leurs limites données en 5.3.2. Le fait de sui-
vre ces directives devrait dans la plupart des cas, assurer un fonction-
nement satisfaisant.
NORME INTERNATIONALE 0 BO ISO 10816=1:1995(F)
Vibrations mécaniques - Évaluation des vibrations
des machines par mesurages sur les parties non
tournantes -
Partie 1:
Directives générales
quée était en vigueur. Toute norme est sujette à ré-
1 Domaine d’application
vision et les parties prenantes des accords fondés sur
la présente partie de I’ISO 10816 sont invitées à re-
La présente partie de I’ISO 10816 fixe les conditions
chercher la possibilité d’appliquer l’édition la plus ré-
générales et les procédures pour mesurer et évaluer
cente de la norme indiquée ci-après. Les membres
les vibrations à l’aide des mesurages faits sur les
de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Nor-
parties non tournantes et le cas échéant, les parties
mes internationales en vigueur à un moment donné.
non alternatives des machines complètes. Les critè-
res généraux d’évaluation qui sont présentés en ter-
ISO 7919-l : -l), Vibrations mécaniques des machines
mes à la fois d’amplitude de vibration et de
non alternatives - Mesurages sur les arbres tour-
changement de vibration, se rapportent à la fois au
nants et critères d’évaluation - Partie I: Directives
diagnostic de fonctionnement et aux essais de ré-
générales.
ception. Ils ont été fournis surtout afin d’assurer un
fonctionnement sûr à long terme pour la machine,
tout en minimisant les effets parasites sur I’équi-
3 Mesurages
pement associé. Les directives générales sont
également présentées pour fixer des limites de fonc-
Le présent article décrit les mesurages, procédures
tionnement.
et conditions de fonctionnement recommandés pour
évaluer les vibrations des machines. Les lignes direc-
Les critères d’évaluation se rapportent uniquement
trices données permettront l’évaluation des vibrations
aux vibrations produites par la machine elle-même et
conformément aux critères et principes généraux
non pas aux vibrations qui lui sont transmises de
donnés à l’article 5.
l’extérieur.
Dans la présente partie de I’ISO 10816 est exclue
3.1 Paramètres de mesurages
toute considération de vibration torsionnelle.
3.1.1 Gamme de fréquences
2 Référence normative
Le mesurage des vibrations doit être à large bande
de sorte que le spectre de fréquence de la machine
La norme suivante contient des dispositions qui, par
soit correctement couvert.
suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de I’ISO La gamme de fréquences dépendra du type de ma-
10816. Au moment de la publication, l’édition indi- chine considérée (par exemple la gamme de fré-
1) À publier. (Révision de NS0 7919-I :1986)

0 ISO
ISO 10816=1:1995(F)
quences nécessaires pour évaluer l’intégrité de paliers de la vitesse de vibration, puisque elle peut être liée
à roulement devrait comprendre des fréquences su- à l’énergie vibratoire. Cependant, on peut préférer
périeures à celles nécessaires sur des machines à d’autres grandeurs comme le déplacement ou I’accé-
paliers à film d’huile uniquement). Iération et les valeurs de crête au lieu des valeurs ef-
ficaces. Dans ce cas, il faut d’autres critères qui ne
Les lignes directrices pour les gammes de fréquences
sont pas nécessairement simplement liés aux critères
des instruments pour les classes de machines spéci-
basés sur les valeurs efficaces.
fiques seront données dans les parties appropriées
de la présente partie de I’ISO 10816.
NOTE 1 Dans le passé, la sévérité vibratoire se rapportait
3.1.4 Sévérité vibratoire
souvent à la vitesse de vibration à large bande [mm/s
(efficace)] dans la gamme de 10 Hz à 1 000 Hz. Cependant,
Normalement les mesurages sont faits à des postes
des gammes de fréquences et des grandeurs de mesurage
de mesure et en deux ou trois directions de mesu-
différentes peuvent s’appliquer à des types de machines
rage, ce qui amène un ensemble de valeurs d’ampli-
différents.
tude de vibration différentes. La valeur maximum
d’amplitude à large bande mesurée dans des condi-
3.1.2 Grandeur de mesurage
tions convenues de support de machine et de fonc-
tionnement se définit comme la sévérité vibratoire.
Aux fins de la présente partie de I’ISO 10816, les
grandeurs de mesurage suivantes peuvent être utili-
Pour la plupart des types de machine une seule valeur
sées:
de sévérité vibratoire caractérisera l’état vibratoire de
cette machine. Cependant, pour certaines machines,
a) déplacement vibratoire, mesuré en micromètres;
cette approche peut être inadéquate et la sévérité vi-
bratoire sera alors évaluée de façon indépendante
b) vitesse de vibration, mesurée en millimètres par
pour les points de mesure en un certain nombre
seconde;
d’endroits.
c) accéleration de vibration, mesurée en mètres par
seconde carrée.
L’utilisation, l’application et les limites de ces gran-
3.2 Points de mesure
deurs sont discutées plus loin à l’article 5.
II convient que les mesurages soient effectués sur les
En général, il n’y a pas de relation simple entre I’ac-
paliers, les logements de paliers ou autres pièces
célération, la vitesse et le déplacement à large bande;
structurelles qui répondent de façon significative aux
il n’y en a pas non plus entre crête (O-p), crête-à-crête
forces dynamiques et qui caractérisent la vibration
(p-p), moyenne quadratique (eff) et valeurs moyennes
d’ensemble de la machine. Les endroits de mesurage
de vibration. Les raisons sont discutées brièvement
types sont montrés aux figures 1 à 5.
dans l’annexe A qui définit aussi quelques relations
Définir le comportement vibratoire en chaque point
précises entre les grandeurs ci-dessus lorsque le ré-
sidu harmonique de l’onde de vibration est connue. de mesure demande des mesurages dans trois direc-
tions mutuellement perpendiculaires. Effectuer la to-
Afin d’éviter toute confusion et d’assurer une inter-
talité des mesurages représentés sur les figures 1 à
prétation correcte, il est important en tout temps
5 n’est généralement requis que pour les essais de
d’identifier clairement la grandeur de mesurage et le
réception. L’exigence pour le contrôle des opérations
paramètre [par exemple prn (p-p), mm/s (eff)].
est satisfaite habituellement en effectuant un mesu-
rage ou les deux en direction radiale (c’est-à-dire nor-
malement dans les directions horizontale-transversale
3.1.3 Amplitude des vibrations
et/ou verticale). Elles peuvent être complétées par un
Le résultat des mesurages faits avec un instrument mesurage de la vibration axiale. Cette dernière est
qui répond aux exigences de l’article 4 s’appelle
normalement d’extrême importance aux endroits des
l’amplitude des vibrations en un point et dans une di-
paliers à butée où se transmettent les forces dyna-
rection de mesurages spécifiques. miques axiales directes.
II est pratique courante, sur la base de l’expérience, Des recommandations détaillées pour les types de
lors de l’évaluation des vibrations à large bande de machine spécifiques sont fournies dans les parties
machines tournantes de considérer la valeur efficace
supplémentaires de I’ISO 10816.

I
/
/
/ / /
Figure 1 - Points de mesurage pour paliers sur bâti
Figure 2 -
Points de mesurage pour paliers à boîtier

Figure 3 - Points de mesurage pour petites machines électriques
Figure 4 - Points de mesurage pour moteurs alternatifs

,
Figure 5 - Points de mesurage pour ensembles de machines verticales
0 ISO
plaque d’assise résiliente ou par suspension libre sur
33 . Structure de support de la machine en
un ressort souple.
essais de réception
3.3.1 In situ
3.4 Structure de support de machine pour
surveillance en exploitation
Lorsque les essais de réception sont effectués in situ,
la structure de support sera celle fournie pour la ma-
La surveillance en exploitation est effectuée sur une
chine. Dans ce cas, il est important de s’assurer que
machine complètement installée in situ (c’est-à-dire
tous les principaux composants de la machine et de
montée sur sa structure de support définitive).
la structure sont bien installés lorsque l’essai est ef-
fectué.
3.5 Conditions de fonctionnement de la
machine
Les essais de vibration doivent être faits après que les
conditions de fonctionnement normales convenues
ont été atteintes. Des mesurages complémentaires
des vibrations qui peuvent être faits dans d’autres
conditions ne sont pas applicables pour l’évaluation
3.3.2 En installation d’essai
conformément à l’article 5.
II y a de nombreuses catégories de machines pour
lequelles, pour des raisons économiques ou autres,
3.6 Évaluation des vibrations de
les essais de réception sont effectués sur un banc
l’environnement
d’essai qui peut avoir des caractéristiques de struc-
ture de support différentes de celles in situ. La struc-
Si l’amplitude des vibrations mesurées dépasse la li-
ture de support peut affecter de façon significative la
mite recommandée, il peut alors être nécessaire
vibration mesurée et tous les efforts doivent être faits
d’effectuer des mesurages des vibrations de I’envi-
pour faire en sorte que les fréquences propres de
ronnement machine arrêtée, pour s’assurer qu’elle ne
l’implantation d’essai complète ne coïncident pas
constitue pas une contribution significative aux vi-
avec les fréquences de rotation de la machine ou avec
brations observées. Lorsque c’est possible, des me-
l’une des harmoniques significatives.
sures devraient être prises pour réduire l’amplitude
de la vibration environnementale si elle dépasse le
L’installation d’essai répondra normalement aux exi-
tiers des limites recommandées.
gences si l’amplitude des vibrations mesurées dans
les directions horizontale et verticale aux pieds de la
machine ou au cadre de base à proximité du support
4 Instrumentation
de palier ou des pieds du stator, ne dépasse pas
L’instrumentation utilisée doit être conçue pour fonc-
50 % de l’amplitude de vibration mesurée dans la
tionner de façon satisfaisante dans l’environnement
même direction à ce palier. En outre, l’installation
où elle sera utilisée, par exemple, en ce qui concerne
d’essai ne devra pas provoquer de changement sub-
la température, l’humidité, etc. II faut faire tout parti-
stantiel dans l’une quelconque des fréquences de ré-
sonance majeures. culièrement attention à ce que le capteur de vibration
soit correctement monté et que sa présence n’affecte
Lors des essais de réception, s’il se produit une ré-
pas les caractéristiques de réponse des vibrations de
sonance significative du support qui ne peut pas être
la machine.
éliminée, les essais de réception peuvent devoir être
effectués in situ sur la machine complètement instal- Deux systèmes d’instruments sont actuellement
I
. d’usage courant pour contrôler la vibration à large
lee
bande, notamment:
Pour certaines classes de machines (par exemple les
petites machines électriques), les essais de réception
les instruments qui utilisent des circuits détec-
a)
peuvent être effectués lorsque les machines sont
teurs de valeur
efficace et affichent les valeurs
portées par un système résilient. Dans ce cas toutes
efficaces;
les fréquences de mode du corps rigide de la machine
sur son support devront être inférieures à la moitié b) les instruments qui utilisent des circuits détec-
de la fréquence d’excitation significative la plus faible teurs soit de valeur efficace, soit de moyenne
de la machine. On peut obtenir des conditions de mais qui sont gradués pour afficher les valeurs
support appropriées en montant la machine sur une crête-à-crête ou de crête. La graduation est basée

0 ISO ISO 10816-1:1995(F)
sur une relation sinusoi’dale supposée entre les et à la fondation. L’amplitude maximale des vibrations
valeurs efficace, moyenne, crête-à-crête et de sur chaque palier ou support de palier est évaluée par
rapport à quatre zones d’évaluation établies en fonc-
crête.
tion de l’expérience internationale. L’amplitude maxi-
Si l’évaluation de la vibration est basée sur plus d’une
male des vibrations mesurées est définie comme la
grandeur de mesurage (à savoir, déplacement, vi-
sévérité vibratoire (voir 3.1.4).
tesse, accélération), les instruments utilisés devront
permettre de caractériser toutes les grandeurs perti-
nentes.
5.3.1 Zones d’évaluation
II est souhaitable que le système de mesurage pré-
voie la possibilité d’un étalonnage en ligne des ins-
Les zones d’évaluation type suivantes sont définies
truments de lecture et, en outre, qu’il dispose de
pour permettre une évaluation qualitative des vi-
sorties isolées convenablement permettant toute
brations sur une machine donnée et pour fournir des
analyse ultérieure éventuelle.
lignes directrices sur les actions possibles. Une clas-
sification différente et un nombre de zones différent
peuvent s’appliquer aux types de machines spécifi-
5 Critères d’évaluation
ques qui sont couverts par les parties supplémentai-
res de I’ISO 10816. Les valeurs intermédiaires pour
les zones périmètres sont présentées dans
5.1 Généralités
l’annexe B.
Le présent article donne les critères et les principes
Zone A: Les vibrations des machines nouvellement
généraux pour procéder à l’évaluation des vibrations
mises en service se placent normalement dans cette
de la machine. Les critères d’évaluation se rapportent
zone.
à la fois à la surveillance en exploitation et aux essais
de réception, et ils s’appliquent uniquement aux vi-
Zone B: Les machines dont les vibrations se situent
brations produites par la machine elle-même et non
dans cette zone sont normalement considérées
aux vibrations transmises de l’extérieur. Pour certai-
comme acceptables pour un service de longue durée
nes catégories de machines, les lignes directrices
sans restrictions.
présentées dans la présente partie de I’ISO 10816
sont complétées par celles données pour les vi-
Zone C: Les machines dont les vibrations se situent
brations d’arbre dans I’ISO 7919-I. Si les procédures
dans cette zone sont normalement considérées
de ces deux Normes internationales sont appliquées,
comme ne convenant pas pour un service de longue
c’est la plus restrictive qui doit en général être prise
durée en continu. En général, la machine peut fonc-
en compte.
tionner dans ces conditions pendant une durée limitée
jusqu’à ce que l’occasion se présente pour prendre
Des critères spécifiques pour différentes catégories
les mesures correctrices qui s’imposent.
et types de machines seront donnés dans les parties
pertinentes de I’ISO 10816 à mesure qu’ils sont mis
Zone D: Les valeurs de vibrations qui entrent dans
au point.
cette zone sont considérées comme suffisamment
importantes pour endommager la machine.
5.2 Critères
Les valeurs numériques affectées aux limites des zo-
nes ne sont pas destinées à servir de spécifications
Deux critères d’évaluation sont appliqués pour appré-
de réception, qui doivent faire l’objet d’un accord en-
cier la sévérité vibratoire sur diverses classes de ma-
tre le fabricant de la machine et le client. Toutefois,
chines. Le premier critère considère l’amplitude de la
ces valeurs fournissent des lignes directices pour
vibration à large bande observée; le second considère
s’assurer que des défauts graves ou des exigences
les variations d’amplitude, sans tenir compte des
irréalistes sont évités. Dans certains cas, il peut y
augmentations ou diminutions éventuelles.
avoir des caractéristiques spécifiques associées à une
machine particulière et qui exigeraient des valeurs
5.3 Critère 1: Amplitude des vibrations différentes (plus élevées ou plus basses) pour les li-
mites de zone. Dans ce cas, il serait normalement
Ce critère sert à définir les limites de l’amplitude ab- nécessaire d’en expliquer les raisons et, en particulier,
solue des vibrations en fonction des charges dynami- de confirmer que le fonctionnement de la machine
ques acceptables sur les paliers et du niveau avec des valeurs plus élevées ne présente aucun ris-
acceptable de transmission des vibrations au radier que pour la machine.

0 ISO
de vibration une fois par tour qui domine. De même,
5.3.2 Limites des zones d’évaluation
des critères de vitesse constante pour des machines
Les vibrations d’une machine particulière dépendent
à grande vitesse de fonctionnement ou avec une vi-
de sa taille et de ses caractéristiques, du système de bration à haute fréquence générée par les compo-
montage ainsi que de l’objet pour lequel elle est sants de la machine peuvent amener à des
conçue. II est par conséquent nécessaire de tenir accélérations inacceptables. En conséquence, les cri-
compte des divers objectifs et circonstances concer- tères de réception basés sur la vitesse prendront en
nés lorsqu’on spécifie les domaines de mesure de vi- général la forme de la figure6. Cela indique les limites
bration pour différents types de machines. Pour de fréquences la plus haute et la plus basse& et J et
presque toutes les machines, quel que soit le type de
indique qu’en dessous d’une fréquence fX définie et
paliers utilisés, les mesurages de la vitesse de vi-
au-dessus d’une fréquencef, définie, la vitesse de vi-
bration efficace à large bande sur les pièces
bration admise est une fonction de la fréquence de
structurelles comme les paliers caractériseront en vibration (voir aussi 1’ annexe C). Cependant, pour les
général de façon adéquate les conditions de marche fréquences de vibration entre& et fv un critère de vi-
des éléments de l’arbre en ce qui concerne leur tesse constante s’applique. Les vitesses efficaces
fonctionnement sans incident et le montant de trans- énumérées dans l’annexe B se réfèrent à cette ré-
mission d’énergie vibratoire aux structures de support gion de vitesse constante. La nature exacte des cri-
et aux machines adjacentes.
tères de réception et les valeurs de fi, fU, fX et fv pour
les types de machines spécifiques sera donnée dans
Dans la plupart des cas, on a trouvé que la vitesse de
les parties supplémentaires de I’ISO 10816.
vibration suffit pour représenter l’état vibratoire sur
une vaste gamme de vitesses de rotation des machi-
Pour de nombreuses machines, la vibration à large
nes. Cependant, il est reconnu que l’utilisation d’une
bande consiste surtout en un composant de fré-
valeur unique de vitesse, sans tenir compte de la fré-
quence unique, souvent la fréquence de rotation d’un
quence, peut amener à des déplacements de vi-
arbre. Dans ce cas, on obtient la vibration acceptable
bration trop grands pour être acceptables. C’est tout
à partir de la figure6 comme vitesse de vibration cor-
particulièrement le cas pour les machines à faible vi-
respondant à cette fréquence.
tesse de fonctionnement lorsque c’est le composant
Zone D
Zone C
Zone B
f”
Fréquence, f
Figure 6 - Forme générale des critères de réception de vitesse de vibration

0 ISO
ISO 10816=1:1995(F)
Pour les machines moins courantes, où il peut y avoir l’amplitude des vibrations à large bande nécessitant
une énergie vibratoire significative au-delà des points une action, même si la zone C du critère I n’a pas été
atteinte. Ces variations peuvent être virtuellement
de rupture & et fv de la figure6, un certain nombre
instantanées ou progressives dans le temps et peu-
d’approches différentes sont possibles. Des exem-
ples en sont les suivants. vent indiquer que le dommage est intervenu et avertir
d’une défaillance imminente ou de tout autre incident.
a) En plus de la vitesse large bande habituelle, le
Le critère II est spécifié en se fondant sur la variation
déplacement large bande peut se mesurer lors-
d’amplitude des vibrations à large bande intervenant
qu’il y a énergie significative en-dessous de&. De
en régime de fonctionnement permanent.
même une accélération à large bande peut se
Lorsque le critère II s’applique, les mesurages des vi-
mesurer lorsqu’il y a énergie significative au-
brations à comparer doivent être effectués à la même
dessus de&. Le déplacement et l’accélération de
place et avec la même orientation du capteur et ap-
vibration acceptables doivent être cohérents avec
proximativement dans les mêmes conditions de
la vitesse correspondant aux parties inclinées de
fonctionnement de la machine. II convient de recher-
la figure 6.
cher les changements significatifs par rapport aux
amplitudes de vibration normales afin qu’une situation
b) La vitesse, le déplacement ou l’accélération à
chaque composant significatif sur tout le spectre dangereuse puisse être évitée.
de fréquence peuvent être déterminés à l’aide
Les critères d’évaluation des variations des vibrations
d’un analyseur de fréquence. On peut obtenir la
à large bande à des fins de contrôle sont donnés dans
vitesse à large bande équivalente en utilisant
les parties supplémentaires de I’ISO 10816. II
l’équation (A
...