ISO 1940-1:1986
(Main)Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 1: Determination of permissible residual unbalance
Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 1: Determination of permissible residual unbalance
Specifies a representation in one or two planes; methods for determining, for allocation to the correction planes; for identifying the state of a rotor by measurement; a summary of errors associated with the identification. Gives recommendations according to type, mass and maximum service speed. Is not intended to serve as acceptance specification for any rotor group.
Vibrations mécaniques — Exigences en matière de qualité dans l'équilibrage des rotors rigides — Partie 1: Détermination du balourd résiduel admissible
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARD1ZATlON.MEXJ1YHAPO~HAR OPTAHl43ALWlR IlO CTAH~APTbl3A~MM.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
- Balance quality requirements
Mechanical vibration
of rigid rotors -
Part 1 : Determination of permissible residual unbalance
Exigences en mat&e de qualitk dans l ’6quilibrage des rotors rigides - Partie I : D&termination du
Vibrations mkaniques -
balourd rhiduel admissible
First edition - 1986-09-01
Ref. No. IS0 1940/l-1986 (E)
UDC 62-755
Descriptors : vibration, rotors, balancing, tests.
Price based on 15 pages
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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, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 1940/l was prepared Technical Committee
bY
Mechanical vibration and shock.
ISO/TC 108,
This part of IS0 1940 cancels and replaces, in part, IS0 1940-1973, of which it con-
stitutes a minor revision.
Users should note that all International Standards undergo revision from time to time
and that any reference made herein to any other International Standard implies its
latest edition, unless otherwise stated.
0 International Organization for Standardization, 1986
Printed in Switzerland
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IS0 1940/l-1986 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
- Balance quality requirements
Mechanical vibration
of rigid rotors -
Part 1 : Determination of permissible residual unbalance
In table 1 and figure 2 recommendations are given, based on
0 Introduction
worldwide experience, concerning the balance quality re-
quirements of rigid rotors, according to their type, mass and
Balancing is the process of attempting to improve the mass
maximum service speed.
distribution of a body so that it rotates in its bearings without
unbalanced centrifugal forces. Of course, this aim can be
attained only to a certain degree; even after balancing, the
This part of IS0 1940 is also intended to facilitate the relations
rotor will possess residual unbalance.
between manufacturer and user of machines. Terminology
specified in this part of IS0 1940 may be used for establishing
The measuring equipment available today enables unbalance to
technical specifications. (For definitions, see IS0 1925.)
be reduced to low limits. However, it would be uneconomical
to exaggerate the quality requirements. It has therefore become
Detailed consideration of errors associated with the deter-
necessary to determine to what extent the unbalance should be
mination of residual unbalance is not included in this part of
reduced, and where the optimum economic and technical com-
IS0 1940 US0 1940/2 will deal with these errors). This part of
promise on balance quality requirements would be struck.
IS0 1940 does not define permissible residual unbalances for
flexible rotors; these are covered in IS0 5343. The methods for
It is not readily possible to draw conclusions as to the permiss-
balancing are not described.
ible residual unbalances from any existing recommendations on
the assessment of the vibratory state of machinery, since there
The recommended balance quality grades are not intended to
is often no easily recognizable-relation between the rotor un-
serve as acceptance specifications for any rotor group, but
balance and the machine vibrations under operating con-
rather to give indications of how to avoid gross deficiencies as
ditions. The amplitude of the once-per-revolution vibrations is
well as exaggerated or unattainable requirements; they may
influenced by characteristics of the rotor, of the machine, of
also serve as a basis for more involved investigations, for
the structure and of the foundation, and by the proximity of the
example, when a more exact determination of the required
service speed to the various resonance frequencies, etc. More-
balance quality by measurement in the laboratory or in the field
over, the machine vibrations may be due only in part to the
is necessary. If due regard is paid to the recommended limits,
presence of rotor unbalance.
satisfactory running conditions can most probably be ex-
pected. However, there may be cases when deviations from
these recommendations become necessary, e.g. because of
1 Scope and field of application
unusual construction or geometry.
This part of IS0 1940 gives recommendations for determining
unbalance and for specifying related quality requirements of
rigid rotors ; it specifies
2 References
a) a representation of unbalance in one or two planes;
IS0 1925, Balancing - Vocabulary.
b) methods for determining permissible residual un-
IS0 2371, Field balancing equipment - Description and
balance ;
a
evaluation.
c) methods for allocating it to the correction planes;
IS0 2953, Balancing machines - Description and evaluation.
d) methods for identifying the residual unbalance sta tte of
a rotor by measurement;
IS 0 5343, Criteria for evaluating flexible rotor balance.
e) a summary of errors associated with the residua I un-
IS0 5406, The mechanical balancing of flexible rotors.
balance identification.
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IS0 1940/l-1986 (El
run-out. Whether these conditions are fulfilled shall be in-
3 Pertinent aspects of the balancing
vestigated in each individual case. After single-plane balancing
problem
has been carried out on a sufficient number of rotors of a par-
ticular type, the greatest residual couple unbalance is deter-
31 . Representation of a state of unbalance
mined and divided by the bearing distance. If, even in the worst
case, the unbalances found in this way are acceptable, it can be
One and the same state of unbalance of a rigid rotor can be
expected that single-plane balancing is sufficient.
represented by vectorial quantities in various ways, as shown in
figures la) to If). For most rotors, unbalances are measured in
two planes as illustrated in figures la) to lc). The unbalance
34 . Rotors with two correction planes
correction process generally takes place in this way.
If a rigid rotor does not satisfy the conditions specified in 3.3 for
For example, if the representation of figure la) is adopted, un-
the disc-shaped rotor, two correction planes are needed. This
balance corrections of 2,24 g 9 mm and 3,15 g l mm would be ap-
type of balancing is called two-plane ( “dynamic ”) balancing in
plied in planes I and II respectively, at the appropriate angular
contrast to the single-plane ( “static ”) balancing described
orientation around the rotor. Comparison of figures la) and lc)
in 3.3. For single-plane balancing, only static equilibrium in any
shows that a shorter distance between the correction planes
angular position of the rotor is required. For two-plane balanc-
corrections and increases the
normally leads to a larger sum of
ing, it is necessary for the rotor to rotate, since otherwise the
angular difference between their vectors.
residual couple unbalance would remain undetected.
Alternatively,8, .,a, ~ representation similar to figure Id) may be
The permissible residual unbalance at each of.fYUO.correction
used; in such a case, correction would have to be made in the
planes will be dependent on the position of the correction
plane of the resultant unbalance vector, together with correc-
planes and the bearings and also on the relative phase angle
tions in each of planes I and II.
between the two residual unbalances. Three ways for deter-
mining the permissible residual unbalance are given in clause 6.
If an investigation of the unbalance effect on the vibratory
Methods for allocating the permissible residual unbalance to
behaviour of a whole machine is intended, an unbalance resol-
the correction planes are described in clause 7.
ution according to figure le) may be useful, where the point S
denotes the mass centre of the rotor.
3.5 Assemblies
The representation in figure If), with the resultant unbalance
vector passing through the centre of unbalance, C, may be
Some rotors may be balanced as integral single components,
useful for some rotors. The associated couple unbalance is a others as assemblies. For each assembly, the unbalances of the
minimum in this case and the couple vectors lie in a plane nor-
component parts shall be added vectorially and any unbalances
mal to the vector of the resultant unbalance.
resulting from inaccuracies of assembly shall be taken into
account, particular attention being paid to the fact that the
parts may be assembled later in a different position from that in
the balancing machine.
3.2 Unbalance effects
If the unbalance tolerance for an assembly cannot be achieved
An unbalanced rotating body will cause not only forces on its
by balancing each component separately, the assembly shall be
bearings and foundation, but also vibrations of the machine. At
balanced as a unit.
any given speed, both effects depend essentially on the
geometric proportions and mass distribution of rotor and
If the individual components are balanced separately, prior
machine, as well as on the dynamic stiffness of the bearings
agreement should be reached as to the attachment of connect-
and the foundation.
ing elements such as bolts and keys. (A future International
Standard dealing with the handling of shaft keys during balanc-
In many cases, the static unbalance is of primary importance as
ing is in preparation.)
compared with the couple unbalance. Two unbalances in dif-
ferent planes in the same direction usually cause a greater
disturbance than two equal unbalances in opposite directions.
Permissible unbalance related to rotor mass
Similarly, there are cases in which couple unbalance is
especially disturbing. For example, consider a rotor where the
In general, the larger the rotor mass, the greater the permissible
distance between the bearings is smaller than the distance
residual unbalance. It is, therefore, appropriate to relate the
between the correction planes (a situation encountered in a
value of the permissible residual unbalance, Uper, to the rotor
rotor with overhung disks at both ends); under such circum-
mass, m, in terms of permissible residual specific unbalance
stances, the bearing load due to a couple unbalance may be
value, eper,
as given by the following formula :
larger than that caused by a static unbalance.
u
per
eper =
. m
33 Rotors with one correction plane
For disc-shaped rotors, the use of only one correction plane In the special case where all unbalances present in a rotor can
be reduced to the equivalent system of a single unbalance
may be sufficient, provided that the bearing distance is suffi-
located uniquely in one transverse plane along the shaft axis
ciently large and the disc rotates with sufficiently small axial
2
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Is0 1940/l-1986 (E)
Linear dimensions in millimetres
Vectorial quantities in gram millimetres
Correction
d) A resultant unbalance vector together with an associated couple
a) An unbalance vector in each of the correction planes I and II
unbalance referred to the two correction planes I and II
The resultant unbalance vector may be located anywhere, for example
in one of the correction planes ; the value of the couple is dependent on
the position of the resultant unbalance vector.
5
t
Correction plane II
\ I
Correction,
plane I
e) Special case of d), namely static/couple unbalance
b) Two unbalance components in each of the correction planes I
and II
The resultant unbalance vector passes through the mass centre of the
rotor; there is an associated couple unbalance.
f) Another special case of d)
c) An unbalance vector in each of two other correction planes
The resultant unbalance vector passes through the centre of unbalance
and the associated couple unbalance is a minimum.
Different representations of the same state of unbalance of a rigid rotor
Figure 1 -
3
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IS0 1940/l-1986. (E)
such that the couple unbalance is zero, the permissible residual Balance quality grades are separated from each other by a fac-
tor of 2,5. A finer grading may be necessary in some cases,
specific unbalance value, eper, can be considered as equivalent
to a permissible displacement of the mass centre of the rotor especially when high precision balancing is required.
from the shaft axis. In all other cases, one of which is shown in
figure 1, the equivalent residual displacement, e, of the mass
The upper limits of eper are plotted against the maximum ser-
centre, after two-plane balancing to the permissible values, is vice speed in figure 2. The permissible residual unbalance given
smaller than the specific permissible residual unbalance
x m, where m is the rotor mass.
bY Uper = eper
value, eper .
NOTE - For balance quality grades Gl and GO,4, the final balance
quality requirements selected is a compromise between technical re-
quirements and what is practically possible. The selected limit is usually
5 Quality grades relating service speed
associated with the minimal state of unbalance which can reasonably
and permissible residual specific unbalance
be repeated.
The recommended values in these balance quality grades can only be
Experience shows that, in general, for rotors of the same type,
achieved in practice if the accuracy of shaft journals (roundness, etc.)
the permissible residual specific unbalance value, eper, varies
in the rotor bearings and/or the bearing accuracy are sufficient. In
inversely as the speed of the rotor in the speed range shown in
order to achieve a balance quality grade Gl, it is usually necessary to
figure 2 for a given balance quality grade; this relationship is
balance the rotor in its own service bearings, using belt, air or self-
given by the following formula:
drives. In order to achieve balance quality grade G0,4, balancing
usually needs to be carried out with the rotor mounted in its own
= constant
eper x C0 housing and bearing and under service conditions and temperature;
self-drive is generally required.
where cc) is the angular velocity of the rotor at maximum service
speed.
6.3 Balance quality requirements based on
This relationship follows also from the fact that, for
experimental determ ination
geometrically similar rotors running at equal peripheral
velocities, the stresses in rotors and bearings are the same. The
Experimental determination of the balance quality requirements
balance quality grades (given in table 1 and illustrated in
is often carried out for mass production applications. Tests are
figure 2) are based on this relationship.
commonly run in situ, although occasionally they may be
carried out in balancing machines, provided that the character-
istics of the balancing machine are essentially those of the ser-
vice condition of the machine in which the rotor will be used.
6 Determination of balance quality
requirements
The value of permissible residual unbalance in each correction
plane is determined experimentally by introducing various test
6.1 General unbalances successively in each plane; the criterion to be
chosen is given by the one most representative (e.g. vibrations,
The balance quality requirements can be determined by three forces or noise caused by unbalance).
methods as described in 6.2 to 6.4. The first method is based
on empirical quality grades derived from long-term practical ex-
In two-plane balancing, the differing effects of unbalances with
perience with a large number of different rotors (see 6.2). The
the same phase angle and of unbalance couples have to be
second method is an experimental one and is often used in
taken into account. In addition, changes in the local environ-
mass production balancing (see 6.3). The third method is used
ment, and/or in the rotor, which may occur in service, have to
if permissible bearing forces due to unbalance are specified
be taken into consideration.
(see 6.4).
manufacturer
Choice of method shou Id be agreed between the
6.4 Bala nce quality requirements based
and user.
specified
permissible bearing forces
Where the effect of unbalance forces transmitted at the bear-
6.2 Balance quality requirements based on
ings into the supporting structure is of major concern and limits
established grades
to these forces are specified, this has to be taken into con-
sideration in the determination of permissible residual un-
On the basis of clauses 4 and 5, balance quality grades have
balance.
been established which permit a classification of the quality re-
quirements. Each balance quality grade in table 1 comprises a
The value of permissible unbalance in each bearing plane can
range of permissible residual specific unbalance from an upper
then be derived directly from the maximum permissible forces
limit to zero, the upper limit being given by a certain magnitude
due to unbalance at each bearing. If the rotor is balanced in a
of the product of the relationship (eper x a), expressed in milli-
balancing machine which measures the residual unbalance in
metres per second; balance quality grades are designated ac-
the bearing planes, these values may be applied directly.
cording to the product of the relationship, i.e. if the product of
However, if the residual unbalance is measured at other planes,
eper x CI) is equal to 630 mm/s, the balance quality grade is
the permissible residual unbalance at these planes can be
designated G630.
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Is0 1940/l-1986 (El
Table 1 - Balance quality grades for various groups of representative rigid rotors
Product of the
Balance
relationship
quality Rotor types - General examples
(e per X Co) ‘) ‘2)
grade
mm/s
64006 4000 CrankshaWdrives3) of rigidly mounted slow marine diesel engines with uneven number of cylinders41
1600 Crankshaft/drives of rigidly mounted large two-cycle engines
G16W
630 Crankshaft/drives of rigidly mounted large four-cycle engines
6630
Crankshaft/drives of elastically mounted marine diesel engines
6250 250 Crankshaft/drives of rigidly mounted fast four-cylinder diesel engines41
6100 loo Crankshaft/drives of fast diesel engines with six or more cylindersd)
Complete engines (gasoline or diesel) for cars, trucks and locomotives5)
40 Car wheels, wheel rims, wheel sets, drive shafts
640
Crankshaft/drives of elastically mounted fast four-cycle engines (gasoline or diesel) with six or more
cylinders4)
Crankshaft/drives of engines of cars, trucks and locomotives
G16 16 Drive shafts (propeller shafts, cardan shafts) with special requirements
Parts of crushing machines
Parts of agricultural machinery
Individual components of engines (gasoline or diesel) for cars, trucks and locomotives
Crankshaft/drives of engines with six or more cylinders under special requirements
G6,3 Parts of process plant machines
63
Marine main turbine gears (merchant service)
Centrifuge drums
Paper machinery rolls ; print rolls
Fans
Assembled aircraft gas turbine rotors
Flywheels
Pump impellers
Machine-tool and general machinery parts
Medium and large electric armatures (of electric motors having at least 80 mm shaft height) without special
requirements
Small electric armatures, often mass produced, in vibration insensitive applications and/or with vibration-
isolating mountings
Individual components of engines under special requirements
Gas and steam turbines, including marine main turbines (merchant service)
625
2,5
Rigid turbo-generator rotors
Computer memory drums and discs
Turbo-compressors
Machine-tool drives
Medium and large electric armatures with special requirements
Small electric armatures not qualifying for one or both of the conditions specified for small electric armatures
of balance quality grade G6,3
Turbine-driven pumps
Gl 1 Tape recorder and phonograph (gramophone) drives
Grinding-machine drives
Small electric armatures with special requirements
Spindles, discs, and armatures of precision grinders
GO,4 03
Gyroscopes
1) U=27Vz/60 = n/10, if n is measured in revolutions per minute and cr) in radians per second.
2) For allocating the permissible residual unbalance to correction planes, see clause 7.
3) A crankshaft/drive is an assembly which includes a crankshaft, flywheel, clutch, pulley, vibration damper, rotating portion of connecting rod, etc.
(see 3.5).
4) For the purposes of this part of IS0 1940, slow diesel engines are those with a piston velocity of less than 9 m/s; fast diesel engines are those
with a piston velocity of greater than 9 m/s.
5) In complete engines, the rotor mass comprises the sum of all masses belonging to the crankshaft/drive described in note 3 above.
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5 000
2ooo
1 000
500
200
100
50
20
10
5
2
1
vn ’30 50 100 200 500
1 000 2 000 5 000 10 000 50 000 100 000
r/min
11 1111 1 I1lIIlll 1 11III1ll 1 1 I Ililll I
05 I 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 2 000
r/s
Maximum service speed of rotation
NOTE - The numerical value after the letter G is equal to the product of (eper x ~1, expressed in millimetres per second.
Figure 2 - Maximum permissible residual specific unbalance value corresponding to various balance quality grades
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Is0 1940/l-1986 0
Three simple methods are described in 7.3.2 which will lead, in
calculated, using the methods described in clause 7, by defin-
practically all cases, to reasonable and justifiable permissible
as the sum of the permissible residual unbalances in
ing Uper
residual unbalances in each correction plane, so that, for any
the bearing planes.
phase relationship between them, the maximum dynamic loads
on both bearings are in good accordance with the static bearing
NOTE - The derivation of the permissible residual unbalance in each
load ratio by weight. These simple methods, although approxi-
bearing plane in terms of the maximum permissible forces due to un-
balance at each bearing is dependent on many factors, including the
mate, have been successfully applied to many rotors.
service speed, the rotor mass distribution and the bearing support stiff-
ness. However, in the special case of a rigid rotor supported by rigid
The method described in 7.3.3.1 is completely general and can
bearings, the permissible residual unbalance at each bearing plane is
be applied to all types of rotor. This method takes into account
equal to the maximum permissible force due to unbalance at that bear-
the position of the correction planes and the most unfavourable
ing divided by the square of the angular velocity at the maximum ser-
case of phase angle relationship between the residual un-
vice speed.
balances in the correction planes.
7 Allocation of permissible residual There are certain types of rotors, such as overhung rotors with
both correction planes located on the same overhang, where
unbalance to each correction plane
the bearing spacing is significantly greater than the distance
on the basis of Uper
between the correction planes. For these rotors, there may be a
significant difference between the permissible residual un-
balance for the case when the residual unbalance in both cor-
7.1 General
rection planes is either in phase or 180° out of phase. Although
the method described in 7.3.3.1 may be applied to such rotors,
The balance quality requirements can be determined by one of
the three methods described in clause 6. In the method it can, in certain circumstances, lead to the rotor being more
described in 6.2 the balance quality requirements are deter- finely balanced than is necessary. For this reason, a method in
which the residual unbalance is measured in alternative planes
mined as maximum permissible values of residual unbalance in
each correction plane, and therefore no further allocation is re- which are not coincident with the correction planes is described
in 7.3.3.2. This ensures that advantage can be taken of a
quired. However, the use of the method described in 6.1 (and
in some cases the use of the method described in 6.3) leads to favourable phase relationship without the need to have to
measure the phase angles directly.
the total value of the permissible residual unbalance, Uperr and
therefore implies allocation to each correction plane if more
than one correction plane is used.
The methods described will give acceptable results for most
rotors, but in a few special cases the calculations may result in
AS a general rule, Uper should be allocated to the correction
balancing tolerances so fine that they are unrealistic. In these
planes in such a way that the ratio of the residual unbalances
cases, consideration shall be given to the extent to which these
referred to the bearing planes is in the same proportion as the
tolerances can be relaxed without the load capacities of the
permissible dynamic loads for the service bearings. Conse-
bearings or other limiting parameters being exceeded.
quently, if the rotor is balanced in a balancing machine which
measures unbalance in the planes of the service bearings, the
NOTE - Choice of method shall be at the discretion of the rotor manu-
above rule may be applied directly. In general, however, the
facturer.
residual unbalance is measured in planes other than the service
bearing planes. Furthermore, there may be special require-
ments (e.g. vibration emission, noise, fatigue limitations) which
require the permissible residual unbalance to be split between
7.3.2 Simplified approximate methods
the service bearing planes in a different ratio. Therefore this
clause describes a number of alternative methods for determin-
For most rotors, the methods described in 7.3.2.1 to 7.3.2.3
ing the permissible residual unbalance at each correction plane
should yield satisfactory results if they are applied in accord-
in terms Of Uper.
ance with the recommendations.
NOTE - Permissible dynamic loads for the service bearings may be
deduced from bearing catalogues or from a knowledge of the allowable
specific load, the length and the diameter of the bearing.
7.3.2.1 Distance between correction planes less than the
bearing span (see figure 3)
7.2 Single-plane balancing
This simplified method is applicable to rotors which satisfy the
For rotors with one correction plane, the permissible residual
following service conditions :
unbalance as measured in this plane is equal to Uperm
a) the centre of gravity is located within the mid third of
7.3 Two-plane balancing
the bearing span;
the distance between the correction planes is greater
7.3.1 General b)
than one third of and less than the bearing span;
A number of methods for determining the permissible residual
equidistant from
unbalance in a ‘rotor having two correction planes are given in cl the correction planes are essentially
the centre of gravity of the rotor.
7.3.2 and 7.3.3.
---------------------- Page: 9 ----------------------
IS0 1940/l-1986 (El
p h 1 + h II Cfrrection plane II
Correction plane I
Correction plane n
Correction plane 1
I
d+ i T
b
Figure 4 - Rotor with overhung discs at both ends
reduce the permissible residual unbalance value for the rotor,
in the ratio Z/b as follows:
uEer f
1
Figure 3 - Rotor dimensions to be used
uEer = Uper x -
for simplified method
b
and allocate this value for UEer to the correction planes in the
same way as described in 7.3.2.1.
For these rotors, allocate half of the permissible residual un-
balance, Uperr to each correction plane, i.e.
7.3.2.3 Distance between correction planes smaller than
one-third of the bearing span (see figure 5)
u
= Uper,, = per
u
per-l
2
For rotors in which the distance between the correction planes
is small, the effect of the residual unbalance in each correction
If the service conditions described in a) and b) are met, but the
plane is sensitive to the phase angle between the unbalance in
correction planes are not essentially equidistant from the centre each plane. Consequently, the use of the method described in
of gravity, allocate the permissible residual unbalance in each
7.3.2.1 may lead to a finer state of balance than is necessary. It
correction plane such that is therefore recommended that for these rotors, Uper be
allocated to correction planes in terms of static and couple
residual unbalance as described below.
a) the sum of the permissible residual unbalances in the
correction planes is equal t0 Uper;
Select an arbitrary plane Ill for correction of static (or quasi-
static) unbalance. (Plane Ill may be coincident with either
b) the ratio of the permissible residual unbalance in each
plane I or plane II.) Let c be the distance from plane Ill to the
correction plane is the same as the ratio of the distance from
more distant bearing, as shown in figure 5.
each correction plane to the mass centre of the rotor with
the larger residual unbalance being permitted in th
...
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATION.MEX~YHAPO~HAR OPfAHUl3AUbdR fI0 CTAHJ1APTM3AUM~~RGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Exigences en matière de qualité
Vibrations mécaniques -
dans l’équilibrage des rotors rigides -
Partie 1 : Détermination du balourd résiduel admissible
- Balance quality requirements of rigid rotors - Part 7 : Determination of permissible residual unbalance
Mechanical vibration
Première 6dition - 1986-09-01
û
-
Réf. n* : ISO 1940/1-1986 (F)
CDU 62-755
âs
Descripteurs : vibration, rotor, équilibrage, essai.
Prix basé sur 15 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
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 confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comite membre intéresse par une etude a le droit de faire partie du comité technique
créé a cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comites membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mement aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 O16 au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO MO/1 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques.
La présente partie de I’ISO 1940 annule et remplace, en partie, I’ISO 1940-1973, dont
elle constitue une révision mineure.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises a revision et que toute réference faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la derniére édition.
@ Organisation internationale de normalisation, 1986 l
Imprimé en Suisse
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ISO 1940/1-1986 (FI
NORME INTERNATIONALE
Exigences en matière de qualité
Vibrations mécaniques -
dans l’équilibrage des rotors rigides -
Partie 1 : Détermination du balourd résiduel admissible
Le tableau 1 et la figure 2 présentent des recommandations
0 Introduction
fondees sur l’expérience au niveau mondial et portant sur les
exigences de qualité d’équilibrage des rotors rigides, en fonc-
L’équilibrage est le procédé par lequel on tente d’améliorer la
tion de leur type, de leur masse et de la vitesse de régime
répartition de la masse d’un corps, de sorte que les mouve-
maximale.
ments de rotation dans les paliers se produisent sans forces
centrifuges de balourd. Naturellement, ce but ne peut être
atteint que jusqu’à un certain point. Même après l’équilibrage, La présente partie de I’ISO 1940 se propose également de facili-
le rotor présente un balourd résiduel. ter les relations entre le fabricant et l’utilisateur des machines.
On peut utiliser la terminologie spécifiée dans la présente partie
de I’ISO 1940 pour rédiger des spécifications techniques. (Pour
A l’aide des instruments de mesure disponibles de nos jours, le
les définitions, voir I’ISO 1925.)
déséquilibre peut être réduit à des valeurs faibles. Toutefois, il
serait contraire aux lois de l’économie d’exagérer les exigences
de qualité. C’est pourquoi il est nécessaire de déterminer La présente partie de I’ISO 1940 ne comprend pas l’étude
jusqu’à quel point il y a lieu de réduire le déséquilibre et où se détaillée des erreurs associées à la détermination du balourd
résiduel (ces erreurs feront l’objet de I’ISO 1940/2). La présente
trouve un compromis économique et technique optimal
concernant les exigences de qualité d’équilibrage. partie de I’ISO 1940 ne définit pas les balourds residuels admis-
sibles pour les rotors flexibles; ceux-ci font l’objet de
I’ISO 5343. Les méthodes d’équilibrage ne sont pas décrites.
II n’est pas possible actuellement de tirer des conclusions
concernant les balourds résiduels admissibles, à partir des
recommandations existantes sur l’estimation de l’état vibratoire Les degrés de qualité d’équilibrage recommandés n’ont pas
pour but de servir de spécifications de recette pour n’importe
des machines, car bien souvent on ne peut établir aucune rela-
tion simple entre le déséquilibre du rotor et les vibrations de la quel groupe de rotors, mais plutôt de donner des indications
machine dans les conditions de service. L’amplitude des vibra- sur la façon d’éviter de graves défauts ainsi que des exigences
tions de révolution est influencée par les caractéristiques du excessives ou impossibles à satisfaire ; elles peuvent également
rotor, de la machine, de la structure et de l’assise, et par la servir de base pour des recherches plus poussées, par exemple
vitesse de régime voisine de diverses fréquences de résonance, lorsqu’il est nécessaire de determiner de facon plus précise la
etc. En outre, les vibrations de la machine ne peuvent être qualité d’équilibrage exigée par mesurage en laboratoire ou in
situ. Si les limites recommandées sont respectées, des condi-
qu’en partie dues à la présence du déséquilibre du rotor.
tions de fonctionnement satisfaisantes peuvent tres probable-
ment etre escomptées. Toutefois, des cas peuvent se présenter
où des dérogations à ces recommandations peuvent devenir
1 Objet et domaine d’application nécessaires, par exemple à cause d’une construction ou d’une
géométrie inhabituelle.
La présente partie de I’ISO 1940 donne des recommandations
pour la determination du déséquilibre et pour la spécification
des exigences de qualité d’équilibrage des rotors rigides; elle
spécifie :
2 Références
a) une représentation du déséquilibre sur un ou deux
ISO 1925, Equilibrage - Vocabulaire.
plans ;
b) des méthodes permettant de déterminer le balourd rési-
I S 0 2371, Appareils pour l’équilibrage in situ - Description et
duel admissible ;
cafac téfistiques.
c) des méthodes permettant de le répartir sur les plans de
ISO 2953, Machines à équilibrer - Description, caractéris-
correction ;
tiques et possibilit&.
d) des methodes permettant d’identifier par mesurage
l’état de balourd résiduel d’un rotor;
I S 0 5343, Critères d’équilibrage pour les rotors flexibles.
e) un resumé des erreurs associé à l’identification du
I SO 5406, cquilibrage mécanique des rotors flexibles.
balourd résiduel.
1
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IsO 1940/1-1986 (FI
3.3 Rotors avec un seul plan de correction
3 Aspects pertinents du problème de
l’équilibrage
Pour les rotors en forme de disques, l’emploi d’un seul plan de
correction peut suffire, pourvu que la distance entre les paliers
3.1 Reprhentation d’un 6tat de déséquilibre soit suffisamment grande et que le disque tourne avec un batte-
ment axial suffisamment petit. II faut vérifier que ces conditions
soient remplies dans chaque cas. Apres avoir effectue un équili-
Un seul et même état de déséquilibre d’un rotor rigide peut être
brage dans un plan sur un nombre suffisant de rotors d’un type
représenté par des quantités vectorielles de diverses facons,
particulier, le déséquilibre résiduel de couple maximal est déter-
comme le montrent les figures la) à If). Pour la plupart des
miné et divisé par la distance entre les paliers. Si les déséquili-
rotors, les déséquilibres sont mesurés sur deux plans comme le
bres obtenus de cette maniere sont acceptables, même dans le
montrent les figures la) à 1 c). Le processus de correction du
cas le plus défavorable, il peut être escompte que l’équilibrage
déséquilibre a généralement lieu de cette facon.
,
dans un seul plan est suffisant.
Par exemple, si l’on adopte la représentation de la figure la), on
appliquera des corrections de déséquilibre de 2,24 g. mm et de
3.4 Rotors avec deux plans de correction
3,15 ggmm dans les plans I et II, respectivement, avec l’orienta-
tion angulaire appropriée autour du rotor. La comparaison des
Si le rotor ne satisfait pas aux conditions spécifiées en 3.3 pour
figures la) et lc) montre qu’une distance plus courte entre les
le rotor en forme de disque, deux plans de correction sont alors
plans de correction implique normalement une somme de cor-
nécessaires. Ce type d’équilibrage s’appelle équilibrage dans
rections plus importante et augmente la différence angulaire
deux plans ((
entre leurs vecteurs.
un plan (((statique))) decrit en 3.3. Pour l’équilibrage dans un
plan, seul est exigé l’équilibre statique dans n’importe quelle
Autrement, on peut utiliser une représentation similaire à la
position angulaire du rotor. Pour l’équilibrage dans deux plans,
figure ld) ; dans ce cas, il faut effectuer la correction dans le
il est indispensable que le rotor tourne, car sinon le déséquilibre
plan du vecteur balourd résultant, ainsi que des corrections
résiduel de couple ne pourrait pas être décele.
dans chacun des plans I et II.
Le balourd résiduel admissible dans chacun des deux plans de
Si des recherches concernant les effets de déséquilibre sur le
correction dépend de la position des plans de correction et des
comportement vibratoire de l’ensemble d’une machine sont
paliers, ainsi que de l’angle de phase relatif entre les deux
prévues, une décomposition du déséquilibre, conformément à
balourds résiduels. Le chapitre 6 donne trois facons de détermi-
la figure le), peut alors être utile (le point S indique le centre de
ner le balourd résiduel admissible. Le chapitre 7 décrit des
masse du rotor).
méthodes permettant de répartir le balourd résiduel admissible
dans les plans de correction.
La représentation de la figure If), dans laquelle le vecteur
balourd résultant passe par le centre de déséquilibre C peut être
3.5 Montages
utile pour certains rotors. Le déséquilibre de couple qui en
resulte est minimal dans ce cas et les vecteurs de couple sont
Certains rotors peuvent être équilibrés en piéces détachées,
situes dans un plan perpendiculaire au vecteur balourd
d’autres montés. Pour chaque montage, les déséquilibres des
résultant.
piéces detachées doivent s’ajouter vectoriellement et il faut
tenir compte de tous les déséquilibres qui résultent des inexac-
titudes dues au montage, en faisant attention, en particulier, au
3.2 Effets de dhéquilibre
fait que les piéces peuvent être, par la suite, montées dans une
position diferente de celle qu’elles occupent dans la machine
Un corps en rotation déséquilibré provoque non seulement des d’équilibrage.
forces sur ses paliers et l’assise, mais également des vibrations
de la machine. Pour n’importe quelle vitesse donnée, ces deux Si la tolérance de balourd pour un montage ne peut être obte-
effets dépendent essentiellement des proportions géométri- nue par équilibrage des piéces détachées, les pièces assem-
ques et de la répartition de la masse du rotor et de la machine blées doivent être équilibrées comme si elles formaient une
ainsi que de la rigidité des paliers et des assises. unité.
Si les pièces détachées sont équilibrées séparément, un accord
Dans beaucoup de cas, le déséquilibre statique est de la plus
grande importance par rapport au déséquilibre de couple. Deux doit être conclu en ce qui concerne la fixation d’éléments de
connexion tels que boulons et clavettes. (Une Norme interna-
déséquilibres dans des plans différents dans la même direction
tionale traitant du maniement des clavettes lors de l’équilibrage
provoquent généralement des perturbations plus grandes que
est en préparation.)
deux déséquilibres égaux dans deux directions opposées.
De même, il existe des cas pour lesquels le déséquilibre de
4 Balourd admissible en fonction de la
couple est particulièrement gênant. Par exemple, si on consi-
dére un rotor pour lequel la distance entre les paliers est plus masse du rotor
petite que la distance entre les plans de correction (situation qui
Généralement, plus la masse du rotor est importante, plus le
se rencontre pour les rotors ayant des disques en porte-à-faux
balourd résiduel admissible est grand. II convient, par consé-
aux deux extrémités), la charge du palier, due au déséquilibre
quent, d’établir un rapport entre la valeur du balourd résiduel
de couple peut, dans ces circonstances, être plus grande que
admissible, Ijadm, et la masse du rotor, m, en termes de valeur
celle due à un déséquilibre statique.
2
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ISO 1940/1-1986 (FI
Dimensions linéaires en millimètres
Grandeurs vectorielles en grammes millimétres
Plan de correction II
Plan de
I
correction I J
Un vecteur balourd dans chacun des plans de correction I et II d) Un vecteur balourd résultant avec un déséquilibre de couple
a)
associé se référant aux deux plans de correction I et II
Le vecteur balourd résultant peut être situé n’importe où, par exemple
dans l’un des plans de correction ; la valeur du couple dépend de la
position du vecteur balourd résultant
Plan de correction II 7
l
Plan de
correction
b) Deux composantes de balourd dans chacun des plans de correc- e) Cas particulier de d), à savoir déséquilibre statique/de couple
tion I et II
Le vecteur balourd résultant passe par le centre de masse du rotor; il v
a un déséquilibre de couple associé
c) Un vecteur balourd dans chacun des deux autres plans de f) Un autre cas particulier de d)
correction
Le vecteur balourd résultant passe par le centre du déséquilibre et le
déséquilibre de couple associe est minimal
Figure 1 - Différentes représentations du même état de déséquilibre d’un rotor rigide
3
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SO 1940/1-1986 (FI
de balourd spécifique résiduel admissible, ea&,,, donnée par la 6.2 Exigences de qualité d’équilibrage fondées
formule suivante :
sur des degrés de qualité Rtablis
u
Sur la base des chapitres 4 et 5, on a établi des degrés de qua-
adm
eadm =
lité d’équilibrage permettant de classer les exigences en matière
m
de qualité. Chaque degré de qualité d’équilibrage du tableau 1
comprend une plage de balourd spécifique résiduel admissible
Dans le cas particulier où l’on peut reduire tous les déséquili-
allant d’une limite supérieure à zéro, la limite supérieure étant
bres existant dans un rotor en un systéme équivalent d’un seul
donnée par une certaine amplitude du produit de la relation
déséquilibre situe uniquement dans un plan transversal le long
(e adm x o), exprimé en millimetres par seconde; les degrés de
de l’axe de la tige, de sorte que le déséquilibre de couple est
qualité d’équilibrage sont désignés en fonction du produit de la
égal à zéro, on peut considérer que la valeur du balourd spécifi-
relation, c’est-à-dire si le produit eadm x cr) est égal à
que résiduel admissible, eadm, est équivalente au déplacement
630 mm/s, le degré de qualité d’équilibrage est désigné G630.
admissible du centre de masse du rotor par rapport à l’axe de la
tige. Dans tous les autres cas, dont l’un d’eux est présente à la
Les degrés de qualité d’équilibrage sont séparés entre eux par
figure 1, le déplacement résiduel équivalent, e, du centre de
un facteur de 2,5. Il peut s’avérer nécessaire, dans certains cas,
masse, après équilibrage dans deux plans aux valeurs admissi-
d’avoir une classification plus fine, surtout lorsqu’on exige un
bles, est inferieur à la valeur du balourd spécifique résiduel
équilibrage de haute précision.
admissible, eadm.
Les limites supérieures de eadm sont tracées en fonction de la
vitesse de régime maximale à la figure 2. Le balourd résiduel
admissible est donné par uadm = eadm x m, m étant ta masse
5 Degrés de qualité mettant en rapport
du rotor.
la vitesse de régime et le balourd spécifique
rhiduel admissible
NOTE - Pour les degrés de qualité d’équilibrage Gl et G0,4, les exi-
gences de qualité d’équilibrage final choisies représentent un compro-
mis entre les exigences techniques et ce qui est pratiquement possible.
L’expérience montre qu’en général, pour des rotors du même
La limite choisie est généralement en rapport avec l’état de déséquilibre
type, la valeur du balourd spécifique résiduel admissible, eadm,
minimum qui peut normalement se répéter.
varie inversement à la vitesse du rotor dans la plage de vitesses
indiquée à la figure 2 pour un degré de qualité d’équilibrage
Les valeurs recommandées pour ces degrés de qualité d’équilibrage ne
donné, c’est-à-dire : peuvent être obt,enues, en pratique, que si la précision de montage des
tourillons (circularite, etc.) dans les paliers du rotor et/ou la précision
de ces paliers sont suffisantes. Pour obtenir un équilibrage au degré de
eadm X C.0 = const.
qualité d’équilibrage Gl, il est généralement nécessaire d’équilibrer le
rotor dans ses propres paliers de service par entraînement par cour-
où cc) est la vitesse angulaire du rotor à la vitesse de régime
roies, par l’air ou par auto-entraînement. Pour obtenir un degré de qua-
maximale. lité d’équilibrage G0,4, il est généralement nécessaire d’effectuer
l’équilibrage avec le rotor monté dans ses propres logements et paliers,
dans les conditions et a la température de service. En général, un auto-
Cette relation découle également du fait que, pour des rotors
entraînement est nécessaire.
géométriquement similaires fonctionnant à des vitesses péri-
phériques égales, les contraintes appliquées aux rotors et aux
paliers sont les mêmes. Les degrés de qualité d’équilibrage
6.3 Exigences de qualité d’équilibrage fondées
(donnés dans le tableau 1 et représentes à la figure 2) sont
sur la détermination expérimentale
fondés sur cette relation.
La determination expérimentale des exigences de qualité
d’équilibrage est souvent effectuée pour des applications de
production en série. Les essais sont généralement effectués in
6 Détermination des exigences de qualité
situ, bien qu’ils puissent être occasionnellement effectués sur
d’équilibrage
des machines à équilibrer, à condition que les caractéristiques
de la machine à équilibrer soient essentiellement celles des con-
ditions de fonctionnement de la machine dans laquelle le rotor
6.1 Ghkalités
sera utilisé.
On peut déterminer les exigences de qualité d’équilibrage par
On détermine expérimentalement la valeur du balourd résiduel
trois méthodes comme décrit en 6.2 à 6.4. La première
admissible dans chaque plan de correction en introduisant dif-
méthode est fondée sur des degrés de qualité obtenus par une
ferents déséquilibres d’essai successivement dans chaque
expérience pratique de longue durée avec un grand nombre de
plan; on choisira le critère le plus représentatif (par exemple
rotors différents (voir 6.2). La seconde méthode est expérimen-
vibrations, forces ou bruit dus au déséquilibre).
tale et est souvent utilisée dans l’équilibrage de production en
série (voir 6.3). La troisieme méthode est utilisée si les forces
Dans un équilibrage dans deux plans, il faut tenir compte des
d’appui dues au déséquilibre sont spécifiées (voir 6.4).
différents effets des déséquilibres de même angle de phase et
des couples de balourds. En outre, il faut tenir compte des
modifications de l’environnement local, et/ou dans le rotor, qui
Le choix de la méthode doit être convenu entre le fabricant et
l’utilisateur. peuvent se produire pendant le fonctionnement.
4
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ISO 1940/1-1986 FI
Tableau 1 - Degrbs de qualité d’équilibrage pour différents groupes de rotors rigides représentatifs
Produit
Degré
de qualité $ la relation
Types de rotors - Exemples génhaux
adm X CO)‘)“)
i’8quilibrage
mmls
Entraînement par vilebrequin 3) de moteurs Diesel marins à vitesse lente4), montage rigide, avec un nombre
G4 Ooo 4000
de cylindres impair
Gl 600 1600 Entraînement par vilebrequin, montage rigide, de gros moteurs à deux temps
Entraînement par vilebrequin, montage rigide, de gros moteurs à quatre temps
G630 630
Entraînement par vilebrequin, montage élastique, des moteurs Diesel marins
G250 250 Entraînement par vilebrequin, montage rigide, de moteurs Diesel rapides4) à quatre cylindres
GlOO 100 Entraînement par vilebrequin de moteurs Diesel rapides4) avec six cylindres ou plus
Moteurs complet&) (a essence ou Diesel) pour voitures, camions et locomotives
G40 40 Roues de voitures, jantes de roues, ensemble de roues, arbres d’entraînement
Entraînement par vilebrequin, montage élastique de moteurs rapides 4, a quatre temps (a essence OU Diesel)
avec six cylindres ou plus
Entraînement par vilebrequin de moteurs de voitures, camions et locomotives
G16 16 Arbres d’entraînement (arbres d’hélices, arbres à la cardan) avec exigences particulières
Pi&es de machines à broyer
Pi&es de machines agricoles
Pièces détachées de moteurs (a essence ou Diesel) pour voitures, camions et locomotives
Entraînement par vilebrequin de moteurs avec six cylindres ou plus dans des conditions particulieres
G6,3 Pièces de machines de transformation
63
Engrenages de turbines marines principales (marine marchande)
Tambours centrifuges
Rouleaux de machines à papier; rouleaux de machines d’impression
Ventilateurs
Montage de rotors avec turbines à gaz pour l’aéronautique
Volants
Impulseurs de pompes
Machines-outils et pièces de machines courantes
tige de
Armatures électriques grandes et moyennes (de moteurs électriques ayant au moins une hauteur de
80 mm) sans exigences spéciales
Petites armatures électriques souvent produites en série, pour les applications insensibles aux vibrations
et/ou avec des supports isolants contre les vibrations
Pièces détachées de moteurs avec des exigences particulières
G2,5 Turbines à gaz et à vapeur y compris les turbines marines principales (marine marchande)
2,5
Rotors de turbogénérateur rigides
Tambours et disques de mémoire d’ordinateur
Turbocompresseurs
Entraînements de machines-outils
Armatures électriques grandes et moyennes avec des exigences particulières
Petites armatures électriques ne se qualifiant pas pour l’une ou les deux conditions spécifiées pour les petites
armatures électriques de degré de qualité d’équilibrage G6,3
Pompes à entraînement par turbines
Entraînement de magnétophones et de phonographe (gramophone)
Gl 1
Entraînement de meules
Petites armatures électriques avec exigences particulières
GO,4 Broches, disques et armatures de meules de précision
0,4
.
Gyroscopes
n/lO si n est mesure en tours par minute et CU en radians par seconde.
1) CO = 2nnKO =z
2) Pour l’attribution du balourd résiduel admissible aux plans de correction, voir chapitre 7
3) Un entraînement par vilebrequin est un montage qui comprend le vilebrequin, un volant, un embrayage, une poulie, un amortisseur de vibrations,
la partie en rotation de la bielle, etc. (voir 3.5).
4) Dans la présente partie de I’ISO 1940, les moteurs Diesel lents sont ceux dont la vitesse du piston est inférieure à 9 m/s, les moteurs Diesel rapides
sont ceux dont la vitesse du piston est supérieure a 9 m/s.
5) Pour les moteurs complets, la masse du rotor comprend la somme de toutes les masses qui appartiennent à l’entraînement par vilebrequin décrit
dans la note 3 ci-dessus.
5
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50 000
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Ll 111’ I I iIliIII 1 1 IIIIlll 1 1 IIIiIlI J
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tr/s
Vitesse de rotation en régime maximal
NOTE - La valeur numérique après la lettre G est égale au produit (eadm x 4, exprimé en millimètres par seconde.
Figure 2 - Valeur du balourd spécifique résiduel maximal admissible correspondant à divers degrés
de qualité d’équilibrage
6
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ISO 1940/1-1986 (F)
NOTE - Les charges dynamiques admissibles pour les paliers de fonc-
. 6.4 Exigences de qualité d’équilibrage fondées
tionnement peuvent être déduites des catalogues sur les paliers ou en
sur la spécification de forces d’appui admissibles
connaissant la charge spécifique admissible, la longueur et le diamètre
des paliers.
Lorsque l’effet des forces de déséquilibre transmises aux paliers
dans la structure de support est un problème majeur et que les
limites de ces forces sont spécifiées, il faut en tenir compte lors
de la détermination du balourd résiduel admissible.
7.2 Équilibrage dans un seul plan
La valeur du balourd admissible dans chaque plan de palier peut
Pour les rotors ayant un plan de correction, le balourd résiduel
alors être dérivée directement des forces maximales admissibles
permissible tel qu’il est mesuré dans ce plan est égal à c/adm.
dues au déséquilibre sur chaque palier. Si le rotor est équilibré
dans une machine à équilibrer qui mesure le balourd résiduel
dans les plans du palier, on peut directement appliquer ces
valeurs. Cependant, si le balourd résiduel est mesuré dans
7.3 Équilibrage dans deux plans
d’autres plans, le balourd résiduel admissible dans ces plans
peut être calculé au moyen des méthodes décrites au
chapitre 7, en définissant Uadm comme la somme des balourds
7.3.1 Généralités
résiduels admissibles dans les plans des paliers.
On trouvera un certain nombre de méthodes permettant de
NOTE - La dérivation du balourd résiduel admissible dans chaque plan
déterminer le balourd résiduel admissible dans un rotor ayant
de palier en termes de forces maximales admissibles dues au déséqui-
deux plans de correction en 7.3.2 et 7.3.3.
libre dans chaque palier dépend de nombreux facteurs comprenant la
vitesse de régime, la répartition de la masse du rotor et la raideur du
support de palier. Cependant, dans le cas particulier d’un rotor rigide En 7.3.2 sont décrites trois méthodes simples qui permettent
supporté par des paliers rigides, le balourd résiduel admissible dans
d’obtenir, dans pratiquement tous les cas, des balourds rési-
chaque plan de palier est égal à la force maximale admissible due au
duels admissibles qui sont raisonnables et justifiables dans
déséquilibre au niveau du même palier divisé par le carré de la vitesse
chaque plan de correction de telle sorte que pour toute relation
angulaire à la vitesse de régime maximale.
de phase entre eux, les charges dynamiques maximales sur les
deux paliers soient bien conformes au rapport de la charge
statique du palier par le poids. Ces méthodes simples, quoique
approximatives, ont été appliquées avec succès à de nombreux
7 Répartition du balourd résiduel admissible
rotors.
dans chaque plan de correction sur la base
de uadm La méthode décrite en 7.3.3.1 est tout à fait générale et peut
être appliquée à tous les types de rotors. Cette méthode tient
compte de la position des plans de correction et du cas le plus
7.1 Généralités
défavorable de la relation d’angle de phase entre les balourds
résiduels dans les plans de correction.
Les exigences de qualité d’équilibrage peuvent être détermi-
nées selon l’une des trois méthodes décrites au chapitre 6.
II y a certains types de rotors, tels que les rotors suspendus,
Selon la méthode décrite en 6.2, les exigences de qualité
dont les deux plans de correction sont situés sur la même
d’équilibrage sont déterminées sous la forme de valeurs maxi-
saillie, où l’espacement des paliers est nettement plus impor-
males admissibles du balourd résiduel dans chaque plan de cor-
tant que la distance entre les plans de correction. Pour ces
rection, et aucune autre répartition n’est donc nécessaire.
rotors, il peut y avoir une nette diffbrence entre le balourd rési-
Cependant, l’utilisation de la méthode décrite en 6.1 (et dans
duel admissible pour le cas où le balourd résiduel dans les deux
certains cas l’utilisation de la méthode décrite en 6.3) donne la
plans de correction est soit en phase, soit. déphasé de 180°.
valeur totale du balourd résiduel admissible, Uadm, et implique
Bien que l’on puisse appliquer la méthode décrite en 7.3.3.1 à
donc une répartition dans chaque plan de correction si l’on uti-
ces rotors, on peut, dans certaines circonstances, arriver à
lise plus d’un plan de correction.
avoir un rotor équilibré bien plus précis qu’il n’est nécessaire.
Pour cette raison, une méthode avec laquelle on mesure le
En règle générale, il convient de répartir r/adm dans les plans de
balourd résiduel dans d’autres plans ne coïncidant pas avec les
correction de facon que le rapport des balourds résiduels par
plans de correction est décrite en 7.3.3.2. Cela permet de profi-
rapport aux plans des paliers soit équivalent aux charges dyna-
ter d’une relation de phase favorable sans avoir à mesurer direc-
miques admissibles pour les paliers de fonctionnement. Par
tement les angles de phase.
conséquent, si le rotor est équilibré dans une machine à équi-
librer qui mesure le déséquilibre dans les plans des paliers de
Les méthodes décrites donneront des résultats acceptables
fonctionnement, la règle ci-dessus peut être directement appli-
pour la plupart des rotors, mais dans quelques cas particuliers,
quée. En règle générale, cependant, on mesure le balourd rési-
les calculs peuvent donner des tolérances d’équilibrage si pré-
duel dans des plans autres que les plans des paliers de fonction-
cises qu’elles sont irréalistes. Dans ces cas-là, il faut examiner
nement. En outre, il peut y avoir des e
...
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATION.MEX~YHAPO~HAR OPfAHUl3AUbdR fI0 CTAHJ1APTM3AUM~~RGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Exigences en matière de qualité
Vibrations mécaniques -
dans l’équilibrage des rotors rigides -
Partie 1 : Détermination du balourd résiduel admissible
- Balance quality requirements of rigid rotors - Part 7 : Determination of permissible residual unbalance
Mechanical vibration
Première 6dition - 1986-09-01
û
-
Réf. n* : ISO 1940/1-1986 (F)
CDU 62-755
âs
Descripteurs : vibration, rotor, équilibrage, essai.
Prix basé sur 15 pages
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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 confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comite membre intéresse par une etude a le droit de faire partie du comité technique
créé a cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comites membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mement aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 O16 au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO MO/1 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques.
La présente partie de I’ISO 1940 annule et remplace, en partie, I’ISO 1940-1973, dont
elle constitue une révision mineure.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises a revision et que toute réference faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la derniére édition.
@ Organisation internationale de normalisation, 1986 l
Imprimé en Suisse
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ISO 1940/1-1986 (FI
NORME INTERNATIONALE
Exigences en matière de qualité
Vibrations mécaniques -
dans l’équilibrage des rotors rigides -
Partie 1 : Détermination du balourd résiduel admissible
Le tableau 1 et la figure 2 présentent des recommandations
0 Introduction
fondees sur l’expérience au niveau mondial et portant sur les
exigences de qualité d’équilibrage des rotors rigides, en fonc-
L’équilibrage est le procédé par lequel on tente d’améliorer la
tion de leur type, de leur masse et de la vitesse de régime
répartition de la masse d’un corps, de sorte que les mouve-
maximale.
ments de rotation dans les paliers se produisent sans forces
centrifuges de balourd. Naturellement, ce but ne peut être
atteint que jusqu’à un certain point. Même après l’équilibrage, La présente partie de I’ISO 1940 se propose également de facili-
le rotor présente un balourd résiduel. ter les relations entre le fabricant et l’utilisateur des machines.
On peut utiliser la terminologie spécifiée dans la présente partie
de I’ISO 1940 pour rédiger des spécifications techniques. (Pour
A l’aide des instruments de mesure disponibles de nos jours, le
les définitions, voir I’ISO 1925.)
déséquilibre peut être réduit à des valeurs faibles. Toutefois, il
serait contraire aux lois de l’économie d’exagérer les exigences
de qualité. C’est pourquoi il est nécessaire de déterminer La présente partie de I’ISO 1940 ne comprend pas l’étude
jusqu’à quel point il y a lieu de réduire le déséquilibre et où se détaillée des erreurs associées à la détermination du balourd
résiduel (ces erreurs feront l’objet de I’ISO 1940/2). La présente
trouve un compromis économique et technique optimal
concernant les exigences de qualité d’équilibrage. partie de I’ISO 1940 ne définit pas les balourds residuels admis-
sibles pour les rotors flexibles; ceux-ci font l’objet de
I’ISO 5343. Les méthodes d’équilibrage ne sont pas décrites.
II n’est pas possible actuellement de tirer des conclusions
concernant les balourds résiduels admissibles, à partir des
recommandations existantes sur l’estimation de l’état vibratoire Les degrés de qualité d’équilibrage recommandés n’ont pas
pour but de servir de spécifications de recette pour n’importe
des machines, car bien souvent on ne peut établir aucune rela-
tion simple entre le déséquilibre du rotor et les vibrations de la quel groupe de rotors, mais plutôt de donner des indications
machine dans les conditions de service. L’amplitude des vibra- sur la façon d’éviter de graves défauts ainsi que des exigences
tions de révolution est influencée par les caractéristiques du excessives ou impossibles à satisfaire ; elles peuvent également
rotor, de la machine, de la structure et de l’assise, et par la servir de base pour des recherches plus poussées, par exemple
vitesse de régime voisine de diverses fréquences de résonance, lorsqu’il est nécessaire de determiner de facon plus précise la
etc. En outre, les vibrations de la machine ne peuvent être qualité d’équilibrage exigée par mesurage en laboratoire ou in
situ. Si les limites recommandées sont respectées, des condi-
qu’en partie dues à la présence du déséquilibre du rotor.
tions de fonctionnement satisfaisantes peuvent tres probable-
ment etre escomptées. Toutefois, des cas peuvent se présenter
où des dérogations à ces recommandations peuvent devenir
1 Objet et domaine d’application nécessaires, par exemple à cause d’une construction ou d’une
géométrie inhabituelle.
La présente partie de I’ISO 1940 donne des recommandations
pour la determination du déséquilibre et pour la spécification
des exigences de qualité d’équilibrage des rotors rigides; elle
spécifie :
2 Références
a) une représentation du déséquilibre sur un ou deux
ISO 1925, Equilibrage - Vocabulaire.
plans ;
b) des méthodes permettant de déterminer le balourd rési-
I S 0 2371, Appareils pour l’équilibrage in situ - Description et
duel admissible ;
cafac téfistiques.
c) des méthodes permettant de le répartir sur les plans de
ISO 2953, Machines à équilibrer - Description, caractéris-
correction ;
tiques et possibilit&.
d) des methodes permettant d’identifier par mesurage
l’état de balourd résiduel d’un rotor;
I S 0 5343, Critères d’équilibrage pour les rotors flexibles.
e) un resumé des erreurs associé à l’identification du
I SO 5406, cquilibrage mécanique des rotors flexibles.
balourd résiduel.
1
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IsO 1940/1-1986 (FI
3.3 Rotors avec un seul plan de correction
3 Aspects pertinents du problème de
l’équilibrage
Pour les rotors en forme de disques, l’emploi d’un seul plan de
correction peut suffire, pourvu que la distance entre les paliers
3.1 Reprhentation d’un 6tat de déséquilibre soit suffisamment grande et que le disque tourne avec un batte-
ment axial suffisamment petit. II faut vérifier que ces conditions
soient remplies dans chaque cas. Apres avoir effectue un équili-
Un seul et même état de déséquilibre d’un rotor rigide peut être
brage dans un plan sur un nombre suffisant de rotors d’un type
représenté par des quantités vectorielles de diverses facons,
particulier, le déséquilibre résiduel de couple maximal est déter-
comme le montrent les figures la) à If). Pour la plupart des
miné et divisé par la distance entre les paliers. Si les déséquili-
rotors, les déséquilibres sont mesurés sur deux plans comme le
bres obtenus de cette maniere sont acceptables, même dans le
montrent les figures la) à 1 c). Le processus de correction du
cas le plus défavorable, il peut être escompte que l’équilibrage
déséquilibre a généralement lieu de cette facon.
,
dans un seul plan est suffisant.
Par exemple, si l’on adopte la représentation de la figure la), on
appliquera des corrections de déséquilibre de 2,24 g. mm et de
3.4 Rotors avec deux plans de correction
3,15 ggmm dans les plans I et II, respectivement, avec l’orienta-
tion angulaire appropriée autour du rotor. La comparaison des
Si le rotor ne satisfait pas aux conditions spécifiées en 3.3 pour
figures la) et lc) montre qu’une distance plus courte entre les
le rotor en forme de disque, deux plans de correction sont alors
plans de correction implique normalement une somme de cor-
nécessaires. Ce type d’équilibrage s’appelle équilibrage dans
rections plus importante et augmente la différence angulaire
deux plans ((
entre leurs vecteurs.
un plan (((statique))) decrit en 3.3. Pour l’équilibrage dans un
plan, seul est exigé l’équilibre statique dans n’importe quelle
Autrement, on peut utiliser une représentation similaire à la
position angulaire du rotor. Pour l’équilibrage dans deux plans,
figure ld) ; dans ce cas, il faut effectuer la correction dans le
il est indispensable que le rotor tourne, car sinon le déséquilibre
plan du vecteur balourd résultant, ainsi que des corrections
résiduel de couple ne pourrait pas être décele.
dans chacun des plans I et II.
Le balourd résiduel admissible dans chacun des deux plans de
Si des recherches concernant les effets de déséquilibre sur le
correction dépend de la position des plans de correction et des
comportement vibratoire de l’ensemble d’une machine sont
paliers, ainsi que de l’angle de phase relatif entre les deux
prévues, une décomposition du déséquilibre, conformément à
balourds résiduels. Le chapitre 6 donne trois facons de détermi-
la figure le), peut alors être utile (le point S indique le centre de
ner le balourd résiduel admissible. Le chapitre 7 décrit des
masse du rotor).
méthodes permettant de répartir le balourd résiduel admissible
dans les plans de correction.
La représentation de la figure If), dans laquelle le vecteur
balourd résultant passe par le centre de déséquilibre C peut être
3.5 Montages
utile pour certains rotors. Le déséquilibre de couple qui en
resulte est minimal dans ce cas et les vecteurs de couple sont
Certains rotors peuvent être équilibrés en piéces détachées,
situes dans un plan perpendiculaire au vecteur balourd
d’autres montés. Pour chaque montage, les déséquilibres des
résultant.
piéces detachées doivent s’ajouter vectoriellement et il faut
tenir compte de tous les déséquilibres qui résultent des inexac-
titudes dues au montage, en faisant attention, en particulier, au
3.2 Effets de dhéquilibre
fait que les piéces peuvent être, par la suite, montées dans une
position diferente de celle qu’elles occupent dans la machine
Un corps en rotation déséquilibré provoque non seulement des d’équilibrage.
forces sur ses paliers et l’assise, mais également des vibrations
de la machine. Pour n’importe quelle vitesse donnée, ces deux Si la tolérance de balourd pour un montage ne peut être obte-
effets dépendent essentiellement des proportions géométri- nue par équilibrage des piéces détachées, les pièces assem-
ques et de la répartition de la masse du rotor et de la machine blées doivent être équilibrées comme si elles formaient une
ainsi que de la rigidité des paliers et des assises. unité.
Si les pièces détachées sont équilibrées séparément, un accord
Dans beaucoup de cas, le déséquilibre statique est de la plus
grande importance par rapport au déséquilibre de couple. Deux doit être conclu en ce qui concerne la fixation d’éléments de
connexion tels que boulons et clavettes. (Une Norme interna-
déséquilibres dans des plans différents dans la même direction
tionale traitant du maniement des clavettes lors de l’équilibrage
provoquent généralement des perturbations plus grandes que
est en préparation.)
deux déséquilibres égaux dans deux directions opposées.
De même, il existe des cas pour lesquels le déséquilibre de
4 Balourd admissible en fonction de la
couple est particulièrement gênant. Par exemple, si on consi-
dére un rotor pour lequel la distance entre les paliers est plus masse du rotor
petite que la distance entre les plans de correction (situation qui
Généralement, plus la masse du rotor est importante, plus le
se rencontre pour les rotors ayant des disques en porte-à-faux
balourd résiduel admissible est grand. II convient, par consé-
aux deux extrémités), la charge du palier, due au déséquilibre
quent, d’établir un rapport entre la valeur du balourd résiduel
de couple peut, dans ces circonstances, être plus grande que
admissible, Ijadm, et la masse du rotor, m, en termes de valeur
celle due à un déséquilibre statique.
2
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ISO 1940/1-1986 (FI
Dimensions linéaires en millimètres
Grandeurs vectorielles en grammes millimétres
Plan de correction II
Plan de
I
correction I J
Un vecteur balourd dans chacun des plans de correction I et II d) Un vecteur balourd résultant avec un déséquilibre de couple
a)
associé se référant aux deux plans de correction I et II
Le vecteur balourd résultant peut être situé n’importe où, par exemple
dans l’un des plans de correction ; la valeur du couple dépend de la
position du vecteur balourd résultant
Plan de correction II 7
l
Plan de
correction
b) Deux composantes de balourd dans chacun des plans de correc- e) Cas particulier de d), à savoir déséquilibre statique/de couple
tion I et II
Le vecteur balourd résultant passe par le centre de masse du rotor; il v
a un déséquilibre de couple associé
c) Un vecteur balourd dans chacun des deux autres plans de f) Un autre cas particulier de d)
correction
Le vecteur balourd résultant passe par le centre du déséquilibre et le
déséquilibre de couple associe est minimal
Figure 1 - Différentes représentations du même état de déséquilibre d’un rotor rigide
3
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SO 1940/1-1986 (FI
de balourd spécifique résiduel admissible, ea&,,, donnée par la 6.2 Exigences de qualité d’équilibrage fondées
formule suivante :
sur des degrés de qualité Rtablis
u
Sur la base des chapitres 4 et 5, on a établi des degrés de qua-
adm
eadm =
lité d’équilibrage permettant de classer les exigences en matière
m
de qualité. Chaque degré de qualité d’équilibrage du tableau 1
comprend une plage de balourd spécifique résiduel admissible
Dans le cas particulier où l’on peut reduire tous les déséquili-
allant d’une limite supérieure à zéro, la limite supérieure étant
bres existant dans un rotor en un systéme équivalent d’un seul
donnée par une certaine amplitude du produit de la relation
déséquilibre situe uniquement dans un plan transversal le long
(e adm x o), exprimé en millimetres par seconde; les degrés de
de l’axe de la tige, de sorte que le déséquilibre de couple est
qualité d’équilibrage sont désignés en fonction du produit de la
égal à zéro, on peut considérer que la valeur du balourd spécifi-
relation, c’est-à-dire si le produit eadm x cr) est égal à
que résiduel admissible, eadm, est équivalente au déplacement
630 mm/s, le degré de qualité d’équilibrage est désigné G630.
admissible du centre de masse du rotor par rapport à l’axe de la
tige. Dans tous les autres cas, dont l’un d’eux est présente à la
Les degrés de qualité d’équilibrage sont séparés entre eux par
figure 1, le déplacement résiduel équivalent, e, du centre de
un facteur de 2,5. Il peut s’avérer nécessaire, dans certains cas,
masse, après équilibrage dans deux plans aux valeurs admissi-
d’avoir une classification plus fine, surtout lorsqu’on exige un
bles, est inferieur à la valeur du balourd spécifique résiduel
équilibrage de haute précision.
admissible, eadm.
Les limites supérieures de eadm sont tracées en fonction de la
vitesse de régime maximale à la figure 2. Le balourd résiduel
admissible est donné par uadm = eadm x m, m étant ta masse
5 Degrés de qualité mettant en rapport
du rotor.
la vitesse de régime et le balourd spécifique
rhiduel admissible
NOTE - Pour les degrés de qualité d’équilibrage Gl et G0,4, les exi-
gences de qualité d’équilibrage final choisies représentent un compro-
mis entre les exigences techniques et ce qui est pratiquement possible.
L’expérience montre qu’en général, pour des rotors du même
La limite choisie est généralement en rapport avec l’état de déséquilibre
type, la valeur du balourd spécifique résiduel admissible, eadm,
minimum qui peut normalement se répéter.
varie inversement à la vitesse du rotor dans la plage de vitesses
indiquée à la figure 2 pour un degré de qualité d’équilibrage
Les valeurs recommandées pour ces degrés de qualité d’équilibrage ne
donné, c’est-à-dire : peuvent être obt,enues, en pratique, que si la précision de montage des
tourillons (circularite, etc.) dans les paliers du rotor et/ou la précision
de ces paliers sont suffisantes. Pour obtenir un équilibrage au degré de
eadm X C.0 = const.
qualité d’équilibrage Gl, il est généralement nécessaire d’équilibrer le
rotor dans ses propres paliers de service par entraînement par cour-
où cc) est la vitesse angulaire du rotor à la vitesse de régime
roies, par l’air ou par auto-entraînement. Pour obtenir un degré de qua-
maximale. lité d’équilibrage G0,4, il est généralement nécessaire d’effectuer
l’équilibrage avec le rotor monté dans ses propres logements et paliers,
dans les conditions et a la température de service. En général, un auto-
Cette relation découle également du fait que, pour des rotors
entraînement est nécessaire.
géométriquement similaires fonctionnant à des vitesses péri-
phériques égales, les contraintes appliquées aux rotors et aux
paliers sont les mêmes. Les degrés de qualité d’équilibrage
6.3 Exigences de qualité d’équilibrage fondées
(donnés dans le tableau 1 et représentes à la figure 2) sont
sur la détermination expérimentale
fondés sur cette relation.
La determination expérimentale des exigences de qualité
d’équilibrage est souvent effectuée pour des applications de
production en série. Les essais sont généralement effectués in
6 Détermination des exigences de qualité
situ, bien qu’ils puissent être occasionnellement effectués sur
d’équilibrage
des machines à équilibrer, à condition que les caractéristiques
de la machine à équilibrer soient essentiellement celles des con-
ditions de fonctionnement de la machine dans laquelle le rotor
6.1 Ghkalités
sera utilisé.
On peut déterminer les exigences de qualité d’équilibrage par
On détermine expérimentalement la valeur du balourd résiduel
trois méthodes comme décrit en 6.2 à 6.4. La première
admissible dans chaque plan de correction en introduisant dif-
méthode est fondée sur des degrés de qualité obtenus par une
ferents déséquilibres d’essai successivement dans chaque
expérience pratique de longue durée avec un grand nombre de
plan; on choisira le critère le plus représentatif (par exemple
rotors différents (voir 6.2). La seconde méthode est expérimen-
vibrations, forces ou bruit dus au déséquilibre).
tale et est souvent utilisée dans l’équilibrage de production en
série (voir 6.3). La troisieme méthode est utilisée si les forces
Dans un équilibrage dans deux plans, il faut tenir compte des
d’appui dues au déséquilibre sont spécifiées (voir 6.4).
différents effets des déséquilibres de même angle de phase et
des couples de balourds. En outre, il faut tenir compte des
modifications de l’environnement local, et/ou dans le rotor, qui
Le choix de la méthode doit être convenu entre le fabricant et
l’utilisateur. peuvent se produire pendant le fonctionnement.
4
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ISO 1940/1-1986 FI
Tableau 1 - Degrbs de qualité d’équilibrage pour différents groupes de rotors rigides représentatifs
Produit
Degré
de qualité $ la relation
Types de rotors - Exemples génhaux
adm X CO)‘)“)
i’8quilibrage
mmls
Entraînement par vilebrequin 3) de moteurs Diesel marins à vitesse lente4), montage rigide, avec un nombre
G4 Ooo 4000
de cylindres impair
Gl 600 1600 Entraînement par vilebrequin, montage rigide, de gros moteurs à deux temps
Entraînement par vilebrequin, montage rigide, de gros moteurs à quatre temps
G630 630
Entraînement par vilebrequin, montage élastique, des moteurs Diesel marins
G250 250 Entraînement par vilebrequin, montage rigide, de moteurs Diesel rapides4) à quatre cylindres
GlOO 100 Entraînement par vilebrequin de moteurs Diesel rapides4) avec six cylindres ou plus
Moteurs complet&) (a essence ou Diesel) pour voitures, camions et locomotives
G40 40 Roues de voitures, jantes de roues, ensemble de roues, arbres d’entraînement
Entraînement par vilebrequin, montage élastique de moteurs rapides 4, a quatre temps (a essence OU Diesel)
avec six cylindres ou plus
Entraînement par vilebrequin de moteurs de voitures, camions et locomotives
G16 16 Arbres d’entraînement (arbres d’hélices, arbres à la cardan) avec exigences particulières
Pi&es de machines à broyer
Pi&es de machines agricoles
Pièces détachées de moteurs (a essence ou Diesel) pour voitures, camions et locomotives
Entraînement par vilebrequin de moteurs avec six cylindres ou plus dans des conditions particulieres
G6,3 Pièces de machines de transformation
63
Engrenages de turbines marines principales (marine marchande)
Tambours centrifuges
Rouleaux de machines à papier; rouleaux de machines d’impression
Ventilateurs
Montage de rotors avec turbines à gaz pour l’aéronautique
Volants
Impulseurs de pompes
Machines-outils et pièces de machines courantes
tige de
Armatures électriques grandes et moyennes (de moteurs électriques ayant au moins une hauteur de
80 mm) sans exigences spéciales
Petites armatures électriques souvent produites en série, pour les applications insensibles aux vibrations
et/ou avec des supports isolants contre les vibrations
Pièces détachées de moteurs avec des exigences particulières
G2,5 Turbines à gaz et à vapeur y compris les turbines marines principales (marine marchande)
2,5
Rotors de turbogénérateur rigides
Tambours et disques de mémoire d’ordinateur
Turbocompresseurs
Entraînements de machines-outils
Armatures électriques grandes et moyennes avec des exigences particulières
Petites armatures électriques ne se qualifiant pas pour l’une ou les deux conditions spécifiées pour les petites
armatures électriques de degré de qualité d’équilibrage G6,3
Pompes à entraînement par turbines
Entraînement de magnétophones et de phonographe (gramophone)
Gl 1
Entraînement de meules
Petites armatures électriques avec exigences particulières
GO,4 Broches, disques et armatures de meules de précision
0,4
.
Gyroscopes
n/lO si n est mesure en tours par minute et CU en radians par seconde.
1) CO = 2nnKO =z
2) Pour l’attribution du balourd résiduel admissible aux plans de correction, voir chapitre 7
3) Un entraînement par vilebrequin est un montage qui comprend le vilebrequin, un volant, un embrayage, une poulie, un amortisseur de vibrations,
la partie en rotation de la bielle, etc. (voir 3.5).
4) Dans la présente partie de I’ISO 1940, les moteurs Diesel lents sont ceux dont la vitesse du piston est inférieure à 9 m/s, les moteurs Diesel rapides
sont ceux dont la vitesse du piston est supérieure a 9 m/s.
5) Pour les moteurs complets, la masse du rotor comprend la somme de toutes les masses qui appartiennent à l’entraînement par vilebrequin décrit
dans la note 3 ci-dessus.
5
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ISO 1940/1-1986 (FI
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tr/s
Vitesse de rotation en régime maximal
NOTE - La valeur numérique après la lettre G est égale au produit (eadm x 4, exprimé en millimètres par seconde.
Figure 2 - Valeur du balourd spécifique résiduel maximal admissible correspondant à divers degrés
de qualité d’équilibrage
6
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ISO 1940/1-1986 (F)
NOTE - Les charges dynamiques admissibles pour les paliers de fonc-
. 6.4 Exigences de qualité d’équilibrage fondées
tionnement peuvent être déduites des catalogues sur les paliers ou en
sur la spécification de forces d’appui admissibles
connaissant la charge spécifique admissible, la longueur et le diamètre
des paliers.
Lorsque l’effet des forces de déséquilibre transmises aux paliers
dans la structure de support est un problème majeur et que les
limites de ces forces sont spécifiées, il faut en tenir compte lors
de la détermination du balourd résiduel admissible.
7.2 Équilibrage dans un seul plan
La valeur du balourd admissible dans chaque plan de palier peut
Pour les rotors ayant un plan de correction, le balourd résiduel
alors être dérivée directement des forces maximales admissibles
permissible tel qu’il est mesuré dans ce plan est égal à c/adm.
dues au déséquilibre sur chaque palier. Si le rotor est équilibré
dans une machine à équilibrer qui mesure le balourd résiduel
dans les plans du palier, on peut directement appliquer ces
valeurs. Cependant, si le balourd résiduel est mesuré dans
7.3 Équilibrage dans deux plans
d’autres plans, le balourd résiduel admissible dans ces plans
peut être calculé au moyen des méthodes décrites au
chapitre 7, en définissant Uadm comme la somme des balourds
7.3.1 Généralités
résiduels admissibles dans les plans des paliers.
On trouvera un certain nombre de méthodes permettant de
NOTE - La dérivation du balourd résiduel admissible dans chaque plan
déterminer le balourd résiduel admissible dans un rotor ayant
de palier en termes de forces maximales admissibles dues au déséqui-
deux plans de correction en 7.3.2 et 7.3.3.
libre dans chaque palier dépend de nombreux facteurs comprenant la
vitesse de régime, la répartition de la masse du rotor et la raideur du
support de palier. Cependant, dans le cas particulier d’un rotor rigide En 7.3.2 sont décrites trois méthodes simples qui permettent
supporté par des paliers rigides, le balourd résiduel admissible dans
d’obtenir, dans pratiquement tous les cas, des balourds rési-
chaque plan de palier est égal à la force maximale admissible due au
duels admissibles qui sont raisonnables et justifiables dans
déséquilibre au niveau du même palier divisé par le carré de la vitesse
chaque plan de correction de telle sorte que pour toute relation
angulaire à la vitesse de régime maximale.
de phase entre eux, les charges dynamiques maximales sur les
deux paliers soient bien conformes au rapport de la charge
statique du palier par le poids. Ces méthodes simples, quoique
approximatives, ont été appliquées avec succès à de nombreux
7 Répartition du balourd résiduel admissible
rotors.
dans chaque plan de correction sur la base
de uadm La méthode décrite en 7.3.3.1 est tout à fait générale et peut
être appliquée à tous les types de rotors. Cette méthode tient
compte de la position des plans de correction et du cas le plus
7.1 Généralités
défavorable de la relation d’angle de phase entre les balourds
résiduels dans les plans de correction.
Les exigences de qualité d’équilibrage peuvent être détermi-
nées selon l’une des trois méthodes décrites au chapitre 6.
II y a certains types de rotors, tels que les rotors suspendus,
Selon la méthode décrite en 6.2, les exigences de qualité
dont les deux plans de correction sont situés sur la même
d’équilibrage sont déterminées sous la forme de valeurs maxi-
saillie, où l’espacement des paliers est nettement plus impor-
males admissibles du balourd résiduel dans chaque plan de cor-
tant que la distance entre les plans de correction. Pour ces
rection, et aucune autre répartition n’est donc nécessaire.
rotors, il peut y avoir une nette diffbrence entre le balourd rési-
Cependant, l’utilisation de la méthode décrite en 6.1 (et dans
duel admissible pour le cas où le balourd résiduel dans les deux
certains cas l’utilisation de la méthode décrite en 6.3) donne la
plans de correction est soit en phase, soit. déphasé de 180°.
valeur totale du balourd résiduel admissible, Uadm, et implique
Bien que l’on puisse appliquer la méthode décrite en 7.3.3.1 à
donc une répartition dans chaque plan de correction si l’on uti-
ces rotors, on peut, dans certaines circonstances, arriver à
lise plus d’un plan de correction.
avoir un rotor équilibré bien plus précis qu’il n’est nécessaire.
Pour cette raison, une méthode avec laquelle on mesure le
En règle générale, il convient de répartir r/adm dans les plans de
balourd résiduel dans d’autres plans ne coïncidant pas avec les
correction de facon que le rapport des balourds résiduels par
plans de correction est décrite en 7.3.3.2. Cela permet de profi-
rapport aux plans des paliers soit équivalent aux charges dyna-
ter d’une relation de phase favorable sans avoir à mesurer direc-
miques admissibles pour les paliers de fonctionnement. Par
tement les angles de phase.
conséquent, si le rotor est équilibré dans une machine à équi-
librer qui mesure le déséquilibre dans les plans des paliers de
Les méthodes décrites donneront des résultats acceptables
fonctionnement, la règle ci-dessus peut être directement appli-
pour la plupart des rotors, mais dans quelques cas particuliers,
quée. En règle générale, cependant, on mesure le balourd rési-
les calculs peuvent donner des tolérances d’équilibrage si pré-
duel dans des plans autres que les plans des paliers de fonction-
cises qu’elles sont irréalistes. Dans ces cas-là, il faut examiner
nement. En outre, il peut y avoir des e
...
Questions, Comments and Discussion
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