Le guide de l’alignement d’arbres - jean.david.delord...

Le guide de l’alignement d’arbresPar l’inventeur de l’alignement laser

PRÜFTECHNIK Alignment SystemsFreisinger Str. 3485737 Ismaning, AllemagneTel: +49 (0)89 99 61 6-0Fax: +49 (0)89 99 61 6-100eMail: [email protected]

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1

Les auteurs, PRUFTECHNIK Alignment Systems GmbH ont apporté tout leur

soin à la préparation de cette publication. Elle ne doit pas être considérée

comme un guide complet pour l'alignement, l'analyse ou l'équilibrage de

machines industrielles, ni ne saurait se substituer aux fabricants des dites

machines pour chercher un conseil ou une référence professionnelle.

PRÜFTECHNIK AG ou ses filiales ne sauraient être tenues pour responsable

en cas d'actions effectuées sur la base des informations contenues dans

cette publication. PRÜFTECHNIK AG et/ou ses succursales se dégagent de

toute responsabilité directe ou indirecte en cas de plaintes déposées par

des tiers et résultant de l'utilisation ou de l'application des informations

contenues dans ce manuel.

1e édition ; 09.12

©Copyright 2012 PRÜFTECHNIK Alignment Systems GmbH

Tous droits réservés

Le guide de l’alignement d’arbres

Engineers Guide_ALI_9_600_fr.indd 1 06.05.2013 18:47:19

2

Introduction

Introduction

Ce manuel a pour objet de fournir des informations et des directives de

base quant à la mise en œuvre d'une bonne pratique d'alignement d'arbre,

d'analyse des vibrations et d'équilibrage dynamique pour des machines

tournantes standard.

L'alignement au laser, l'équilibrage dynamique et la surveillance de l'état

sont des composants essentiels d'une stratégie de maintenance viable pour

les machines tournantes. Prise isolément, chaque technique permet de

réduire les défaillances inattendues des machines mais combinées ensemble,

elles constituent le noyau d'une stratégie de maintenance proactive qui ne

va pas seulement identifier les problèmes naissants mais considérablement

prolonger la durée de vie de la machine.

Dans chaque section de ce manuel, nous avons utilisé un ou deux exemples

des méthodes disponibles pour mesurer les paramètres requis. Nous ne

suggérons pas que les méthodes illustrées soient les seules disponibles.

Pour quiconque souhaite approfondir plus avant les sujets couverts ici, vous

trouverez à la fin de ce manuel une bibliographie de certains des ouvrages

disponibles.

PRÜFTECHNIK est spécialisé en matière d'alignement et de surveillance des

machines tournantes, nous avons accumulé des connaissances pratiques

substantielles de ces sujets au cours de nos 40 ans d'existence et ce

faisant, nous avons publié de nombreux manuels couvrant ces sujets et nos

systèmes individuels. En plus d'un concentré des connaissances accumulées,

ce manuel présente, dans chaque section, un bref aperçu des tous derniers

systèmes de PRÜFTECHNIK et traite les applications spécifiques concernées.

Nous espérons que ces informations sont présentées de manière claire et

lisible et qu'elles fourniront au lecteur novice en la matière, une base lui per-

mettant d'appliquer avec succès des pratiques de maintenance bénéfiques

pour ces installations.


3

Sommaire

Contenu

Introduction .......................................................................................................................... 2

Qu'est-ce que l'alignement d'arbres ? ................................................................................... 4

Caténaire de machine (flexion naturelle)................................................................................ 5

Exploitation au-delà la vitesse critique ? ............................................................................... 6

Paramètres d'alignement ..................................................................................................... 7

Arbres de transmission (spacer ou allonges) ....................................................................... 11

Tolérances d'alignement pour les accouplements flexibles .................................................. 18

Tableau des tolérances d'alignement suggérées ................................................................... 19

Remarque .......................................................................................................................... 20

Contrainte d'accouplement et flexion d'arbre .................................................................... 20

Les nouveaux relevés ne coïncident pas avec les corrections venant d'être effectués ? ........ 20

Les accouplements peuvent absorber le défaut d'alignement ? .......................................... 23

Paliers ................................................................................................................................ 24

Joints mécaniques .............................................................................................................. 24

Les avantages cumulés d’un alignement des arbres réalisé avec précision ........................... 25

Symptômes d'un défaut d'alignement ................................................................................ 26

Méthodes et pratique d'alignement ................................................................................... 27

La préparation est importante. ........................................................................................... 27

Directives d'installation de machines .................................................................................. 28

Mesure et correction du pied bancal. ................................................................................. 29

Mesure du pied bancal ....................................................................................................... 30

Méthodes d'alignement - À vue ......................................................................................... 33

La jauge d'épaisseur ........................................................................................................... 34

Alignement aux comparateurs ............................................................................................ 35

Alignement d'arbres au laser .............................................................................................. 46

Principes de fonctionnement de base des systèmes laser .................................................... 49

Explication de la fonction d'extension de mesure ............................................................... 50

L'alignement d'arbres au laser réduit les coûts énergétiques ............................................... 54

Effets sur la consommation énergétique .............................................................................. 55

Systèmes laser OPTALIGN smart RS de PRUFTECHNIK .......................................................... 64

ROTALIGN ULTRA iS : Système d’alignement haut de gamme de PRUFTECHNIK ................... 67

Qu’est ce que la fonction ‘simulateur de corrections’ ? ........................................................ 70

Logiciel Alignment Center de PRUFTECHNIK ....................................................................... 71

Tension de la courroie ........................................................................................................ 74

Contrôle du pied bancal ..................................................................................................... 77

Alignement des poulies ...................................................................................................... 77

Procédure de correction ..................................................................................................... 80


4

Qu'est-ce que l'alignement d'arbres ?


Une définition.

L'alignement d'arbre est l'opération par laquelle deux machines ou plus (par

exemple un moteur et une pompe) sont positionnées de telle sorte qu'au

niveau du point de transfert des forces d'un arbre à un autre, les axes de

rotation des deux arbres soient colinéaires quand la machine fonctionne

dans des conditions normales.

Comme pour toutes les définitions standard, il existe des exceptions. Certains

types d'accouplement, par exemple, les accouplements à engrenages ou les

arbres à cardans, nécessitent un défaut d'alignement défini pour assurer

une lubrification correcte en cours de fonctionnement.

Les points importants à noter dans la définition ci-dessus sont :

Au niveau du point de transfert des forces...

Tous les arbres présentent une flexion naturelle due à leur propre poids. Par

conséquent les arbres ne sont pas droits, c'est pourquoi l'alignement de

deux arbres doit être comparé uniquement au niveau du point de transfert

des forces d'un arbre à l’autre.

...les axes de rotation...

Ne pas confondre «alignement d'arbre» et «alignement d'accouplement».

Les surfaces d'accouplement ne devraient pas être utilisées pour mesurer

l'état de l'alignement puisqu'elles ne représentent pas l'axe de rotation des

arbres.

Pour économiser des coûts de production, les surfaces d'accouplement ne

sont souvent que grossièrement usinées, voire même dans certains cas pas

usinées du tout.

L'exactitude de l'ajustement de l'accouplement sur l'arbre est inconnue

Le fait de ne faire tourner qu'un seul arbre et d'utiliser des comparateurs

pour mesurer la surface d'accouplement opposée ne détermine pas l'aligne-

ment de deux arbres.


5


... dans des conditions de fonctionnement normales

L'état d'alignement peut changer quand la machine fonctionne. Ceci peut

être dû à un certain nombre de raisons dont la croissance thermique, les

contraintes de la tuyauterie, le couple de la machine, le mouvement de la

fondation et le jeu des paliers. Comme l'alignement des arbres est généra-

lement mesuré lorsque les machines sont froides, l'état d'alignement tel que

mesuré n'est pas nécessairement l'état d'alignement nominal des machines

(voir page 59 - 60). L'état d'alignement devrait être mesuré en tournant les

arbres dans le sens de rotation normal. La plupart des pompes, ventilateurs

et moteurs, etc. comportent des flèches sur le carter d'extrémité indiquant

le sens de rotation.

Caténaire de machine (flexion naturelle)

L'ampleur de la flexion d'arbre dans une machine dépend de plusieurs

facteurs tels que la rigidité, le poids entre les supports en porte-à-faux, la

conception des paliers et la distance entre les supports.

Pour la grande majorité des machines tournantes à accouplement court,

cette courbure naturelle est négligeable et par conséquent, peut être

ignorée pour des raisons pratiques. Sur les trains de machine à commande

longue, p. ex. les turbines dans les centrales électriques ou les machines

avec de longs arbres de transmission, p. ex. les ventilateurs de tours de

refroidissement ou les turbines à gaz, la courbure naturelle doit être prise

en compte.

Flexion naturelle de machine

La flexion naturelle des arbres sous leur propre poids


6

Fonctionnement de l'arbre de commande en dessous de la vitesse critique:

Aligner les accouplements des machines avec les accouplements de

l’entretoise

Fonctionnement de l'arbre de commande au-delà de la vitesse critique

: aligner les accouplements de machine l'un par rapport à l'autre sans

tenir compte de l'entretoise.

Dans une turbine à vapeur, par exemple, les arbres sont généralement

alignés l'un par rapport à l'autre au 1/100e de mm prés, mais le centre de

l'arbre principal pourrait se situer jusqu'à 30 mm en dessous des deux arbres

d'extrémité.

Exploitation au-delà la vitesse critique ?

Quand un arbre flexible très long commence à tourner, il tend à redresser

sa flexion naturelle, mais ne sera pourtant jamais rectiligne. Il est important

de comprendre que la rotation d'un arbre pourrait fort bien s'effectuer sur

axe incurvé. Dans des situations où deux éléments de machine ou plus sont

accouplés avec un ou plusieurs arbres tournant autour d'un axe de rotation

fléchi, il est important d'aligner les arbres de sorte à préserver l'axe central

de rotation incurvé.



7

?

Paramètres d'alignement

Comme l'alignement d'un arbre doit être mesuré et ensuite corrigé, une

méthode de quantification et de description de l'état d'alignement s'avère

nécessaire.

Traditionnellement, l'alignement a été décrit grâce à des relevés de com-

parateur au niveau de la face de l'accouplement ou de valeurs de position

mesurées au niveau des pieds de la machine. Les valeurs mesurées selon

ces deux méthodes dépendent des dimensions des machines. Comme il

existe de nombreuses méthodes différentes de montage des comparateurs

(indicateurs inversés, bord et face, double bord p. ex.), la comparaison des

mesures et l'application de tolérances peuvent s'avérer problématiques. Il

faut également considérer le fait que les relevés des comparateurs placés sur

le bord indiquent deux fois le décalage réel et que des inversions de signe

sont parfois nécessaires selon que le comparateur mesure une face ou un

bord d'accouplement gauche ou droit, en interne ou en externe.

Une approche plus moderne et facilement compréhensible consiste à

décrire l'état d'alignement en termes d'angularité et de décalage (concen-

tricité) à l'horizontale (vue en plan) et à la verticale (vue de côté). Avec cette

méthode, quatre valeurs peuvent alors être utilisées pour exprimer l'état

d'alignement tel qu’illustré sur les figures suivantes.

Exprimer l'alignement


8

Concentricité verticale Ouverture verticale

Concentricité horizontale Ouverture horizontale

Angularité, écartement et décalage (concentricité)

L'angularité décrit l'angle entre deux axes rotatifs.

L'angularité peut être exprimée directement sous la forme d'un angle en

degrés ou mrads ou en termes d’ouverture en mm/m ou millièmes/pouce.

Cette dernière méthode s'avère utile puisque l'angularité multipliée par le

diamètre de l'accouplement donne une ouverture équivalente au niveau

du bord de l'accouplement. Par conséquent l'angle est plus fréquemment

exprimé en termes d’ouverture selon le diamètre. La valeur d’ouverture

proprement dite n'est pas significative seule, elle doit être liée à un diamètre

pour avoir du sens. Pour être correct, le diamètre se réfère au « diamètre de

travail », mais on parle souvent de diamètre d'accouplement. Peu importe

la valeur du diamètre de travail. C'est la relation entre l’ouverture et le

diamètre qui compte.



9

Relation entre angle, ouverture et diamètre de travail

Diamètre de travail ∅

Ouverture

Angle (θ)

θ

ouverture identique - angle différent

angle identique – ouverture différente

Un accouplement de 6 pouces (152,4 mm) présentant une ouverture de

0,005 pouces (0,127 mm) en haut donne un angle entre les axes des arbres

de 0,83 mrads.

Pour un diamètre de travail de 10 pouces (254 mm), cela correspond à une

ouverture de 0,0083 pouce (0.21 mm).

Pour un diamètre de travail de 100 mm, cela correspond à une ouverture

de 0,083 mm.

Remarque : 1 mrad = 1 millième de pouce par pouce

1 mrad = 1 mm par mètre

La concentricité décrit la distance entre les axes de rotation en un point

donné. On parle parfois par erreur de décalage parallèle ou de défaut d'ali-

gnement des bords. Toutefois, les axes de rotation des arbres sont rarement

parallèles et l'accouplement ou le « bord » de l'arbre n’ont pas forcément

de relation précise avec le positionnement réel des axes de rotations.



10

- 0.09 mm

- 0.004"

+ 0.08 mm

+ 0.003"

+ 0.15 mm

+ 0.006"

Comme illustré ci-dessus, pour le même état d'alignement, la valeur de

concentricité varie en fonction de l'emplacement où la distance entre deux

axes de rotation d'arbre est mesurée. En l'absence de toute autre instruc-

tion, la concentricité se mesure en mm ou millièmes de pouce au niveau

du centre de l'accouplement. (Cette définition se réfère aux accouplements

flexibles courts, pour les accouplements à entretoise, la concentricité devrait

être mesurée au niveau des plans de transfert des forces de l'accouplement.)

Accouplements flexibles courts

Pour faciliter la compréhension, nous définissons les accouplements

flexibles courts quand la longueur axiale de l'élément flexible ou la longueur

axiale entre les éléments flexibles est inférieur ou égal au diamètre de

l'accouplement.

Les machines dotées d'accouplements flexibles courts et tournant à vitesse

modérée à élevée nécessitent un alignement très précis pour éviter toute

contrainte excessive des arbres, des paliers et des joints.

Comme l'état d'alignement est virtuellement toujours une combinaison

d'angularité et de concentricité et que la machine doit être corrigée dans

les deux plans horizontal et vertical, 4 valeurs sont requises pour décrire

intégralement l'état d'alignement.



11

Concentricité

Ouverture

Angle θ

+ Concentricité

- Concentricité

+ Angle / Ouverture

- Angle / Ouverture

Angularité verticale (ou ouverture selon diamètre)

Concentricité verticale

Angularité horizontale (ou ouverture selon diamètre)

Concentricité horizontale

Sauf indication contraire, la concentricité se réfère à la distance entre les

axes de rotation d'arbre au niveau du centre de l'accouplement.

Le croquis ci-dessous présente la convention de notation et de signes.

Arbres de transmission (spacer ou allonges)

Les arbres de transmission sont généralement installés quand des change-

ments d'alignement significatifs sont anticipés pendant le fonctionnement

de la machine, par exemple dus à la croissance thermique. La longueur

de l'arbre de transmission permet de maintenir le changement angulaire

au niveau des extrémités de l'arbre de transmission faible même en cas

de changements de position plus importants de la machine. La précision

d'alignement pour les machines équipées d'arbres de transmission dotés

d'éléments flexibles à chaque extrémité n'est pas aussi critique que pour les

machines équipées d'accouplements flexibles courts.



12

Angle α

+ α

+ ß+ α

- ß

- α

- α - ß

+ ß

Angle ß

Quatre valeurs sont requises pour décrire intégralement l'état d'alignement.

Angle vertical a

Angle vertical ß

Angle horizontal a

Angle horizontal ß

Les angles sont mesurés entre l'axe de rotation de l'arbre de transmission et

les axes de rotation de la machine concernée.

Le croquis ci-dessous présente la convention de notation et de signes.

Concentricité B – Concentricité A

En guise d'alternative aux 2 angles a et ß, l'alignement peut être spécifié en

termes de concentricités.

Concentricité vertical B

Concentricité vertical A

Concentricité horizontal B

Concentricité horizontal A

Les concentricités sont mesurées entre les axes de rotation des machines

accouplées et les extrémités de l’arbre de transmission. Ceci est similaire à

l'alignement par indicateurs inversés.



13

Longueur spacer L

θ = α + β

α β

Décalage B

= β x L

Décalage A = -(α x L)

Concentricité A

Concentricité B

+ Concentricité B + Concentricité A + Concentricité A

- Concentricité B+ Concentricité B

- Concentricité A- Concentricité B - Concentricité A

Le croquis présente la convention de notation et de signes.

Lorsque l’on considère une ‘allonge’ (spacer), on va donc exprimer deux

angles ou deux Concentricité, mais plus une concentricité et un angle

comme c’est le cas des accouplements flexibles courts.

Relations

Une étude du diagramme ci-dessous permet de mieux comprendre la

relation entre les différents décalages et les angles.



14

Note concernant la mesure d’alignement d’arbres entrainés par ‘spacer’

(allonge) avec appareil laser.

L’alignement d’accouplement type ‘spacer’ est souvent source de discussions.

Quelques réponses aux questions essentielles :

1. Quelle différence entre un spacer et un flexible court dans l’expression

des résultats ?

Sur un flexible court, on exprimera une ouverture et une concentricité.

Sur une allonge, on exprimera 2 ouvertures ou 2 concentricités à

chaque plan d’accouplement.

2. Pourquoi cette différence ?

Le positionnement des têtes laser (émetteur sur arbre machine fixe,

récepteur sur arbre machine mobile) rend la mesure de l’ouverture et

de la concentricité entre les arbres et l’allonge impossible.

De plus si les concentricités à chaque plan sont nulles, les arbres sont

alignés. Si les ouvertures sont nulles, les arbres sont alignés.

L’expression de l’un ou de l’autre paramètre à chaque plan suffit pour

exprimer l’alignement des arbres.

3 Peut – on comparer les méthodes / résultats comparateurs et laser ?

Oui s’ils sont utilisés de la même façon :

Mesure de l’alignement d’arbre en 2 fois à chaque plan d’accouplement


15

Mesure par comparateurs inversés sur les 2 arbres. Expression des concen-

tricités au laser.

4. Vaut – il mieux exprimer ouvertures ou concentricités ?

Il est plus juste de travailler avec les ouvertures. Mécaniquement, c’est

plus concret.

Les concentricités sont calculées à partir du prolongement ‘virtuel’

des axes. Elles sont utilisées surtout pour la comparaison avec les

comparateurs.

5. Que se passe – t –il si des un des plans d’accouplement est rigide ?

On ne le considère pas : tout le défaut d’alignement se reporte sur le

plan souple.

6. Que se passe – t – il si les 2 accouplements sont rigides ?

Désaccouplez impérativement le spacer.

7. Est-il possible, malgré la présence d’une allonge, de travailler en

considèrant un accouplement flexible court ? Quel est l’intérêt majeur

de travailler en considérant l’allonge ?

Oui c’est possible. Il faut prendre soin de bien définir le plan où l’on souhaite

exprimer les résultats (influence directe sur la concentricité).

Mais la prise en compte de l’allonge lors de la définition des dimensions

dans l’appareil permet d’ajuster les tolérances en conséquence.

Ces tolérances sont toujours plus élevées que sur un accouplement flexible

court.


16

Remarque !

L’expression des concentricités aboutit à des valeurs de défauts et / ou de

tolérances qui peuvent être élevées puisqu’elles dépendent directement de

la longueur de l’allonge. Exemple :

Accouplement de 250mm de diamètre. Vitesse 1500 tr/min, allonge

5000mm.

Défaut d’ouverture de 0.20mm (côté machine fixe)

Le défaut de concentricité est alors de 4mm côté machine mobile.

Ce qui est dans la tolérance.

Alors que la valeur exprimée en ouverture est raisonnable, elle paraît

élevée en concentricité.

Expression du défaut aux plans d’accouplement en ‘double ouverture’

Expression du même défaut en ‘double concentricité


17

Tolérances exprimées en concentricités

Tolérances exprimées en ouvertures


18

Quelle doit – être la précision de l’alignement?

Tolérances d'alignement pour les accouplements flexibles

Les tolérances suggérées présentées aux pages suivantes sont des valeurs

générales basées sur plus de 20 ans d'expérience d'alignement d'arbre

chez PRÜFTECHNIK et ne doivent pas être dépassées. Elles devraient n'être

utilisées que si les normes internes existantes ou le fabricant de machines ou

d'accouplements ne préconisent aucune autre tolérance.

Considérez toutes les valeurs comme étant l'écart maximal admissible par

rapport à la valeur cible d'alignement, qu’elle soit zéro ou une autre valeur

pour compenser la croissance thermique, par exemple. Dans la plupart des

cas, une brève consultation du tableau indiquera si un défaut d'alignement

de l'accouplement est autorisé ou non.

En guise d'exemple, considérons une machine dotée d'un accouplement

flexible court et tournant à 1 500 tr/min présentant des décalages d'accou-

plement de -0,04 mm à la verticale et de +0,02 mm à l'horizontale. La

machine est alignée, ces deux valeurs se trouvant à l'intérieur de la limite «

excellente » de 0,06 mm.

L'angularité se mesure généralement en termes de différence d'écartement.

Pour une angularité donnée, plus le diamètre est grand, plus l’ouverture

est grande au niveau du bord de l'accouplement (voir page 9). Le tableau

suivant répertorie les valeurs pour les diamètres d'accouplement de 100

mm ou de 10 pouces. Pour d'autres diamètres d'accouplement, multipliez

la valeur du tableau par le facteur approprié. Ainsi, une machine tournant

à 1 500r/min présentant un diamètre d'accouplement de 75 mm. À ce

diamètre, l’ouverture maximale autorisée serait de ; 0,07 mm x 75/100 =

0,0525 mm.

Pour les arbres de transmission (allonges), le tableau présente le décalage

maximal autorisé pour 100 mm ou 1 pouce de longueur. Ainsi, une machine

tournant à 6 000 tr/min avec une longueur d’allonge de 300 mm tolérerait

un décalage maximal de : 0,03 mm x 300/100 = 0,09 mm sur chaque

accouplement situé aux extrémités de cette allonge.

Les accouplements rigides n'ont pas de tolérance en matière de défaut

d'alignement, ils devraient être alignés le plus précisément possible.

Notez enfin que, quel que soit le type d’accouplement (long / court) ce sont

les résultats au(x) plan(s) d’accouplement qui comptent. Sur des accouple-

ments longs, les corrections ‘résiduelles’ peuvent encore être relativement

importantes, simplement du fait de la longueur de l’allonge ou encore du

fait de la distance qui séparent les pieds avant et arrière. L’alignement est

considéré Ok quand les tolérances sont atteintes à l’accouplement, et ce

même s’il reste encore des corrections aux pieds.


19

Tableau des tolérances d'alignement suggérées


[RPM] métrique [mm] pouces [mils]

Pied bancal tous 0,06 mm 2,0 mils

Accouplements

"flexibles" courts

Concentricité

Acceptable Excellent Acceptable Excellent

600 9,0 5,0

750 0,19 0,09

1500 0,09 0,06

1800 3,0 2,0

3000 0,06 0,03

3600 1,5 1,0

6000 0,03 0,02

7200 1,0 0,5

Angularité

(ouverture pour diamètre

de 100 mm ou 10”)

600 15,0 10,0

750 0,13 0,09

1500 0,07 0,05

1800 5,0 3,0

3000 0,04 0,03

3600 3,0 2,0

6000 0,03 0,02

7200 2,0 1,0

Accouplements d'arbres

de transmission et

membrane (disque)

Concentricité (par

longueur d'espacement

de 100 mm ou par pouce

de longueur d'espacement)

600 3,0 1,8

750 0,25 0,15

1500 0,12 0,07

1800 1,0 0,6

3000 0,07 0,04

3600 0,5 0,3

6000 0,03 0,02

7200 0,3 0,2


20

Remarque

Pour l'équipement industriel, l'ampleur du défaut d'alignement susceptible

d'être toléré est une fonction de nombreuses variables englobant les tr/min,

la puissance nominale, le type d'accouplement, la longueur de l'entretoise,

la conception de l'équipement accouplé et les attentes de l'utilisateur eu

égard à la durée de vie. Comme il n'est pas pratique de considérer toutes

ces variables dans une spécification d'alignement, une certaine simplifica-

tion des tolérances s'avère nécessaire.

Des tolérances basées sur les tr/min et la longueur de l'entretoise d'accou-

plement ont été publiées pour la première fois dans les années 70. Nombre

des tolérances se basaient principalement sur les expériences avec les types

d'accouplements à engrenages lubrifiés. Toutefois, l'expérience a montré

que ces tolérances sont applicables de manière égale à la grande majorité

de systèmes d'accouplement non lubrifiés utilisant des éléments flexibles.

Dans le tableau précédent, des limites « acceptables » sont calculées à

partir de la vitesse de glissement de l'acier lubrifié sur l'acier, en utilisant

une valeur de 12 mm/s pour la vitesse de glissement autorisée. Comme

ces valeurs coïncident aussi avec celles dérivées des taux de cisaillement de

l'élastomère, elles peuvent s'appliquer aux accouplements flexibles courts.

Les valeurs « excellentes » se fondent sur des observations faites sur une

grande variété de machines pour déterminer le défaut d'alignement critique

dû aux vibrations. La conformité avec ces tolérances ne garantit toutefois

pas un fonctionnement exempt de vibrations.

Lorsque l’on donne des tolérances il faut :

Indiquer le diamètre pour l’expression des tolérances d’angularité

(ouverture),

Indiquer l’endroit où s’expriment ces tolérances pour les défauts de

décalage (concentricité), notamment pour les allonges (aux plans

d’accouplement, au milieu de l’allonge…)

Contrainte d'accouplement et flexion d'arbre

Les nouveaux relevés ne coïncident pas avec les corrections venant

d'être effectués ?

Lors de l'exécution d'un alignement que ce soit avec des comparateurs ou

des systèmes optiques laser, parfois, les relevés faisant suite à un ajustage

de l'alignement ne coïncident pas avec les corrections effectuées. Une

possibilité est qu’une contrainte courbe l'arbre, les supports de la machine

ou la fondation. Ceci est fréquemment constaté, plus particulièrement sur

des groupes de pompes reliés à des tuyauteries ‘forcées’ ou possédant un

support frontal « permanent » comme le montre le croquis suivant.



21

Dans cette application, le support avant de la pompe est plutôt rigide sur le

plan radial et peut influer sur la mesure d'alignement. Dans cette situation,

nous conseillons de désaccoupler ou de desserrer le support pour libérer

l'alignement mesuré des forces externes.

Pour les problèmes de tuyauteries, l’idéal et de s’assurer que celles – ci

ne provoquent pas de contraintes : mesure avec pompe bridée et pompe

débridée. Comparez. Si les mesures sont identiques alors les contraintes

sont absentes.

Si les procédures avant alignement ne sont pas adaptées, l'effet net des

influences semblables à celles notées ci-dessus est que l’alignement n'est

pas seulement faux mais qu'il est relativement souvent effectué dans le sens

contraire à la correction requise.

Dans des cas extrêmes, la contrainte d’accouplement imposée par les

machines nouvellement alignées peut courber les arbres pendant la pro-

duction. Dans la plupart des cas, cette déformation sera minimale mais

peut être suffisante pour affecter les axes de rotation mesurés. Les croquis

suivants illustrent le problème potentiel.

Voici un état d'alignement avec les arbres désaccouplés

Contraintes à l’accouplement


22

Les mouvements sont effectués tel que mesuré. Il y a désormais moins de

contrainte sur l'accouplement et les arbres seront correctement alignés lors

de la tentative suivante

Voici l'alignement mesuré avec les arbres accouplés. Aperçu des axes

centraux de rotation projetés

Contraintes à l’accouplement


23

AUTRES

DESALIGNEM

ENT Usure d’accouplement

Usure des joints

Dommage sur paliers

Vibration machine

Les accouplements peuvent absorber le défaut d'alignement ?

Un commentaire fréquemment cité est « ...pourquoi se soucier d'aligner

la machine quand elle est dotée d'un accouplement flexible conçu pour

absorber le défaut d'alignement ? »

L'expérience et les tolérances d'alignement des fabricants d'accouplements

disent le contraire. Une preuve anecdotique suggère que 50 % des arrêts

de machine peuvent être directement attribués à un alignement incorrect

des arbres.

Il est exact que les accouplements flexibles sont conçus pour absorber le

défaut d'alignement, généralement jusqu'à 10 mm ou plus de décalage

radial des arbres. Mais la charge imposée aux arbres, donc aux paliers et aux

joints augmente alors considérablement. C’est dû aux forces de réaction

générées au sein de l'accouplement en cas de défaut d'alignement. Par

exemple, un accouplement vulcan de 445 mm conçu pour un décalage

radial maximal de 6 mm à 600 tr/min produit une force de réaction de 1,2

kN par mm de décalage radial. (voir “L'alignement laser permet de réduire

les vibrations à bord - Magazine Diesel and Gas Turbine Worldwide Nov

1997)

En résumé, l’accouplement peut “digérer” le désalignement, mais les forces

de réactions créeront des vibrations qui vont malgré tout détériorer les

éléments mécaniques.

Causes des arrêts de machines


24

Paliers

Les paliers sont des composants usinés avec précision conçus pour fonc-

tionner avec une lubrification propre et constante mais à des températures

de service limitées. Les composants usinés en respectant une précision

inférieure à 0,005 mm ne sont pas :

capables de résister à un fonctionnement pendant de longues

périodes à des températures élevées dues à un défaut

d'alignement.

capables de résister à la contamination causée par la défaillance

d'un joint mécanique ayant permis la pénétration de terre, de

sable, d'éléments métalliques ou d'autres objets.

usinés pour fonctionner pendant de longues périodes avec un

défaut d'alignement imposant des charges de choc axial à leurs

différents composants.

En plus des dommages imposés aux paliers par le défaut d'alignement

proprement dit, quand un joint mécanique casse, ceux - ci doivent être

démontés, parfois remontés ou remplacés dans la plupart des cas. L'opération

de démontage / remontage elle-même peut causer des dommages aux

paliers. La plupart des fabricants et réparateurs de pompes recommandent

de remplacer systématiquement les paliers lors de la réparation de pompes

endommagées et ce, quel que soit leur état visible. C’est en effet très facile

de passer à côté d'un dommage minime sur un palier. Ce dommage est

alors susceptible de s'aggraver progressivement après le remontage.

Joints mécaniques

L'usure des joints augmente en raison des charges créées par le désaligne-

ment et auxquelles sont soumis les arbres. Les joints de pompe sont des

éléments très onéreux coûtant souvent jusqu'à un tiers du prix total de la

pompe. Une mauvaise installation et un défaut d'alignement d'arbre excessif

va réduire leur durée de vie de manière substantielle. Les fabricants ont

résolu le problème de mauvaise installation en introduisant sur le marché les

joints de type cartouche pouvant être installés avec peu d'assemblage sur

site, voire même aucun. Toutefois, ces garnitures possèdent des composants

précisément rectifiés et usinés avec une précision de 2 microns (0,002

mm), ils ne peuvent fonctionner correctement en cas de désalignement ;

le frottement des surfaces, les températures élevées et la pénétration de

contaminants endommagent rapidement ces composants onéreux.



25

La casse d'un joint est souvent catastrophique, elle arrive quasiment sans

préavis. L'indisponibilité en résultant, les coûts de remplacement du joint,

les coûts de réparation de la pompe et les remplacements des paliers font de

ces défaillances, causées par un défaut d'alignement, un problème onéreux

et qui peut être évité.

Vibrations de la machine

Les vibrations de la machine augmentent avec le défaut d'alignement. Les

vibrations importantes entraînent la fatigue des composants de la machine

et par conséquent sa défaillance prématurée.

Les avantages cumulés d’un alignement des arbres réalisé avec

précision

Les avantages résultant de l'adoption d'une bonne pratique d'alignement

des arbres commencent par l'amélioration de la durée de vie de la machine

garantissant ainsi la disponibilité de l'installation quand la production la

sollicite. Des machines alignées correctement vont donner les résultats

suivants.

Améliorer la durée de vie et la fiabilité de l'installation

Réduire les coûts des pièces de rechange telles que les joints et les

paliers

Réduire les frais de main d'œuvre liés à la maintenance

Améliorer la disponibilité de l'installation

Réduire la perte de production due à la défaillance de l'installation

Réduire le besoin d'une installation de secours

Améliorer la sécurité d'exploitation de l'installation

Réduire les coûts de consommation énergétique au niveau de

l'installation « Repousser » les limites de l’usine par rapport aux

besoins de production

Obtenir de meilleurs taux d'assurance grâce à de meilleurs résultats et

pratiques d'exploitation



26

Symptômes d'un défaut d'alignement

Ce n'est pas toujours facile de détecter un défaut d'alignement sur des

machines en cours de fonctionnement. Les forces radiales qui sont trans-

mises d'arbre en arbre sont difficiles à mesurer de l'extérieur. En recourant

à l'analyse des vibrations ou à la thermographie infrarouge, il est possible

d'identifier les symptômes primaires d'un défaut d'alignement tels que les

valeurs élevées de vibrations dans les sens radial et axial ou des gradients

anormaux de température dans les carters des machines, mais sans une

telle instrumentation, il est également possible d'identifier des problèmes

machine secondaires susceptibles d'indiquer un alignement inexact des

arbres.

Boulons de fondation desserrés ou cassés

Cales de blocage ou goupilles cylindriques lâches

Fuite d'huile excessive au niveau des bagues de palier

Boulons d'accouplement desserrés ou cassés

Certains éléments d'accouplement flexibles s'échauffent en cas de

défaut d'alignement. Si l'accouplement présente des éléments en

élastomère, chercher des signes de poudre de caoutchouc à l'intérieur

de la coiffe d'accouplement

Des pièces d'équipement similaires vibrent moins ou ont une durée de

vie plus longue

Taux anormalement élevé de défaillances d'accouplement ou d'usure.

Quantité excessive de graisse ou d'huile à l'intérieur des protections

d'accouplement

Les arbres cassent ou se fissurent au niveau ou à proximité des paliers

ou des moyeux d'accouplement

Une bonne pratique d'alignement d'arbre devrait être une stratégie clé dans

la maintenance des machines tournantes. Une machine correctement alignée

sera un bien fiable pour l'usine, elle sera là quand on aura besoin d'elle et

nécessitera moins de maintenance programmée (et non programmée). Plus

loin, nous allons étudier des cas spécifiques destinés à montrer comment

l'alignement d'arbre va offrir des avantages importantes en termes de coûts

de production. Auparavant, la section suivante de ce manuel va examiner

les diverses méthodes d'alignement d'arbres susceptibles d'être utilisées

pour assurer un bon alignement des machines installées.



27

Méthodes et pratique d'alignement

Il existe un certain nombre de méthodes différentes permettant d'obtenir un

alignement acceptable des machines tournantes. Elles vont de la règle peu

coûteuse (réglet) aux systèmes laser plus sophistiqués et inévitablement plus

onéreux. Nous pouvons résumer ces méthodes en trois catégories de base :

À vue – règle et jauges d'épaisseurs

Comparateurs – jauges de déplacement mécaniques

Systèmes d'alignement optiques laser

Au sein de chaque catégorie, il existe un certain nombre de variations et

d'options. Ce n'est pas notre intention ici d'évaluer chacune de ces options,

mais nous allons nous concentrer sur les méthodes les plus largement

utilisées.

La préparation est importante.

La première étape préparatoire pour un alignement réussi consiste à s'assurer

que la machine à aligner peut être déplacée si nécessaire : cela comprend

la mobilité verticale, vers le haut (bien entendu en utilisant l'équipement de

levage approprié) et vers le bas, s'il s'avère nécessaire d'abaisser la machine,

comme c'est fréquemment le cas. Ceci peut être prévu en insérant des cales

de 2 à 4 mm (0,08” - 0,16”) sous les pieds des deux machines lors de l'ins-

tallation initiale (nous recommandons de caler les machines dès le départ

pour que les changements d'état de la fondation puissent être compensés,

si nécessaire). Le positionnement horizontal de machines s'effectue de

préférence avec des vis « poussoirs » ou un outil hydraulique ou mécanique

adapté. Tous ces accessoires permettent un contrôle précis du mouvement

de manière lente, douce et continue. L’utilisation de marteaux ne rend

pas seulement le positionnement exact plus difficile et mais peut aussi

endommager les machines (en causant des marques de broutement sur les

paliers), de plus les vibrations pourraient déplacer le système d'alignement

pendant la fonction DÉPLACER (temps réel) et, par conséquent, perturber le

processus de correction.



28

Directives d'installation de machines

L'installation de machines telles qu'une pompe, un réducteur ou un com-

presseur, etc. requiert l'observation de certaines règles générales.

L'unité entraînée est généralement installée en premier et

l'organe d’entraînement ou le moteur principal est ensuite aligné

sur l'arbre de l'unité entraînée.

Si l'unité entraînée l’est par une boîte de vitesse (réducteur, multi-

plicateur), cette dernière devrait être alignée sur l'unité entraînée

et ensuite le moteur aligné sur le réducteur (multiplicateur).

Des contrôles de base devraient être effectués pour déterminer

l’état des accouplements de la machine, p. ex. des contrôles de

« faux-rond » (concentricité et perpendicularité par rapport aux

axes centraux des arbres) des demi-accouplements à l'aide d'un

comparateur, si possible (des demi-accouplements voilés peuvent

causer des problèmes de déséquilibre !).

La préparation des châssis de la machine, des pieds, des socles,

etc. est d'une importance primordiale ! Sinon, l'alignement est

difficilement réalisable !

Nettoyer, rectifier et limer toutes les bavures sur les surfaces de

montage et les alésages des boulons de serrage, etc.

Conservez des cales de qualité sous la main pour aligner avec

précision et rapidité.

Avant de monter le système d'alignement d'arbre/les instruments

sur les machines, prenez quelques minutes pour inspecter le

positionnement accouplement/arbre. N'oubliez pas que vos yeux

sont votre premier système de mesure !

Assurez-vous que la pompe/le moteur, etc. est bien perpendicu-

laire à la plaque de base. (contrôle du pied bancal) et corrigez si

nécessaire – voir pages suivantes.

Réduisez les cales au strict minimum, p. ex., si possible pas plus de

3 cales max. sous les pieds/supports de la machine.

Corrigez l'alignement selon les exigences pour vous assurer

que, quand la machine fonctionne, les arbres des machines sont

centrés dans leurs paliers et qu'ils sont alignés selon les tolérances

des fabricants.



29

Pied bancal parallèle Pied bancal angulaire

Mesure et correction du pied bancal.

Une composante essentielle de toute procédure d'alignement réussie est de

déterminer et de corriger le pied bancal. Au même titre qu'une chaise ou

une table bancale est une gêne, un support de machine instable entraîne

des difficultés lors de l'alignement. La position de la machine est différente à

chaque tentative d'alignement et chaque mesure de contrôle indique que la

machine est toujours mal alignée. De plus quand la machine est serrée, une

contrainte est imposée à son carter et aux corps de paliers. Pour l'essentiel,

il existe deux types de pied bancal tel qu'illustré sur le croquis ci-dessous.

Un pied bancal parallèle indique que la plaque de base et le pied de la

machine sont parallèles l'un par rapport à l'autre, permettant une correction

en ajoutant tout simplement des cales d'épaisseur correcte. Le pied bancal

angulaire est causé par les pieds de la machine formant un angle l'un par

rapport à l'autre ou par rapport au châssis.

Contrôlez systématiquement les valeurs d'alignement des

fabricants avant de commencer à travailler ! – il se peut que la

croissance thermique nécessite des décalages d'alignement « à

froid » spécifiques.

Assurez-vous que la tuyauterie raccordée aux machines est

correctement soutenue mais suffisamment libre pour bouger avec

l'expansion thermique.



30

A B

CD

76

80 0

4

Cette situation est plus complexe à diagnostiquer et à corriger ; une solution

consiste à utiliser des cales coniques pour remplir l'espace angulaire entre la

plaque de base et le pied, une solution plus radicale mais de longue haleine

consiste à démonter la machine et à en rectifier les pieds.

Mesure du pied bancal

Toute une série de techniques permettent de déterminer le pied bancal

avant de commencer l'alignement.

À l'aide d'un comparateur monté sur un pied magnétique, positionnez le

comparateur au-dessus de l'un des pieds de la machine, mettez le compara-

teur à zéro et desserrez le pied de la machine. Consignez tout changement

du relevé du comparateur. Et resserrez le pied de la machine. Répétez cette

opération pour tous les pieds de la machine ; ou bien avec un jeu jauges

d'épaisseur, desserrez un pied à la fois, mesurez l'intervalle qui apparaît sous

le pied de machine desserré et consignez la valeur. Resserrez le pied de la

machine et passez au pied suivant ; ou avec un système d'alignement laser,

desserrez un pied à la fois, le système d'alignement enregistre la valeur de

soulèvement du pied pour chaque pied. Resserrez le pied de la machine

avant de passer au pied suivant.

Une fois que vous avez déterminé la quantité de pied bancal présente tel

qu'indiqué ci-dessous, il est possible de procéder à des ajustements sur la

machine en fonction de l'état diagnostiqué.

Cet exemple montre des problèmes de pied bancal classiques avec un

balancement entre les pieds B et D. Il est tentant de placer des cales sous

les deux pieds pour éliminer le balancement mais ce serait une erreur. La

meilleure solution consisterait à ne caler qu'un seul pied (80/100 mm) et

recontrôler les quatre pieds.



31

Exemple de pied bancal : pied

tordu – placez une cale au

niveau du pied c, épaisseur

0,6 mm, et recontrôlez tous

les pieds 60550

A B

CD

0

4 24

0

De nombreux problèmes de pied bancal supplémentaires peuvent être

trouvés y compris une contrainte imposée par la tuyauterie ou un pied

instable causé par un trop grand nombre de cales sous le pied de la

machine. Les croquis suivants présentent certains exemples (on donne aussi

les valeurs mesurées à la jauge d’épaisseur).

A

D

00

4040

3644

28

B

C

24

Exemple de pied bancal :

contrainte de la tuyauterie –

réduire les forces externes


A B

CD

0

4 24

0

000

0

Exemple de pied bancal :

Effet ‘ressort’. Les jauges

d’épaisseur ne passent pas.

Il peut y avoir des impuretés

sous les pieds. Nettoyez pour

supprimer les causes de

l’effet ‘ressort’

0


32

Suivez les étapes suivantes pour éliminer les problèmes de pied bancal.

1 Contrôlez les quatre pieds de la machine, si un pied présente plus de

0,08 mm, corrigez de manière appropriée.

2 Examinez le pied bancal le plus important (ou les deux plus importants

si identiques) avec des jauges d'épaisseur pour déterminer le type de

pied bancal. Vous pouvez également contrôler les autres pieds, mais

concentrez-vous d'abord sur la détection et la résolution du problème

le plus important.

3 Corrigez l'état diagnostiqué en ne calant qu'un seul pied, le cas

échéant.

4. Si tous les pieds sont conformes aux tolérances, commencez

l'alignement.

L’appareil laser indiquera la présence et l’endroit du pied bancal. Mais le

moyen de corriger dépend du cas. L’expérience peut alors compter.



33

Méthodes d'alignement - À vue

La règle

Cette méthode d'alignement des arbres était une pratique répandue dans

de nombreuses usines, sous réserve de l'utilisation d'un accouplement

flexible, il était considéré comme suffisant d'évaluer l'alignement à l'œil nu

et de boulonner la machine. Le système est certainement peu coûteux et

l'équipement est toujours disponible. Les valeurs correctives pour les pieds

de la machine étaient généralement estimées en fonction de l'expérience

de l'ingénieur ou du technicien chargé de l'alignement. Le plus souvent, les

corrections au niveau des pieds de la machine nécessitaient d'être répétées

en procédant par tâtonnements avant que l'état d'alignement « à vue » ne

soit réalisé. Même dans ce cas, il n'y avait aucune certitude que l'alignement

effectué était correct. Comme la résolution de l'œil humain est limitée à 0,1

mm, la précision de l'alignement est limitée en conséquence. En outre, sans

avoir procédé à des contrôles approfondis quant à la précision d'installation

de l'accouplement sur l'arbre, aucune corrélation directe ne peut être faite

entre l'alignement effectué et l'alignement réel des arbres de la machine.

Dans le meilleur des cas, cette méthode d'alignement peut être décrite

comme un alignement d'accouplements et non comme un alignement

d'arbres comme défini plus haut.

Méthodes d'alignement – À vue


34

La jauge d'épaisseur

Bien que classifiée ici comme méthode « à vue » d'alignement d'arbres, dans

certaines circonstances et pour certaines machines, la méthode des jauges

d'épaisseur peut s'avérer parfaitement acceptable. Lors de l'installation et

de l'alignement de groupes de turbines (par exemple) où le demi-accou-

plement fait partie intégrante de l'arbre du rotor et qu'il ne possède pas

d'éléments flexibles, un ingénieur en turbines expérimenté est en mesure

d'aligner les deux demi-accouplements de manière relativement précise.

(Comme noté à la section des tolérances d'alignement, aucun écart n'est

autorisé, ni en ouverture, ni en concentricité sur ces types d'accouplement

« rigides »).

En utilisant la jauge d'épaisseur ou un pied à coulisse à vernier, l'ingénieur,

le technicien mesure avec précision tout écartement entre les demi-accou-

plements. De l'huile de sustentation est ensuite utilisée pour faire tourner

les arbres à 180 degrés et l'« écartement » est de nouveau contrôlé (en

retirant l'huile de sustentation). Cette procédure est ensuite appliquée pour

les mesures d'alignement horizontal.

Méthodes d'alignement – À vue


35

1040

1535

Les relevés sont généralement tracés de manière graphique pour établir

l'état d'alignement et toutes les corrections requises. Dans certains cas, les

ingénieurs vont faire tourner un arbre à 180 degrés et prendre des relevés

additionnels, ces relevés seront ensuite pondérés pour éliminer toute erreur

possible d'usinage d'arbre. C'est sur les relevés pondérés que se base le

graphique d'alignement.

Sur des machines dont la conception des accouplements recourt à des

éléments flexibles, l'utilisation de jauges d'épaisseur est entachée des

mêmes limitations que la méthode de la règle et peut uniquement être

décrite comme alignement d'accouplements.

Alignement aux comparateurs

L'utilisation de comparateurs pour la plus grande majorité des tâches

d'alignement d'arbres dotés d'accouplement flexible représente un pas en

avant significatif dans les méthodes d'alignement. Il existe un grand nombre

de configurations de cadran susceptibles d'être utilisées pour procéder à

l'alignement des machines, cette section va en examiner certaines, toutefois

il existe aussi un certain nombre de facteurs que l'ingénieur, le technicien

doit prendre en considération avant de s'embarquer dans une tâche d'ali-

gnement par comparateur.

Affaissement du support du comparateur : toujours à mesurer avant de

prendre les mesures d'alignement proprement dites - peu importe la solidité

apparente du support. Voir la section sur la mesure de l'affaissement.

Friction interne/hystérésis : parfois la jauge doit être tapotée afin que

l'aiguille du comparateur s'arrête sur sa valeur finale.

Résolution 1/100 mm : possibilité d'une erreur d'arrondissement max.

de 0,005 mm pour chaque relevé. Il peut donc y avoir des problèmes de

précision des calculs.

Erreurs de relevé : des erreurs simples surviennent quand les comparateurs

sont lus dans des conditions difficiles ou que l’utilisateur est pressé par le

temps.

Jeu des jonctions mécaniques : de légers jeux peuvent passer inaperçus

mais causeront de grosses erreurs de lecture.

Comparateurs à cadran inversés : il se peut que la jauge ne soit pas

montée perpendiculairement à la surface de mesure si bien qu'une partie

du relevé de déplacement sera perdu

Jeu axial de l'arbre : ceci affectera les relevés sur la face pris pour mesurer

l'angularité à moins d'utiliser deux comparateurs axiaux.

Méthode d’alignement aux comparateurs


36

R

F

Le croquis ci-dessus illustre le scénario. Les comparateurs Bord&Face

mesurent l'accouplement de la machine fixée. Les comparateurs sont mis à

zéro à midi et l'arbre de machine à déplacer est tourné d'un demi-tour en

direction de la position 6 heures. Le pied le plus proche de l'accouplement

est relevé (ou abaissé) d'une valeur égale à la moitié du relevé du compara-

teur sur le bord. Des cales sont placées de manière répétée sous le pied le

plus éloigné de l'accouplement jusqu'à ce que les relevés du comparateur

sur la face ne changent plus lorsque l'arbre est tourné. De manière similaire,

les comparateurs sont mis à zéro à la position 3 heures et tournés en

position 9 heures pour la correction horizontale. Il est généralement facile

de repérer quand cette procédure est utilisée car il y a souvent un certain

nombre de cales fines sous le pied arrière de la machine. Généralement,

cette procédure par essai-erreur produit de substantielles erreurs de défaut

d'alignement au niveau des plans de transmission de l'accouplement. Si

possible cette méthode doit être évitée en faveur d'autres méthodes d'ali-

gnement par comparateur ou laser.

Méthode Bord et Face - Par essai-erreur ou « tâtonnements »

L'interprétation des relevés d'alignement d'arbres à l'aide de compara-

teurs qui doit prendre en compte des facteurs tels que l'affaissement du

support, nécessite des connaissances élémentaires en mathématiques et

en géométrie. Dans certains cas, ces compétences sont limitées et une

procédure grossière par tâtonnements est appliquée tandis que l'affaisse-

ment du support et le flottement de l'arbre sont ignorés. En outre, seul un

arbre est tourné pendant la mesure, ce qui ajoute des erreurs à l'alignement.

Erreurs dues au faux-rond de l'accouplement et au fléchissement de l'arbre.



37

R

F

sR

sL

Méthode Bord et Face - Par calcul

NOTE: Quand la tige est poussée dans le corps de l'appareil, l'aiguille du

cadran tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Le nombre de crans

dont l'aiguille se déplace équivaut à la distance d'enfoncement de la tige

dans le corps de l'instrument. Lorsque la tige se déplace en dehors du corps

de l'instrument, l'aiguille du cadran indique de manière similaire la distance

parcourue. La valeur du cadran est positive quand la tige se déplace vers

l'intérieur et négative quand elle se déplace vers l'extérieur.

L'alignement Bord et Face doit son nom aux positions des comparateurs

pendant les mesures. Une configuration traditionnelle de comparateur est

illustrée ci-dessus

Une fois les comparateurs montés, les deux arbres sont tournés ensemble et

les cadrans sont lus à midi, 3 heures, 6 heures et 9 heures.



38

Formules de calcul des corrections d'alignement

Pour de telles configurations, l'alignement MàD (machine à déplacer) au

niveau du plan du comparateur est le suivant :

VO = (R6 - R0 - RS)/2

VA = (F6 - F0 - FS)/∅

HO = (R9 - R3)/2

HA = (F9 - F3)/∅

Sachant que :

R0 = Relevé sur le bord à midi

R3 = Relevé sur le bord à 3 heures



F0 = Relevé sur la face à midi

F3 = Relevé sur la face à 3 heures



∅ = Diamètre du cercle tracé par la tige du comparateur sur la face

RS = Affaissement du comparateur sur le bord

FS = Affaissement du comparateur sur la face*

s = Distance du pied du comparateur (sur le bord) au pied de la machine

(avant ou arrière). Cette valeur peut être positive ou négative. Le sens des

aiguilles d'une montre est déterminé en regardant le long de l'arbre de MàD

vers la STAT.

Cale= (VA) (s)-VO

Cale = (F6-F0+FS)(s)/∅ -(R0-R6+RS)/2

Déplacement = (HA)(s)-HO

Déplacement = (F9-F3)(s)/∅ - (R3-R9)/2

Si les comparateurs à cadran sont mis à zéro à midi, puis lus à 6 heures, le

calcul des cales devient :

Cale = (F6+FS)(s)/∅ + R6-RS/2

Un résultat positif signifie Ajouter des cales, un résultat négatif Retirer des

cales

Si les comparateurs sont mis à zéro à 3 heures, puis lus à 9 heures, le calcul

DÉPLACEMENT devient :

Déplacement = (F9)(s)/∅ + R9/2

Positif signifie déplacer en direction de 3 heures

Négatif signifie déplacer en direction de 9 heures

Les calculs Cale et Déplacement doivent être faits deux fois chacun, une fois

pour le pied avant et une fois pour le pied arrière.



39

Règle de validité du relevé de comparateur

La somme des relevés à 3 heures et à 9 heures doit être égale à la somme

des relevés à 6 heures et à midi. ceci s'applique à la fois aux relevés radiaux

et sur la face.

Affaissement

Une source majeure d'erreur lors de la procédure ci-dessus est l'affaissement

du support. Cette erreur peut affecter à un tel point l’épaisseur de cales que

la machine sera totalement désalignée. Pour compenser cet affaissement,

mesurez-le, puis ajoutez la valeur d'affaissement (elle peut être positive ou

négative) aux relevés de 6 heures. Voir les formules ci-dessus.

Méthode des indicateurs inversés - Par calcul

La méthode d'alignement par indicateurs inversés est la méthode la plus

perfectionnée d'alignement par comparateur à cadran, à tel point qu'elle

est recommandée par l'American Petroleum Institute (API 686) en tant que

méthode préférentielle d'alignement par comparateur.

M

S

sRsLC

D

L'alignement par indicateurs inversés doit son nom aux positions des

comparateurs se faisant face sur les demi-accouplements opposés. Une

configuration traditionnelle de comparateur est illustrée ci-dessus Une fois

montés, les deux arbres sont tournés ensemble et les cadrans sont lus à

midi, 3 heures, 6 heures et 9 heures



40

Formules de calcul de l'alignement par comparateur inversé

Pour de telles configurations, le défaut d'alignement au centre de l'accou-

plement est le suivant :

VO = (S6-S0+SS)/2 - (S6-S0+SS +M6-M0-MS)C/2D

VA = (S6-S0+SS +M6-M0-MS)/2D

HO = (S9-S3)/2 - (S9-S3+M9-M3)C/2D

HA = (S9-S3+M9-M3)/2D

Sachant que :

S0 = relevé sur le bord gauche à midi

S3 = relevé sur le bord gauche à 3 heures

S6 = Relevé sur le bord gauche à 6 heures

S9 = Relevé sur le bord gauche à 9 heures

M0 = Relevé sur le bord droit à midi

M3 = Relevé sur le bord droit à 3 heures

M6 = Relevé sur le bord droit à 6 heures

M9 = relevé sur le bord droit à 9 heures

D = Distance entre les comparateurs gauche et droit

C = Distance entre le comparateur gauche et le centre de l'accouplement

SS = affaissement du comparateur sur le bord gauche (1)

MS = affaissement du comparateur sur le bord droit (1)

(1) ces valeurs peuvent être positives ou négatives

Les corrections au niveau des pieds droits de la machine peuvent calculées

comme suit :

Cale pieds gauche = (VA - sL) - VO

Cales pieds droit = (VA - sR) - VO

Résultat positif signifie Ajouter cale, résultat négatif Retirer cale

Cale pieds gauche = (VA - sL) - VO

Cales pieds droit = (VA - sR) - VO

Résultat positif signifie déplacer vers 3 heures, négatif signifie vers 9 heures.

sL = Distance entre le centre de l'accouplement et les pieds avant de la

machine mobile

sR = Distance entre le centre de l'accouplement et les pieds arrière de la

machine mobile

Si les comparateurs à cadran sont mis à zéro à midi, puis lus à 6 heures, le

calcul des cales est le suivant :

HO = (S9-S3)/2 - (S9-S3+M9-M3)C/2D

HA = (S9-S3+M9-M3)/2D



41

cale pieds de droite = (S6-S3+M6-M3)(c+sL)/2D -(S6-SS)/2

cale pieds de gauche = (S6-S3+M6-M3)(c+sR)/2D -(S6-SS)/2

Résultat positif signifie Ajouter cale, résultat négatif Retirer cale.

Si les comparateurs à cadran sont mis à zéro à 3 heures, puis lus à 9 heures,

le calcul de déplacement est le suivant :

déplacer pieds de gauche = (S9+M9)(c+sL)/2D -S9/2

déplacer pieds de droite = (S9+M9)(c+sR)/2D -S9/2

Résultat positif signifie déplacer vers 3 heures, négatif signifie déplacer vers

9 heures.

Pour les calculs d'affaissement, voir la section suivante.



42

Méthode du comparateur inversé - Par graphique

Les calculs illustrés à la section précédente peuvent s'avérer décourageants

pour de nombreux ingénieurs ou techniciens. A la différence de la mesure sur

le bord et sur la face, les corrections par essai-erreur ne sont pas possibles.

Mais pour éviter les calculs mathématiques, une solution graphique peut

être utilisée pour résoudre le problème d'alignement et déterminer les

corrections verticales et horizontales nécessaires.

M

500100

S

150

Le croquis ci-dessus présente une configuration type de comparateur

inversé. La machine de droite étant la machine à déplacer (MàD). Les deux

comparateurs sont mis à zéro quand ils se trouvent en position midi. Le

sens de la vue est de la MàD vers la machine stationnaire. L'arbre est tourné

à 180 degrés dans le sens de rotation normal de l'arbre. Les valeurs des

cadrans sont lues et consignées, en guise d'exemple, supposons que les

relevés suivants aient été pris.

12

6

9 3

12

6

9 3

0.60

0 0

- 1.50

Toutes les valeurs sont indiquées en mm



43

12

6

9 3

12

6

9 3

0.60

0.70

0 0

- 1.50

- 1.40

L'affaissement du support du comparateur était de - 0,10 mm. Après cor-

rection due à l'affaissement du support, les relevés de comparateur totaux

(TIR) sont donc.

Les valeurs TIR doivent être divisées par 2 pour déterminer les véritables

valeurs de décalage d'arbre dans les plans des comparateurs à cadran.

décalage S = +0,70 / 2 = +0,35 mm

décalage M = -1,40 / 2 = - 0,70 mm.

Ces décalages sont ensuite tracés sur le graphique comme suit.

Les deux comparateurs sont ensuite mis à zéro avec les comparateurs placés

à 3 heures. L'arbre est tourné à 180 degrés dans le sens de rotation normal.

Les relevés sont consignés. Après le retour à la position 3 heures, les relevés

du comparateur doivent revenir à zéro.

0,35

mm

0,70

mm

12,2

5 m

m

29,6

0 m

m

Note sign reversall

Foot corrections

50 mm50 m

m



44

12

6

9 3

12

6

9 30.50 0 0- 0.90

Supposons que les relevés suivants ont été pris :

Les valeurs de correction d'affaissement ne sont pas applicables pour les

relevés horizontaux.

Les valeurs TIR doivent être divisées par 2 pour déterminer les véritables

valeurs de décalage d'arbre dans les plans des comparateurs à cadran.

décalage S = +0,50 / 2 = +0,25 mm - décalage M = -0,90 / 2 = -0,45 mm

Ces décalages sont ensuite tracés sur le graphique comme suit .

0,25

mm

0,45

mm

7,50

mm

17,5

0 m

m

Note sign reversall

Foot corrections

50 mm50 m

m

Les corrections verticales et horizontales figurent sur chaque graphique,

les corrections supposent que l'alignement doit être de 0,0/0,0 dans les

plans vertical et horizontal. Ces corrections doivent être adaptées selon les

données du fabricant (ou calculs) pour respecter les croissances thermiques,

les contraintes lors de la rotation des machines.



45

Mesure de l'affaissement du support du comparateur

Pour mesurer l'affaissement, monter le dispositif de mesure complet

(supports, barres et comparateurs) sur un tronçon de tube rectiligne. Ajustez

le dispositif jusqu'à ce que les supports soient écartés de la même distance

que lorsqu'ils seront montés sur la machine réelle. De manière similaire,

positionnez les comparateurs aussi près que possible de la manière dont ils

seront placés sur la machine. Avec les comparateurs placés à midi, mettez

les cadrans à zéro. Faites tourner le tube jusqu'à ce que les comparateurs

se trouvent à 6 heures. Lisez et enregistrez les comparateurs à cadran( le

comparateur sur le bord sera une valeur négative, le comparateur sur la face

peut être positif ou négatif mais devrait être proche de zéro)



46

Alignement d'arbres au laser

L'alignement d'arbres au laser est devenu populaire au milieu des années

80 quand PRÜFTECHNIK a lancé OPTALIGN, le premier système au monde

disponible pour réaliser ce type d’opération assistée par ordinateur. En dépit

de son prix, alors relativement élevé, le système s'est rapidement imposé

sur le marché international auprès d'ingénieurs et d'entreprises opérant

dans des secteurs diversifiés de l'industrie. OPTALIGN offrait de nombreux

avantages en procédant rapidement et avec précision à l'alignement de

machines tournantes accouplées. Depuis le lancement du premier système,

les évolutions en matière de technologie du laser et des microprocesseurs

ont permis de mettre au point une nouvelle génération de systèmes laser

offrant à l'utilisateur des systèmes faciles à appréhender, guidés par menus

et pouvant être utilisés pour quasiment n'importe quelle tâche d'aligne-

ment, peu importe sa complexité.

Comme nous l'avons vu aux sections précédentes, les précautions à prendre

en compte sont nombreuses lors de l’utilisation de méthodes mécaniques

pour aligner des arbres. De plus, le calcul des corrections d'alignement peut

s'avérer compliqué et sujet aux erreurs. Ces précautions sont inutiles avec

la méthode d'alignement d'arbres au laser. Un alignement précis, avec tous

les avantages qu’il comporte (voir section suivante) est facilement réalisable

avec un bon système.

Veuillez trouver ci-après un récapitulatif des avantages offerts par les

systèmes laser :

Alignement de précision sans saisie manuelle de données et aucun

calcul graphique ou numérique à effectuer

Affichage graphique des résultats d'alignement au niveau des plans

de transmission des forces et des corrections au niveau des pieds de la

machine.

Aucune fixation mécanique - aucun affaissement de support.

Inutile de démonter l'accouplement pour procéder à un alignement.

Inutile d’effectuer des relevés à des emplacements prédéterminés tels

que midi, 3 heures, 6 heures et 9 heures. Les résultats peuvent être

obtenus avec moins de 90° de rotation de l'arbre.

Stockage des données et impression des résultats pour créer un

rapport de l'état d'alignement



47

Précision étalonnée certifiée du système laser pour conformité avec les

exigences ISO9001

Systèmes de supports universels couvrant tous les types d'application

d'alignement. Pas besoin de supports spéciaux de type « usine à gaz »

pour la mesure d'arbres de transmission de grande longueur.

Le système d’exploitation, basé sur des menus déroulants permet

l’utilisation des systèmes par un grand nombre d’utilisateurs, même

avec des connaissance de bases.

Affichage dynamique en direct des corrections verticales et horizon-

tales lors des corrections d'alignement

Normes intégrées d'alignement OK/NOK pour l'analyse de la précision

de l'alignement

Après avoir identifié certains des bénéfices et avantages obtenus en utilisant

un système d'alignement laser, il est important d'établir les fonctions du

système d'alignement répondant aux exigences de l’utilisateur. Il existe un

grand nombre de systèmes et un grand nombre de fabricants proposant des

appareils d'alignement au laser.

Le système que vous choisirez devra présenter les caractéristiques minimales

suivantes :

Étalonnage certifié par rapport à une norme reconnue –

Inutile d'acheter un système d'alignement précis si cette précision

ne peut pas être certifiée.

Grande précision et répétitivité – Une mauvaise précision

ne donne que des valeurs de correction erronées. Une bonne

répétitivité signifie un nombre moins importants de mesures pour

obtenir des résultats exacts.

Robuste, à l'épreuve de l'eau, des chocs et de la poussière

– Un boîtier robuste signifie que l'utilisation en extérieur et dans

des conditions humides ne pose aucun problème. Des instruments

robustes avec un agrément garanti tel que les normes IP (65 et

67) vous permettent de continuer à travailler même dans des

conditions difficiles.



48

Fonction de reprise de la mesure – La reprise vous permet de

relancer aisément un alignement en cours après une interruption

ou le lendemain, l'utilisateur n'aura pas besoin de ressaisir

les dimensions ni les valeurs cibles éventuellement, même les

résultats de mesure seront mémorisés. Les données ne seront

jamais perdues.

Fonction d'extension de la mesure – L'aptitude à étendre la

plage dynamique du système de détection laser va faire en sorte

que peu importe le défaut d'alignement, le système laser sera

toujours capable de le mesurer. Les systèmes de mesure non

équipé de l’extension ne vont pas permettre la mesure de gros

défauts d'alignement initiaux sur des arbres de transmission longs

par exemple. Il faudra dégrossir, et ce quelle que soit la taille

indiquée du plan du détecteur. (voir remarques ultérieures).

Pieds statiques interchangeables – La possibilité de varier les

pieds statiques confère à l'ingénieur une flexibilité maximale et la

possibilité de traiter les pieds boulonnés sur la MàD sans avoir à

remesurer ni à faire des calculs complexes ; toutes les alternatives

possibles de déplacement de la machine peuvent être affichées.

Variétés de supports – Une large gamme de supports signifie

que l'équipement de mesure peut même être fixé sur la plus

compliquée des machines et ce, rapidement et sans problèmes.

Tolérances (TolCheck) – Vérification intégrée des tolérances

d'alignement = gain de temps et moins d'efforts. Plus de temps

perdu par des déplacements inutiles de la machine. La vérification

automatique des tolérances indique quand un alignement

excellent ou acceptable est atteint.

Création directe de rapports depuis le boîtier – L’impression

directe des rapports sur n'importe quelle imprimante, ou mieux

sur clé USB, avec le numéro de série, la date, l'heure, le nom de

l'opérateur, en totale conformité avec les exigences de traçabilité

ISO 9000 par exemple.



49

Principes de fonctionnement de base des systèmes laser

Pour l'essentiel, il existe deux types de systèmes laser. Le premier utilise un

seul faisceau projeté soit sur un détecteur soit sur un réflecteur renvoyant

le faisceau vers le l’émetteur laser. Le second utilise deux lasers équipés de

détecteurs intégrés. Le système à un laser est un système breveté exclusive-

ment utilisé par PRÜFTECHNIK, les systèmes à deux lasers sont utilisés par

tous les autres fournisseurs de matériels.

La technologie à un seul laser illustrée ci-dessus possède un grand nombre

d'avantages qui ont été intégrés pour améliorer la polyvalence et l’utilisation

du système.

Fonction d'extension de mesure – un seul repère laser signifie qu'il est

possible d'étendre de manière dynamique la plage de détection du système

pour intégrer le défaut d'alignement initial par exemple, s’il est important

- voir l'explication plus bas.

Fonction d'alignement désaccouplé – un seul laser permet l'alignement

de machines même si le spacer ou l’accouplement ne sont pas installés,

chaque machine peut être tournée séparément. C'est particulièrement utile

en cas d'utilisation de gros accouplements à entretoise ou d'accouplements

hydrauliques lors de l'alignement de grosses machines telles que les turbines

ou quand l'une des deux machines ne peut pas être tournée facilement.

Certains systèmes PRUFTECHNIK permettent même la mesure en désaccou-

plé sans avoir à stopper les arbres machines aux mêmes positions angulaires

pour prendre la mesure (mode ‘pass’)



50

Technologie à un seul câble – seul un (ou aucun) câble est requis. C'est

particulièrement utile sur les longs arbres de transmission tels que les

commandes de tour de refroidissement où de longs câbles peuvent gêner la

mesure en s'emmêlant, ou diminuer la distance de mesure possible.

Un seul laser à ajuster – sur de longs arbres de transmission ou de grosses

machines, il est bien plus facile de n’avoir qu’un seul laser à ajuster.

Explication de la fonction d'extension de mesure

Pourquoi serait-il utile d'étendre la plage du plan de détection sur un

système d'alignement d'arbres, ce serait sûrement mieux de disposer d'une

zone de détection plus large ? Et bien, théoriquement, oui, ce serait utile

de disposer d'un plan de détection statique d’au moins 500 mm. Mais le

système serait inutilisable, tout simplement à cause de la taille et du poids.

Un compromis idéal consiste à étendre dynamiquement le plan de détection

en cas de besoin. Ce qui permet de maintenir la taille et le poids réduits

du système et par conséquent d'optimiser son utilisation dans des zones

difficiles d'accès.

Prenons comme exemple une commande de tour de refroidissement avec un

accouplement long de 3 000 mm. Le décalage entre l'arbre de commande

et les arbres entraînés peut s'avérer substantiel, même avec seulement un

petit décalage angulaire entre les arbres.

2000 mm

1000 mm500 mm

3000 mm

100 mm

26.18 mm

Décalage

Ce précédent croquis illustre les limitations imposées par les grandes

longueurs d'accouplement avec entretoise. Prenons comme exemple simple

un défaut d'alignement angulaire de 0,5 degrés entre les accouplements,

sur une longueur d'accouplement court de 100 mm. Cela implique un

décalage de 0,87 mm entre les axes de rotation. Un décalage qui pourrait

être confortablement mesuré par n'importe quel système laser.



51

Diamètre faisceau D

Plage de mesure

disponibleTaille récepteur L

Si la distance entre les faces d'accouplement augmente à 500 mm, le

décalage des axes de rotation passe à 4,36 mm, en dehors de la plage de la

plupart des systèmes de détection laser statiques. Maintenant, augmentez

la distance à 1 000 mm, le décalage = 8,72 mm ; au fur et à mesure que

l'entretoise s'allonge, le décalage augmente pour atteindre une valeur

conséquente de 26,18 mm à 3 000 mm. Et ce, avec seulement un angle de

0,5 degré entre les axes centraux des arbres ! Ce défaut important ne peut

être mesuré que par une plage de détection extensible puisqu'il faudrait une

zone de détection statique d'environ 60 mm pour s'adapter à ce décalage.

La raison en est la suivante :

la zone de travail du détecteur est inférieure à la surface du physique

détecteur. Par exemple, si la zone du détecteur est de 20 x 20 mm et que le

faisceau laser a un diamètre de 4,0 mm, la plage de mesure utile maximale

est de 16 mm comme illustré ci-dessous.



52

Afin de pouvoir mesurer un décalage, la taille de la plage de détection du

système doit être de deux fois ce décalage. Comme avec un comparateur,

le récepteur laser mesure deux fois le décalage physique des deux arbres,

comme illustré ci-dessous.

Pour mesurer un décalage physique de 2,0 mm, il nous faut une plage de

mesure de détection de 4,0 mm.

On pourrait penser qu'une fonction d'extension de la mesure ne s'avère

judicieuse que si vous mesurez des commandes de tour de refroidissement

ou d'autres entretoises de grande longueur. Mais quand la longueur

d'entretoise est inférieure à 1 mètre, pourquoi cette fonction d'extension

de la plage de détection serait-elle là encore importante ? Un exemple de

l'avantage de cette fonction est illustré ici par une application concrète.

Un entraînement de moteur/ventilateur a été mesuré, comme illustré

ci-dessous.

43

21

12

34

Décalage physique

Déplacement détecteur



53

La longueur de l'entretoise d'accouplement était de 800 mm. La concentri-

cité et l’ouverture mesurées étaient les suivantes :

Verticalement = décalage 0,00 écartement 0,72 mm

Horizontalement = décalage 0,00 écartement 1,05 mm

Pour faciliter cette mesure, il faut que les détecteurs soient capables de

mesurer un décalage de 8,40 mm, pour ce faire, la plage de détection doit

être de 20,8 mm. Calcul dérivé de la formule suivante :

décalage mesuré x 2 + le diamètre du faisceau,

(8,4 mm x 2) + 4 mm = 20,8 mm.

Selon les exigences spécifiques rencontrées pendant les tâches d'aligne-

ment quotidiennes, la possibilité d'étendre la plage de détection pourrait

être parfois le facteur le plus influant lors du choix d'un système de mesure.

Toutefois, quel que soit le système d'alignement laser choisi, les usines

bénéficieront de substantiels avantages illustrés dans les études de cas

suivantes.



54

L'alignement d'arbres au laser réduit les coûts énergétiques

Un projet visant à déterminer à quel point un défaut d'alignement d'arbre

influait sur la consommation d'électricité a été mis en place en tant que sujet

de thèse dans une grande usine de traitement chimique au Royaume-Uni.

L'étude a été conduite sur une période de six semaines dans un environne-

ment contrôlé reflétant fidèlement les conditions d'exploitation normales

au sein de l'usine.

Un groupe de pompage de 7,5 kW sur une installation redondante a été

utilisé pour l'enquête. Avant que le projet ne commence, la pompe et le

moteur ont été révisés en atelier où des paliers neufs ont été installés et

les deux unités ont été rééquilibrées pour éliminer tout facteur externe

susceptible de fausser les résultats du projet. Des plaques et des vis de

réglage ont été fixées sur l'embase du moteur pour permettre des réglages

fins. Le groupe de pompage a été installé pour faire circuler de l'eau à

l'intérieur d'une boucle de tuyauterie fermée avec le moteur tournant à 3

000 tr/min (+/- 1 % dû aux variations de l'état de charge). La pompe et le

moteur ont été initialement installés avec l'alignement enregistré comme

suit 0,00 d'écartement et de décalage dans les sens vertical et horizontal.

Le système a fonctionné dans cet état pendant un certain nombre de jours

en mesurant le courant absorbé toutes les quatre heures sur le tableau de

distribution. Pendant la période d'essai, l'alignement des machines a été

modifié et à chaque plage de défaut d'alignement, le système a fonctionné

pendant une période définie avec mesure à intervalles réguliers du courant

absorbé. Sur le site, les deux principaux types d'accouplement installés était

des accouplements « à broche » (« à doigts ») et « à pneu ». Afin d'obtenir

une image raisonnable des économies potentielles susceptibles d'être faites

au niveau de l'usine, les deux types d'accouplement ont été installés avec

le même défaut d'alignement. Le courant est mesuré pour chaque type

d'accouplement. Les résultats de l'étude sont illustrés sur les graphiques

suivants. Le défaut d'alignement concentrique a plus influé sur la consom-

mation électrique que l'angularité ; le défaut d'alignement angulaire a plus

affecté le courant absorbé par les types d'accouplement « à broche » que

les accouplements « à pneu ». Les conséquences du défaut d’alignement

sont indépendantes du fait qu’il soit vertical ou horizontal.

Alignement d'arbres au laser – Étude de cas


55


7

6

5

4

3

2

1

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

8

7

6

5

4

3

4

3

2

Accouplement à doigts à 3000tr/min

Concentricité en mm

Accouplement à pneu à 3000 tr/min

Concentricité en mm

Accouplement à doigts à 3000tr/min

Décalage %

0,03 mm 0,0

0,25 mm 0,7

0,53 mm 1,0

0,73 mm 1,3

0.99 mm 2,0

1.24 mm 5,2

1.24 mm 6,6

Décalage %

0,03 mm 0,0

0,25 mm 0,7

0,53 mm 1,0

0,74 mm 1,3

0.99 mm 2,8

1.24 mm 8,5

Ouverture %

0,004 mm 0,3

0,008 mm 3,1

0,010 mm 3,3

0,011 mm 5,7

0.016 mm 7,8

Effets sur la consommation énergétique

Ouverture par pouce (25.4mm) d’accouplement

Aug

men

tatio

n en

%

Aug

men

tatio

n en

%

Aug

men

tatio

n en

%

0 0.25 0.53 0.74 0.99 1.24 1.52

0 0.25 0.53 0.74 0.99 1.24

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16


56

5

4,5

4

3,5

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0

Accouplement à pneu à 3000 tr/min

Ouverture par pouce (25.4mm) d’accouplement

Ouverture %

0,008 mm 0,3

0,016 mm 1,2

0,024 mm 3,2

0,032 mm 4,8

Le projet a permis de conclure qu'il fallait recommander au niveau du site

d'aligner les machines jusqu'à une tolérance de concentricité de 0,13 mm

et à une tolérance d'angularité de 0,05 mm par 100 mm de diamètre

d'accouplement.

Afin d'estimer les potentielles économies de coûts susceptibles d'être

obtenues grâce à cette nouvelle norme du site, un échantillon aléatoire de

machines a été mesuré pour estimer l'ampleur des défauts d'alignement

présents au niveau de l'installation. Le diagramme en camembert ci-dessous

illustre les résultats de cette étude.

machines tournant à 3 000 tr/min.

Concentricité au centième de mm pour un échantillon de machines tournant à 3000

rpm

0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

> 100

0 – 5

6 – 10

11 – 2021 – 50

51 – 100

Concentricité au centième de

mm

Seulement 7% des

machines dans les

tolérances10%23%

31% 18%

11%

Alignement d'arbres au laser – Étude de casA

ugm

enta

tion

en %


57

Moins de 10 % des machines mesurées étaient conformes à la norme d'ali-

gnement recommandée sur le site. À l'aide du diagramme en camembert,

un décalage moyen représentatif de 0,35 mm a été estimé comme un chiffre

raisonnable pour calculer l'économie d'électricité potentielle au niveau de

l'installation. Étant donné que la consommation électrique des machines

tournantes de l’usine était de l'ordre de 30 mégawatts, l'économie d'élec-

tricité susceptible d'être atteinte était la suivante :

En supposant des tarifs de l'électricité de 0,10 € par kWh et un pourcentage

de réduction modeste de la puissance de 0,75 %.

30 000 kW x 0,75 % x 0,10 Euro/kWh = 22 € par heure, soit 197.100 €

par an !

L'alignement d'arbres au laser améliore la fiabilité de la pompe

Des améliorations d'exploitation ont été obtenues suite à l'introduction

d'un programme complet d'alignement et de surveillance de pompe dans

une importante usine d'acétate chimique du Derbyshire.

Le processus de production nécessite des matières à déplacer par voie

mécanique à l'intérieur de l'usine, d'étape en étape. Plus de 260 pompes

sont à l'œuvre dans cette usine, il est par conséquent vital que le matériel en

service et en veille soit fiable et disponible. Jusqu'en 1996, la maintenance

s'apparentait plutôt à un exercice incendie. À cette époque, l'ingénieur de

l'usine a persuadé la direction de la nécessité d'une approche plus proactive

de la maintenance et de la surveillance des performances des pompes. Un

plan coordonné d'amélioration des performances du matériel basé sur

des systèmes d'alignement laser PRÜFTECHNIK et des équipements de

surveillance d'état a alors été lancé.

Au cours des années précédentes, environ 120 pompes étaient réparées par

an pour un coût annuel avoisinant les 147.000 €, le temps moyen entre

pannes (TMEP ou MTBF) calculé de ces pompes était de 10 mois.

En combinant l'alignement au laser de machines nouvellement remises à

neuf et l'alignement des machines installées quand le temps le permet-

tait plus une surveillance de routine du matériel associée à une révision

complète des composants installés tels que les joints, les paliers et les

garnitures, l'usine a commencé à enregistrer de significatives économies de

maintenance des systèmes de pompe vitaux.



58


Le programme, une fois bien implanté a donné d’excellents résultats. La

fiabilité de l'usine a augmenté, passant à plus de 46 mois de TMEP et les

réparations de routine des pompes ont été considérablement réduites.

Les économies calculées s'élèvent désormais à un excès de 80 000 € par an

et sont de l'ordre de 450 000 € depuis le début du programme en 1996 !

Un plan d'action complet a été utilisé par les ingénieurs pour réaliser ces

extraordinaires économies pour l'usine et les facteurs clé sont les suivants :

Implication des ingénieurs et des directeurs dans le programme

Patience

Alignement au laser

Surveillance de l'état

Formation

Analyse de la cause racine

Sélection minutieuse des garnitures mécaniques

Sélection minutieuse des paliers

Partenariats avec les fournisseurs

Conception et installation améliorée de la tuyauterie

Choix judicieux des pompes à surveiller

Sélection de systèmes de lubrification avancés


59

Aligné à + 0,5 mmAligné à +/- 0,05 mm

L'alignement d'arbres au laser améliore la durée de vie des paliers

et des joints

Une étude a été conduite aux USA par l'Infraspection Institute pour évaluer

l'effet du défaut d'alignement sur des éléments de machine clés tels que les

paliers, les joints et les accouplements.

Lors d'une série de tests, un défaut d'alignement a été introduit dans un

groupe de moteurs pompe. À chaque nouvel intervalle de défaut d'aligne-

ment, des photos thermographiques ont été prises pour identifier le degré

d'augmentation de la température au niveau des éléments clés.

Les tests ont été conduits sur une grande diversité de types d'accouple-

ment flexibles. Sans exception, tous les accouplements, paliers et carters

de machine (et par conséquent les joints) présentaient une augmentation

significative de la température. Le graphique ci-dessous illustre l'effet d'un

défaut d'alignement sur les composants quand le groupe de machines a

été aligné à +/- 0,05 mm et quand le défaut d'alignement a été augmenté

à + 0,5 mm.

Non seulement, il a pu être montré que l'élément flexible chauffait, mais

les machines elles-mêmes présentaient aussi des températures élevées et

plus particulièrement autour des corps de paliers. Ni les paliers ni les joints

ne sont conçus pour opérer pendant des périodes prolongées aux tempéra-

tures élevées causées par un défaut d'alignement. Le résultat inévitable de

leur fonctionnement dans ces conditions est la défaillance prématurée et la

réduction de la durée de vie de la machine.



60

0

100

200

300

400

500

600

700

Nombre d’alarme vibration par an

Désalignement

Autre (dommages

roulement, balourd)

L'alignement d'arbres au laser réduit les alertes dues aux vibrations

Pendant la période entre 1987 et 2000, une raffinerie de pétrole britan-

nique majeure a adopté l'alignement d'arbres au laser en tant que politique

standard pour toutes les machines tournantes accouplées. En recourant au

système OPTALIGN de PRÜFTECHNIK et plus tard au système ROTALIGN. Sur

cette période, elle a aussi surveillé les incidents liés à des alertes pour vibra-

tions et comment, le cas échéant, l'utilisation de l'alignement d'arbres au

laser permettrait de les réduire. . Les alertes ont été réparties en problèmes

causés par « défaut d'alignement » et « d'autres » problèmes tels que les

détériorations de paliers, le balourd et les desserrages mécaniques.

Le graphique fourni par la société montre clairement qu'une réduction subs-

tantielle des violations d'alarmes a été atteinte, avec celles des problèmes

liés à l'alignement tous éliminés sans exception.

20001987 1993



61

Expansion thermique des machines

Dans la plupart des cas, dans ce manuel, nous n'avons tenu compte que des

conditions d'alignement à froid des machines tournantes. Toutefois, pour

les groupes de machines plus importants et pour l'équipement fonctionnant

à des températures élevées, sur un des composants du train de machines, il

s'avère nécessaire de prendre en compte les effets de la dilatation (ou de la

contraction) sur l'état d'alignement de la machine. Cela ne sert pas à grand

chose d'aligner avec précision un groupe de machines à froid si cet état

d'alignement est censé changer lors du fonctionnement nominal du groupe

de machines. Il existe différentes manières d'établir l'alignement final en

conditions opérationnelles.

Les fabricants de machines devraient être en mesure de fournir

des informations sur la dilatation thermique.

Calcul non-métrique basé sur le coefficient d'expansion thermique

pour des matériaux spécifiques par unité de longueur de la

hauteur de l'axe central par degré de changement thermique (voir

page suivante).

Mesure en ligne de l'état d'alignement de froid à chaud recourant

à une mesure de l'alignement avec contact ou sans contact.

L'estimation ou le calcul du changement réel de position de l'alignement

n'est jamais une opération simple. Sur des machines complexes telles que

les compresseurs comportant un certain nombre d'éléments de machine

possédant chacun des gradients de température variables, les simples

calculs de croissances thermiques deviennent très complexes. Dans ces cas,

la mesure en ligne des composants de la machine s'avèrent généralement

nécessaire. Dans ces cas, les systèmes laser tels que le système PERMALIGN

de PRÜFTECHNIK s'avère être un outil idéal.


62

Les systèmes tels que PERMALIGN sont conçus pour le fonctionnement à

long terme en conditions difficiles. Mais souvent, le fait de monter l'équi-

pement sur une turbine ou un compresseur fonctionnant à plus de 300 °C

nécessite des précautions obligatoires. Le refroidissement du système de

mesure pour éviter les dommages ou les relevés de croissance thermique

inexacts est nécessaire. PERMALIGN peut être équipé d’un système de

refroidissement.

Toutefois, l'expansion thermique n'est pas la seule cause du changement de

position de la machine. De nombreux éléments peuvent affecter la précision

du résultat final, tels que :

Expansion thermique des supports de paliers

Variations des forces radiales et axiales

Variations de l'épaisseur du film d'huile sur les paliers

Changements au niveau de la fondation ou des supports de la plaque

de base

Variations des forces de la tuyauterie, contraintes ou efforts externes

Calculs de croissance thermique

Si la direction et l'ampleur de la croissance sont connues, les machines

peuvent être délibérément désalignées pour « se dilater » en position et

présenter un bon alignement en cours de fonctionnement normal. Les outils

d’alignement laser PRUFTECHNIK intègrent une fonction spécialement

conçue pour intégrer de telles valeurs cibles d'alignement. Les valeurs cibles

le plus facilement disponibles pour l'alignement à froid peuvent généra-

lement s'obtenir auprès des fabricants de machines, sachant que si ces

informations ne sont pas disponibles, les calculs suivants vous permettront

d'établir la croissance thermique.

DL = L (a) (DT), sachant que

DL = expansion thermique

L = hauteur de l’axe central jusqu'à la base de la machine

a = coefficient d'expansion thermique du matériau (.0000059 pour la fonte)

DT = changement de temp. par rapport à la temp. ambiante.

Par exemple :

Une pompe avec un liquide à 150° C.

Hauteur de la base au centre 70 cm.

Temp. ambiante 10° C.

DL = L (a) (DT)

DL = 70 cm (.0000059) x (150-10)

= 70 cm (.0000059) x 140 = 0.578 mm


Certains systèmes

d'alignement au laser

tels que ROTALIGN

Ultra exécutent ce

calcul pour vous


63



64

Système d’alignement laser OPTALIGN smart RS

Systèmes laser OPTALIGN smart RS de PRUFTECHNIK

OPTALIGN smart RS est un système d'alignement d'arbres au laser vraiment

polyvalent, conçu avec la simplicité de fonctionnement pour premier

principe, le système dispose de nombreuses fonctions innovantes, dont

notamment ;

Communication Bluetooth® avec les capteurs

Fonctionnement simple guidé par menus avec affichage en direct de

textes d'aide

Graphiques machines réels.

Trains de trois machine

Jamais obsolète grâce à des mises à niveau sur le Web

Écran couleur haute résolution rétro-éclairé

Capacité mémoire embarquée pour plus de 500 mesures d'aligne-

ments individuelles

Se basant sur 25 ans d'expérience dans l'alignement d'arbres, OPTALIGN

smart RS recourt à la technologie à un laser brevetée de PRÜFTECHNIK

pour fournir à chaque fois des résultats de mesure exacts quelle que soit la

difficulté ou les restrictions imposées par l’application.

Étape par étape, l'utilisateur est guidé tout au long de la procédure de

mesure, des invites à l'écran et des menus d'aide en direct permettent à tout

le monde de procéder à un alignement d'arbres exact en quelques minutes.

Les graphiques clairs et les invites à l'écran ne laissent aucune place au

doute.

OPTALIGN® smart RS


65

En seulement 60 degrés de rotation depuis une position de départ quel-

conque, OPTALIGN smart RS fournit les informations d'alignement au

niveau de l'accouplement ainsi que les corrections de calage au niveau des

pieds de la machine.

Le réglage simple du laser, entièrement guidée par l'aide à l'écran et la barre

d'informations facilitent la procédure de mesure

L'écran de mesure graphique couleur unique affiche clairement l'angle de

rotation pendant la mesure.

Les tolérances d'alignement intégrées permettent aux opérateurs de

prendre des décisions sur place quant à l'exactitude de l'alignement mesuré

et l'impression de rapports complets au format PDF disponible directement

depuis l'ordinateur OPTALIGN smart RS fournit une documentation instan-

tanée sur l'état d'alignement final.



66

Grâce à la possibilité de sélectionner un certain nombre d'options de mesure

de l'alignement, la possibilité de définir n'importe quelle combinaison de

pieds, de définir les types d'accouplement et d'entrer les informations de

croissance thermique au niveau des accouplements ou des pieds, OPTALIGN

smart RS offre toute la fonctionnalité nécessaire pour un système d'aligne-

ment d'arbres au laser et bien plus encore

L'écran des résultats affiche clairement les corrections verticales et horizon-

tales pour l'accouplement et les pieds.

La possibilité de changer les pieds fixés à tout moment confère une flexibilité

maximale dans l'optique de l'alignement final.

Des options menu de type zone de liste déroulante Windows simplifient la

sélection de toutes les fonctions disponibles.

Pour faciliter plus encore la procédure, OPTALIGN smart RS dispose d'une

surveillance en direct de la position horizontale et verticale permettant à

l'opérateur de visualiser à l'écran la correction d'alignement en temps réel.

Ce qui s'avère particulièrement utile lors du déplacement horizontal de la

machine et du boulonnage des machines sur une fondation présumée non

plane ou sur des plaques de base problématiques.

Quand le smiley

apparaît sur l'écran de

déplacement, l'opérateur

sait que l'alignement est

conforme aux caractéris-

tiques souhaitées pour

la vitesse et le type de la

machine.



67

ROTALIGN ULTRA iS : Système d’alignement haut de gamme de

PRUFTECHNIK

Le système ROTALIGN Ultra iS est le système d’alignement laser le plus

perfectionné.

La technologie Ultra iS offre tous les avantages déjà présents dans l’appareil

OPTALIGN smart RS.

En plus de ces possibilités, Ultra iS utilise un programme permettant :

Alignement de trains jusque 14 machines,

Mode de mesure ‘pass’ pour alignement en désaccouplé sans arrêter

les têtes (machines à grosse inertie),

Visualisation des corrections en temps réel dans les deux plans, sur le

même écran,

Choix des pieds statiques,

Mode multipoint,

Alignement de spacer et cardan,

Fonction ‘simulation de correction’ (voir plus loin).

Calcul de la qualité de mesure grâce au paramètre SD ou paramètres

‘intellisweep’

Système d’alignement laser ROTALIGN Ultra iS


68



69

La technologie iS permet offre en outre :

Bluetooth intégré aux têtes,

Inclinomètre ‘micromécaniques’ intégrés (permet la mesure vibratoire

globale),

Alimentation des têtes par batteries longue durée et non par piles,

Calcul de nombreux paramètres pour contrôles de la qualité de mesure

finale :

Calcul de l’angle de rotation,

Calcul de la déviation standard (ecart type par rapport à l’ellipse

calculée),

Contrôle des vibrations environnantes,

Contrôle de la fluidité de la rotation lors de la mesure (points durs…),

Contrôle de la vitesse de rotation lors de la mesure,

Contrôle de la direction de rotation,

Filtrage des points ‘aberrants’

La technologie Ultra iS assurera la meilleure mesure possible (précision,

répétitivité) quelles que soient les conditions.



70

Qu’est ce que la fonction ‘simulateur de corrections’ ?

Le ‘move simulator’ est une exclusivité technique de PRUFTECHNIK.

Il s’agit d’un programme permettant la simulation d’un alignement et

l’obtention du résultat final pour juger de la pertinence de l’opération,

avant de bouger les machines.

Quand l’utiliser ?

Lorsque l’utilisateur ne possède pas précisément les épaisseurs de cales

demandées par l’appareil,

Lorsque les machines doivent être descendues et que cela n’est pas

possible (réglage vertical),

Lorsque l’utilisateur est en butée sur les vis de fixation de la machine

mobile (réglage latéral),

Dans le cas d’intervention sur train de plusieurs machines,

Lorsque les machines sont difficiles à bouger.

Ces cas sont fréquents.

Quel apport ?

Dans toutes ces situations, l’apport technologique de la fonction est indé-

niable :

Diminution de la manutention des machines (opération parfois longue

et pénible),

Gain de temps,

Economie de cales,

Optimisation du rapport : temps / précision d’alignement par la

recherche de la meilleure solution.



71

Logiciel Alignment Center de PRUFTECHNIK

Souvent négligée, la gestion des fichiers d’alignement ou de mesures laser

après réalisation de la prestation est pourtant extrêmement importante.

Pouvoir conserver un historique de qualité des prestations réalisées, c’est

s’assurer de retrouver ses données facilement et rapidement, même

longtemps après l’opération réalisée. C’est assurer également le meilleur

suivi (rapports…) après mesure et / ou réglage.

C’est pouvoir enfin ‘post – traiter’ les données si nécessaires.

PRUFTECHNIK est le seul constructeur de matériel à avoir développé un vrai

logiciel d’alignement et de mesure laser.

Un bon logiciel d’alignement peut gérer vos fichiers d’alignements laser de

façon efficace en vous permettent de :

Créer votre arborescence clients ou machines,

Archiver tous vos fichiers par dossier avec les noms que vous

souhaiterez,

Utiliser des illustrations machines réels,

‘post traiter’ vos alignements d’arbres quel que soit l’appareil que vous

avez utilisé et les fonctions qu’il possède : modifier les pieds statiques,

prendre en compte les croissances thermiques, utiliser vos propres

tolérances, simuler vos corrections avant de les effectuer, considérer

des valeurs cibles à l’accouplement…,

Post traiter vos mesures géométriques (planéité, rectitude, paliers) :

choix des références, visualisations 3D, définitions des tolérances,

comparaison de surfaces …

Créer facilement des rapports personnalisables avec : logo, adresse,

photo… au format PDF, html…

Préparer votre travail à l’avance ou réintégrer dans l’appareil des

fichiers relatifs à des alignements déjà réalisés auparavant (logiciel

bidirectionnel).

ALIGNMENT CENTER est le meilleur logiciel du marché. Il vient compléter la

qualité de nos appareils et montre à quel point, pour PRUFTECHNIK, l’ali-

gnement d’arbres et la mesure laser sont des questions de professionnels.

Logiciel ALIGNMENT CENTER de PRUFTECHNIK


72

L'utilisation de groupes de commandes à courroies flexibles est extrêmement

courante dans les systèmes industriels de transmission de puissance, plus

particulièrement quand la vitesse de l'arbre moteur et des arbres entraînés

diffèrent ou que les arbres doivent être très écartés l'un de l'autre. Il y a un

grand nombre de facteurs excluant l'utilisation de courroies flexibles mais,

le cas échéant, de telles commandes représentent une solution de concep-

tion efficace et économique possédant quelques avantages par rapport à

d'autres moyens de transmission, dont notamment :

Économie globale

Propreté

Lubrification inutile

Coûts de maintenance réduits

Installation facile

Amortissement des charges dues aux chocs

Possibilité d'être utilisées pour une transmission variable de la force

entre des arbres très écartés

La force qui est transmise par une courroie lors du fonctionnement agit sur

le bord de la poulie, c'est pourquoi la courroie d'un système de commande à

poulies doit être suffisamment tendue pour éviter tout glissement en cours

de service. Les forces en œuvre en fonctionnement ne sont pas uniformes

sur toute la longueur de la courroie, il y a toujours un côté tendu et un

côté relâché, les fabricants de systèmes à courroie appellent souvent la

différence entre ces forces, la force effective ou nette. Cette force nette est

appliquée au bord de la poulie et c'est cette force qui produit le travail. La

conception des systèmes de poulie et la sélection du type de courroie correct

n’est pas toujours simple. Le nombre et la diversité des types de courroies

en témoignent. Les fabricants de courroies et de poulies ne fabriquent pas

une large gamme de types et styles différents juste pour se démarquer de

leurs concurrents. Courroies trapézoïdale, courroies plates, courroies trapé-

zoïdales étroites, courroies synchrones, etc., toutes ont leurs applications

spécifiques, leurs raisons d’être et leurs critères de conception. Il existe de

nombreuses configurations et formes différentes et de nombreux critères de

fonctionnement. Cette section ne vise pas à étudier chaque conception ou

sélection de courroie. La bibliographie en fin de cet ouvrage répertorie un

grand nombre de guides utiles à la sélection et à la conception de courroies.

Alignement de transmissions poulies – courroies


73

Il est toutefois utile de noter les critères de conception de base suivants :

La distance centrale maximale des poulies devrait être d'environ

15 fois le pas de la poulie la plus petite et ne devrait pas dépasser

20 fois le pas de ladite poulie. Des distances plus grandes que

cela nécessite un contrôle strict de la tension de la courroie parce

qu'une petite quantité d'étirement va entraîner une grande

réduction de tension de la courroie. Ce qui génère un glissement

et une transmission de force inefficace.

En cours de service, une courroie flexible subit trois types de tension

pendant.

Tension de travail (côté tendu - côté lâche)

Tension de flexion

Tension centrifuge

Les courroies sont conçues pour résister à ces états de fonctionnement

(sous réserve que la présélection de la courroie satisfasse les critères

opérationnels). La durée de vie théorique de la courroie sera satisfaite et

généralement dépassée sous réserve qu'aucune autre force autre que celles

énoncées plus haut n'agisse sur la courroie pendant sa durée de vie. Les

forces telles que le défaut d'alignement et la tension excessive ou lâche

sont fatales aux groupes de commandes à courroie flexibles. La durée de

vie peut être réduite jusqu'à 80 % suite à un mauvais alignement. En plus

de l'usure de la courroie, les poulies, les paliers et les joints sont également

endommagés par le non-respect des exigences d'installation de base.



74

Tension de la courroie

La tension requise des courroies nouvellement installées est théoriquement

toujours indiquée par les fabricants de courroies et doit toujours être

scrupuleusement respectée. En l'absence de toute indication, il est possible

d'appliquer le guide de tension de courroie suivant :

Charge de tension = la distance en cm entre l'axe de l'arbre moteur et des

arbres entraînés x 1,0 mm

Après mise en tension et alignement, redémarrer la machine et, après une

période de fonctionnement de 48 heures, il faudrait recontrôler et resserrer

la tension sur les nouvelles courroies pour corriger toute dérive dépassant

les indications de tension. Il est conseillé de recourir à un dispositif de

contrôle de la tension de la courroie spécialement conçu à cet effet pour

une mesure exacte et reproductible; le contrôle périodique de chaque

groupe de commande à courroie permettra de rapidement identifier ceux

nécessitant une tension (ou un relâchement) avant que des dommages sur

les courroies ou d'autres composants n'entraînent une défaillance prématu-

rée (dommages sur les roulements fréquents dans ces cas).

Alignement des poulies

De loin l'erreur d'installation la plus courante et la plus dommageable

survenant sur ces groupes est le défaut d'alignement des poulies motrices et

entraînées. Ce n'est pas généralement dû à une négligence de l'installateur,

c'est souvent dû à l'absence d'outils appropriés pour procéder à l'aligne-

ment requis. Pendant de nombreuses années, au mieux, un fil tendu ou une

règle étaient les seuls outils permettant d'effectuer le travail.

Les deux méthodes se fient entièrement à la vue des installateurs pour

garantir que l'alignement soit correct. Aucune de ces méthodes ne consigne

les mesures, toutes deux se fient à l'installateur qui règle la poulie entraînée

jusqu'à ce que les faces ou les gorges touchent la surface de la règle ou du

fil tendu



75

La poulie entraînée est alors tournée d'un demi-tour, puis recontrôlée et

ajustée. la mesure est ensuite répétée jusqu'à ce que les poulies semblent

être alignées. Le montage incorrect de la ligne de référence n'est pas véri-

fiable. Le système est purement une estimation de l'alignement des deux

poulies.

Types de défauts d'alignement de poulies

Les paramètres de base décrivant un défaut d'alignement de poulie sont au

nombre de trois. Il s'agit de l'angularité verticale, de l'angularité horizontale

et du décalage axial.

Ces conditions peuvent ou non se combiner.

Faux-rond de la poulie

En plus de l'alignement incorrect des poulies, les erreurs de faux-rond

devraient aussi être mesurées et corrigées. Les deux types de faux-rond - au

niveau du bord (radial) et de la face (axial) devraient être corrigés jusqu'à

ce que la tolérance soit satisfaite avant de procéder à l'alignement final des

poulies. S'ils ne sont pas corrigés, les courroies pourraient alors se détendre

en un point et se retendre brusquement au niveau du point opposé.

Si elle n'est pas corrigée, cette brusque tension continuelle use rapidement

les courroies et les paliers.

La tolérance en matière de faux-rond radial (ou au niveau du bord) des

poulies hautes vitesses (1 500 tr/min et plus) ne devrait pas dépasser 0,12

mm ( 0,005 pouces) de relevé total (T.I.R.) en moyenne et peut monter à

0,24 mm (0,01 pouces) sur les commandes à poulies plus lentes.



76

La tolérance en matière de faux-rond axial (au niveau de la face) ne devrait

pas dépasser 0,05 mm par 100 mm (0,0005 par pouce) de diamètre pour les

poulies hautes vitesses et peut monter jusqu'à 0,1 mm par 100 mm (0,001

par pouce) de diamètre pour les commandes à poulies plus lentes. S'assurer

que le décalage entre la face de montage de la poulie et la gorge est le

même pour les deux poulies.

Les recommandations de tolérances plus strictes des fabricants ou de

machines devraient être respectées si possible. Commencer par contrôler le

faux-rond radial, s'il n'est pas satisfaisant, contrôler le faux-rond de l'arbre.

En présence d'un faux-rond excessif sur l'arbre, il se peut qu'il soit tordu et

il faut le remplacer avant de recontrôler le faux-rond radial au niveau de la

poulie. Si aucun faux-rond d'arbre n'est détecté, il faut remplacer la poulie.

Si elle est montée sur une portée d'arbre conique, inspecter et nettoyer la

portée à l'intérieur et à l'extérieur pour garantir un siège correct.

Maintenant contrôler le faux-rond au niveau de la face (axial) et le corriger

si nécessaire en repositionnant la poulie sur son axe. Quand le faux-rond est

conforme aux tolérances, installez les poulies.

Installation de la courroie de commande

Débarrasser les poulies de tout corps étranger avec une brosse dure.

Utiliser les jauges de profil disponibles auprès du fabricant de la courroie

pour s'assurer que l'état de la poulie est acceptable pour l'installation de

courroies neuves. Remplacer toute poulie présentant des surfaces de gorge

usées, entaillées ou fissurées.

Installer les courroies neuves sur les poulies de sorte que les côtés lâches

de toutes les courroies soient du même côté, soit en haut ou en bas de la

commande. N'installer EN AUCUN CAS les courroies en les insérant par la

force, les courroies devraient être installées par simple pression de la main.

Desserrer le moteur pour que cette installation puisse se faire sans pression

excessive. Dans le cas de groupes de commandes à plusieurs courroies,

lors du remplacement des courroies, même si une seule d’entre elles paraît

usée, il faut toutes les remplacer. Seules les courroies d'un même fabricant

peuvent être combinées.



77

Après avoir remplacé les courroies, il est conseillé d'examiner celles rempla-

cées à la recherche de défauts notables tels que les fissures ou le glaçage.

Leur état est une bonne indication des types de problèmes d'installation.

Une usure irrégulière ou des fissures des deux côtés de la courroie sont

une bonne indication d'un défaut d'alignement, le glaçage sur la surface

de contact des courroies indique un glissement et par conséquent une

mauvaise tension de la courroie.

Contrôle du pied bancal

Après avoir monté les courroies et positionné le groupe moteur et les

groupes entraînés de façon correcte, un contrôle du pied bancal s'avère

judicieux sur la machine à déplacer (généralement motrice). Un pied bancal

non détecté peut entraîner une distorsion du bâti de la machine lors du

boulonnage, endommageant les paliers et les joints et provoquant des

vibrations plus fortes qu'admissible sur les paliers de la machine.

Pour rechercher un pied bancal, placer des jauges d'épaisseur sous chaque

pied de la machine. (ou un comparateur à cadran monté sur une embase

magnétique). Desserrer chacun des pieds l'un après l'autre, mesurer toute

élévation au niveau du pied desserré et la consigner. Resserrer le pied et

passer au pied suivant. Consulter les pages 33 à 35 de cet ouvrage pour

connaître les différents types de pied bancal Après avoir identifié le type

de pied bancal (le cas échéant), caler le pied selon nécessité et recontrôler

chaque pied. En guise de référence, aucun relevé de pied bancal ne devrait

être supérieur à 0,05 mm (0,002 pouce).

Alignement des poulies

Une fois le contrôle de pied bancal terminé, la commande est prête à être

alignée, quel que soit le système utilisé, qu'il s'agisse d'un fil tendu, d'une

règle ou d'un système laser (une brève description de ce type d'alignement

va suivre), l'alignement devrait être aussi exact que possible.

La tolérance nominale recommandée pour les commandes à courroie est de

0,5 degré. La plupart des principaux fabricants de courroies et de poulies

préconisent cette valeur. De meilleures tolérances peuvent être obtenues en

suivant à la lettre la procédure d'alignement. Le tableau ci-dessous convertit

la tolérance de degrés en décalages en mm par 100 mm et en millièmes

d'un pouce par pouce.



78

Angle de défaut

d'alignement

Décalage

mm /100 mm

Décalage

mils / inch

0,1° 0,18 1,75

0,2° 0,35 3,49

0,3° 0,52 5,24

0,4° 0,70 6,98

0,5° 0,87 8,73

0,6° 1,05 10,47

0,7° 1,22 12,22

0,8° 1,40 13,96

0,9° 1,57 15,71

1,0° 1,74 17,45

Les valeurs entre 0,1º et 0,5º sont conformes aux tolérances

recommandées.

Le système PULLALIGN comporte deux unités de mesure compactes, un

laser et un système de réflecteur tous deux dotés de supports magnétiques

permettant de les monter sur les faces de poulies. Chaque unité comporte

des graduations permettant un réglage fin de la machine mobile pour

corriger tout défaut d'alignement angulaire vertical et horizontal et tout

décalage axial.

Les valeurs entre 0,1º et 0,5º sont conformes aux tolérances

recommandées.



79

L'émetteur laser envoie une ligne laser sur le réflecteur monté sur la

poulie opposée, (monter l'émetteur laser sur la machine stationnaire), en

fonction de l'état d'alignement, la ligne laser va apparaître clairement sur le

réflecteur et sera aussi renvoyée vers l'émetteur laser. Le réflecteur indique

toute angularité verticale constatée et indique simultanément l'ampleur de

décalage axial. L'émetteur laser indique l'état angulaire horizontal.

Les diagrammes suivants affichent des images types de l'état de défaut

d'alignement.

Ligne laser sur le réflecteur

Angularité verticale observée Décalage Vertical observée

PULLALIGN® – alignement laser des poulies


80

Pinceau laser sur l'émetteur

Angularité Horizontale observée

Pinceau laser sur l'émetteur et le réflecteur après la correction de l'alignement

Procédure de correction

1. Corriger l'angularité verticale en calant la machine mobile ; s'effectue

souvent en ajoutant des cales (ou en retirant des cales) au niveau des

pieds arrière de la machine mobile uniquement. Les corrections sont

visibles sur le réflecteur en cours de réglage.

2. Corriger l'angularité horizontale en ajustant latéralement la machine

mobile. Correction visible sur l'émetteur laser en cours de réglage.

3. Corriger le décalage en ajustant la machine mobile dans le sens axial,

cette correction peut être observée sur le réflecteur pendant que le

réglage s'effectue.



81

En suivant les trois étapes décrites ci-dessus, l'alignement des poulies

devrait être rapidement terminé. Si vous êtes satisfait de l'alignement, il

est alors nécessaire de tendre correctement les courroies conformément

aux tolérances des fabricants (voir 'Tension de la courroie' page 74).

Laissez le système PULLALIGN en place pendant la tension de la courroie,

cela vous donnera une indication claire du moindre changement de l'état

d'alignement de la commande. Si le réglage de la tension a modifié l'état

d'alignement, procédez aux réglages si nécessaire en suivant les étapes 1 à

3 décrites plus haut.



82

Cette page a été volontairement laissée vierge.


Le guide de l’alignement d’arbresPar l’inventeur de l’alignement laser

PRÜFTECHNIK Alignment SystemsFreisinger Str. 3485737 Ismaning, AllemagneTel: +49 (0)89 99 61 6-0Fax: +49 (0)89 99 61 6-100eMail: [email protected]

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Le guide de l’alignement d’arbres - jean.david.delord...

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