ISOLATION DES VIBRATIONS DES MACHINES INDUSTRIELLES. CONTROLE DU MOUVEMENT EN UTILISANT DES SYSTÈMES DE MASSE INERTIE OPTIMISÉS OU DES SUPPORTS ANTI VIBRATOIRES

Isolation compresseur bicylindre en V avec supports anti vibratoires AMC-MECANOCAUCHO.

Isolation des vibrations et stabilité, deux concepts opposés qui peuvent trouver un compromis grâce au positionnement correct des supports.

Le contrôle du mouvement doit être vérifié car cela crée un effet sur la l’énergie vibratoire de la masse isolée.

Sur le tableau ci-dessous, il peut être vu plusieurs options pour le montage des supports antivibratoires sur les machines industrielles.

1. a) La machine se trouve sur un système masse inertie. Selon la flexibilité du plancher, la structure principale de soutien sera dans une certaine mesure isolée des vibrations de la machine.

2. b) La machine repose sur des supports antivibratoires, le niveau d’énergie transféré est réduit, il dépendra de la rigidité dynamique des isolateurs de vibration.

3. c) La machine repose avec des supports sur un système masse inertie. Si le plancher est flexible, l’introduction d’une masse inertie produit un système de ressort combiné. Si la fréquence naturelle du plancher / masse inertie est supérieure à la fréquence d’excitation de la machine, les problèmes ne doivent pas se produire.

4. d) La machine se trouve sur un système masse inertie soutenu par des supports antivibratoires. Un niveau satisfaisant d’isolement des vibrations sera atteint si la rigidité dynamique des supports antivibratoires est correcte. L’effet du système masse inertie sera de réduire le mouvement due aux effets de rotation ou d’inertie de la machine isolée.

Fig. 2: Différentes options de montage des supports antivibratoires

Les systèmes masse inertie sont généralement faits de béton armé. Ils sont normalement utilisés pour les raisons suivantes:

1. 1. Accroître la stabilité du système

Il est habituel de trouver des machines qui incorporent des trous de fixation qui sont trop proches les uns des autres. Si nous voulons fournir une stabilité correcte, un espacement adéquat des supports est conseillé. Des bases en béton ou des rails en acier peuvent être utilisés pour fixer une distance entre les supports. Les figures 3 et 4 montrent des exemples de la façon dont cela peut être réalisé.

Fig. 3: Chaudière supportée par des supports antivibratoires ressorts Vibrabsorber+Sylomer®.

Fig. 4: Moteur diesel monocylindre monté isolé sur support BRB AMC-Mecanocaucho avec châssis intermédiaire.

2. 2. Abaisser le centre de gravité.

Le montage de machines industrielles sur une base en béton a pour effet substantiel d’abaisser le centre de gravité de l’assemblage complet. Cela ajoute de la stabilité fournie avec l’extension de la largeur de la base, mais a également pour effet de réduire la probabilité d’un mouvement de renversement. Une section typique à travers une telle installation est illustrée sur fig.5.



Fig. 5: Machine avec bloc de fondation de section T avec effet sur la position du centre de gravité.

3. 3. Pour donner une distribution de charge uniformément répartie.

Souvent, les machines industrielles sont beaucoup plus lourdes à une extrémité qu’à l’autre. Cela signifie que, si elles sont montées directement sur des supports antivibratoires, des adaptations très différentes sont nécessaires aux extrémités opposées de l’équipement pour faire face à la répartition inégale du poids. Si la machine est posée sur un bloc de béton, la répartition du poids sera plus uniforme et, à condition que le bloc soit assez lourd, il pourra permettre d’utiliser un montage symétrique. La figure 6&7 illustre un exemple où non seulement une répartition uniforme de la charge sur les supports antivibratoires est réalisée, mais aussi un meilleur concept de soutien de la tuyauterie.

Fig. 6: Pompe avec le coude étendu au système masse inertie.	Fig. 7: Si l’inertie du béton est importante, même si le coude est à une extrémité, la stabilité n’est pas compromise. Illustration de 2 AMC 500+Sylomer® sous le bloc d’inertie en béton pour le système HVAC d’un centre commercial en France.

4. 4. Minimiser l’effet des forces extérieures.

Bien que l’utilisation d’un système masse inertie n’améliore pas la transmission pour une flèche statique donnée, cela signifie qu’un isolateur de vibration beaucoup plus rigide devra être utilisé pour cette même flèche statique, c’est-à-dire que si la masse de l’installation est doublée, la rigidité des supports antivibratoires doit également être doublée. Cela signifie que l’équipement sera beaucoup moins sensible aux effets des forces externes telles que la pression dynamique du ventilateur, et des couples transitoires lors des changements de vitesse ou de charge.



Fig. 8: Installation d’un groupe électrogène sur supports FZH+Sylomer® encastrés dans une dalle béton sur le toit d’un bâtiment. Illustration du siège de la banque BBVA à Lima, Perou.

5. 5. Apporter de la rigidité.

Un système masse inertie peut être utilisé pour fournir une rigidité à l’équipement assemblé de la même manière qu’un châssis en acier est utilisée. Cela conduit aussi à une réduction de l’usure.

6. 6. Réduire les problèmes dus aux modes couplés.

Le plus élevé des deux mouvements couplés de balancement pour un objet d’équipement de grande taille peut se produire à une fréquence de deux à trois fois la fréquence propre verticale. Cela peut conduire à des problèmes de résonance. L’ajout d’un système masse inertie a pour effet d’abaisser la fréquence naturelle de balancement qui permet d’éviter ce problème.



Fig. 9: Installation de machines à laver sur un bloc de béton utilisant du Sylomer® SR-11 en 37mm d’épaisseur.

Afin d’éviter les problèmes de modes couplés, la machine peut être installée sur un bloc de béton armé. Dans ce cas, le centre de gravité du système est abaissé vers le plan d’appui du support antivibratoire et de cette façon les modes de balancement sont découplés, et des mouvements importants peuvent être évités.

Fig 10, montre un exemple d’un grand compresseur à piston bicylindre installé à l’aide de ce système masse inertie. Cela évite le mouvement en marche des tuyaux raccordés sur les cylindres inclinés.

Afin de modéliser ce système AMC-MECANOCAUCHO les ingénieurs applications peuvent aider en réalisant un modèle mathématique du système à l’aide de logiciels de calcul multi corps comme indiqué sur l’article Isolation-vibratoire-machines-industrielles.

Formulaire de contact pour être en relation avec nos ingénieurs applications AMC MECANOCAUCHO.



Fig. 10: Installation de compresseur à pistons sur un système masse inertie en marche.

7. 7. Minimiser les effets des erreurs dans les positions estimées du centre de gravité de l’équipement.

Lorsque les supports antivibratoires sont sélectionnés, il est nécessaire de calculer la charge totale sur chaque appui afin que le support antivibratoire approprié puisse être choisi. Les positions estimées des centres de gravité de chaque élément doivent être prises en compte avant que l’équipement soit disponible. Si ces informations sont inexactes, les charges estimées peuvent être considérablement différentes de celles réelles. Cela peut conduire à des supports antivibratoires utilisés en étant « grossièrement » sous ou surchargé, ou à un équipement posé avec une inclinaison inacceptable. Ce dernier problème devient de plus en plus probable à mesure que les supports antivibratoires sont utilisés avec des flèches statiques élevées. Si un système masse inertie en béton est utilisée, le centre de gravité de cette base est normalement connu et précis et, si la masse du système masse inertie est comparable à la masse du reste de l’équipement, cela signifie que, même si les informations relatives à l’équipement ne sont pas exactes, les inexactitudes possibles dans l’estimation du centre de gravité final sont faibles. Cela réduit les erreurs possibles de chargement des supports antivibratoires et réduit la probabilité d’une installation inclinée. La probabilité d’une installation inclinée est également encore réduite car des ressorts plus rigides seront utilisés pour supporter le poids supplémentaire de la base en béton.



Fig. 11: Installation d’une surface pleine Sylomer SR-11-25. Le béton sera coulé de sorte que plusieurs machines HVAC puissent reposer sur le système masse inertie. L’application est sur le toit d’un centre commercial.

8. 8. Agir comme une barrière acoustique locale.

Lorsqu’un équipement très bruyant est monté directement sur le sol d’une salle d’équipement, le sol immédiatement sous l’équipement peut être soumis à des niveaux de pression sonore très élevés à proximité immédiate de l’équipement. Cette zone locale où le sol est exposé à ces niveaux élevés peut causer des problèmes de transmission de bruit dans la pièce ci-dessous. Un système masse inertie en béton peut agir comme une barrière efficace, protégeant les zones vulnérables du sol.

Mesures intéressantes à adopter lorsque les systèmes masse inertie ne peuvent pas être utilisées.

1. 1. L’installation de supports équidistant du centre de gravité et, si possible, sur les points où la vibration la plus basse est ressentie. (Nœuds).

La position du support antivibratoire détermine les modes de vibration de l’ensemble suspendu. Une répartition uniforme de la charge sur tous les supports antivibratoires est conseillée. Un moyen facile de l’obtenir est d’installer les supports antivibratoires équidistant du centre de gravité de l’équipement suspendu. La fig.11 suivante montre la position du CDG d’une machine avec la position a et b des supports par rapport au centre de gravité. Atteindre une distance égale entre a et b permettra d’atteindre cet objectif.

Fig. 11: Les supports équidistants du centre de gravité sont atteints lorsque a=b.

Les supports antivibratoires installés à la hauteur du Centre de gravité (dans les moteurs, le vilebrequin peut être un indicateur de ce point) fournissent des suspensions plus stables et évitent la sur contrainte de l’ensemble suspendu, en particulier dans les applications mobiles.

Si les supports antivibratoires sont positionnés aux points où l’amplitude des vibrations est la plus faible (nœuds), ils seront soumis à la force vibratoire la plus basse, ce qui conduit à une isolation optimisée des vibrations.

Fig. 12: Nœuds exprimés en rectangles rouges sur un moteur diesel.

1. 2. Utilisation de supports antivibratoires avec des dispositifs d’amortissement élevé (dissipation énergétique).

Lorsque la masse / bloc de béton ne peut pas être installé, l’alternative peut être d’utiliser des supports qui intègrent un système d’amortissement élevé. L’utilisation d’un amortissement supplémentaire permet des solutions stables. La dissipation énergétique est souvent obtenue par le transfert d’un liquide visqueux d’une chambre à l’autre, comme indiqué sur la vidéo ci-dessous.

Fig. 13: Vidéo explicative du processus de dissipation énergétique à l’aide du support Vibrabsorber+Sylomer Antisismique Visco monté sous un banc d’essai dynamique.

AMC-MECANOCAUCHO produit une grande variété de supports antivibratoires qui utilisent des systèmes hydrauliques pour permettre un amortissement supplémentaire. Ces supports antivibratoires peuvent utiliser le ressort + Sylomer ou le caoutchouc. Leurs capacités de charge maximale vont de 20Kg (44lbs) à 50 tonnes (112.000Lbs). Leurs systèmes d’amortissement peuvent être ajusté avec la viscosité du fluide et par les orifices où le liquide doit s’écouler. Dans le cas du support Vibrabsorber+Sylomer Visco, ils intègrent un système d’amortissement réglable « MAX-MED-MIN », qui régule le passage du débit de liquide visqueux. Plus d’informations cliquer ici.

Fig. 14: Vibrabsorber+Sylomer Antisismique Visco.

Fig. 14: Vibrabsorber+Sylomer Visco intègre un dispositif d’amortissement réglable et un dispositif de déplacement limité comme indiqué sur ce lien.

Fig. 15: AMC-MECANOCAUCHO Support hydraulique.

Fig. 16: AMC-MECANOCAUCHO Cônes hydraulic.

Sur la vidéo ci-dessous, une presse d’estampage est installée sans système masse inertie en béton. La vidéo de gauche montre la presse installée sans système d’amortissement. La vidéo de droite montre le support Vibrabsorber+Sylomer Antisismique Visco. La dissipation énergétique produite à l’intérieur de la chambre offre un environnement plus stable et plus sûr pour le travailleur.

Fig. 17: RESSORTS AMC-MECANOCAUCHO ANTISISMIQUE VIBRABSORBER+SYLOMER VISCO sont des supports antivibratoires qui intègrent un dispositif de dissipation d’énergie. Ce dispositif fournit l’amortissement aux machines excentriques qui exige une stabilisation rapide pour le bon fonctionnement.

Les fig. 18 et 19, montre comment les supports hydrauliques peuvent être utilisées sur des moteurs 3 cylindres. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque les supports sont équidistants du centre de gravité et à la hauteur du vilebrequin (ou centre de gravité).

Fig. 18: Support hydraulique d’AMC-MECANOCAUCHO supportant un moteur 3 cylindres.

Fig. 19: Support hydraulique AMC-MECANOCAUCHO supportant un moteur 3 cylindres.

1. 3. Utilisation de supports antivibratoires avec déplacement limité à l’aide de butées.

Les supports antivibratoires peuvent être équipés de différentes plages de fonctionnement élastique. Une plage de charge linéaire fournit la rigidité élastique requise pour l’isolation des vibrations de la machine. Dans le cas où des forces de traction ou de compression élevées se produisent, l’architecture de ces supports offre une plage de rigidité supplémentaire. Cela est réalisé avec des pièces métalliques qui entrent en contact avec une section de caoutchouc agissant comme une butée.

Fig. 20: Courbe d’élasticité d’un support AMC-MECANOCAUCHO CB.

Fig. 21: Section transversale d’un support CB 76, où l’architecture interne est présentée.

La plage de rigidité linéaire est obtenue lorsque le caoutchouc est libre remplissant les zones creuses du support antivibratoire. La figure 22 montre un calcul FEM du processus de chargement d’un support CB AMC-MECANOCAUCHO.

Fig. 22: Processus de chargement du support CB AMC-MECANOCAUCHO.

1. 4. Utilisation de stabilisateurs sur les points d’amplitude les plus élevés de l’élément suspendu.

L’installation de stabilisateurs sur les points d’amplitude les plus élevés peut être utilisée, néanmoins une attention particulière doit être prise de sorte que ce point de transmission ne génère pas de vibration excessive aux autres supports adjacents (châssis). La pièce ne doit fonctionner que lorsque la machine est exposée à des chocs, gardant la rigidité la plus basse possible lorsque la machine fonctionne normalement. Fig. 23 montre un groupe électrogène mobile installé avec un support CB agissant comme une butée multiaxiale, sur le point où la mobilité la plus élevée est enregistrée.

Fig. 23: Des groupes électrogènes avec une mobilité extrême utilisant des supports CB comme stabilisateurs multiaxiaux

AMC MECANOCAUCHO fabrique des supports antivibratoires et dispose d’une équipe d’ingénieurs application pour répondre à vos besoins d’installation, alors n’hésitez pas à contacter notre department technique si vous avez besoin d’aide sur ce sujet.