Pour les vibrations basse fréquence, commencez par la fréquence d’excitation significative la plus basse, puis revenez à la fréquence naturelle et à la déviation statique requises.

En règle générale, l'isolement commence lorsque le rapport de fréquence dépasse √2. Pour les machines où l’espace et les mouvements autorisés le permettent, un rapport d’environ 3 à 4 constitue un point de départ plus utile pour la sélection.

Commencez par la fréquence de fonctionnement

Le rapport de fréquence est :

r = f / fn

où f est la fréquence d'excitation et fn est la fréquence propre chargée du système d'isolation.

Pour les machines tournantes, RPM fournit une première estimation rapide :

f = tr/min / 60

Une machine tournant à 1 200 tr/min a donc une fréquence de rotation fondamentale de :

1 200 / 60 = 20 Hz

Ceci n'est qu'un point de départ. Les pompes, compresseurs, générateurs et équipements mobiles peuvent également produire des harmoniques, des résonances structurelles et des vibrations à partir des composants connectés. Si des données de vibrations mesurées sont disponibles, utilisez les fréquences dominantes de ces données plutôt que le régime seul.

À proximité de la fréquence naturelle du système, les vibrations transmises peuvent augmenter. Une isolation efficace ne commence qu'une fois que le système dépasse la région de résonance.

Quelle est la déflexion statique requise ?

Pour un système d’isolation linéaire vertical idéalisé, la fréquence propre et la déflexion statique sont liées par :

d = g / (4π²fn²)

Pour des estimations techniques rapides :

d (mm) ≈ 248 / fn²

Ce tableau explique l'une des limites pratiques de l'isolation basse fréquence.

Abaisser la fréquence naturelle cible de 5 Hz à 3 Hz ne nécessite pas un peu plus de mouvement. La déflexion statique augmente d'environ 10 mm à 28 mm.

Ce déplacement supplémentaire doit exister quelque part dans l'installation.

Avant de choisir un support plus souple, vérifiez le jeu disponible, le mouvement du câble, les connexions de tuyaux flexibles et le déplacement autorisé de l'équipement.

Exemple : Générateur de 400 kg à 1 200 tr/min

Considérons un groupe électrogène de 400 kg soutenu par quatre points d'isolation et fonctionnant à 1 200 tr/min.

Sa fréquence de rotation fondamentale est :

1 200 / 60 = 20 Hz

Supposons que l'objectif de conception initial soit une fréquence propre de 5 Hz :

r = 20 / 5 = 4

La flèche statique correspondante est :

d ≈ 248 / 5² ≈ 9,9 mm

Si le centre de gravité est approximativement centré, la charge statique nominale est :

400 / 4 = 100 kg par monture

La première exigence de dépistage est donc plus spécifique que la simple recherche d'un isolateur de vibrations d'une capacité supérieure à 100 kg.

Un isolateur candidat doit atteindre approximativement la déviation de travail requise autour du point de charge réel de 100 kg, tout en conservant une course suffisante pour un mouvement dynamique.

Si le moteur est concentré vers une extrémité du patin, les quatre charges de montage peuvent ne pas être égales. Les charges de coin doivent ensuite être calculées à partir du centre de gravité réel avant de sélectionner la rigidité du support.

Cela est important car un isolateur sous-chargé et un isolateur surchargé peuvent fonctionner à des fréquences naturelles efficaces différentes, même s'il s'agit du même modèle.

Vérifiez la rigidité dynamique, l'amortissement et le fluage

Trois valeurs de la fiche technique méritent une attention particulière dans les applications basse fréquence.

Rapport de rigidité dynamique/statique : la rigidité statique peut ne pas représenter avec précision la rigidité observée lors des vibrations. Une rigidité dynamique plus élevée déplace la fréquence naturelle réelle vers le haut. Lorsqu'elles sont disponibles, utilisez les données de rigidité dynamique mesurées à proximité de la charge de travail et de la fréquence de fonctionnement attendues.

Amortissement : un amortissement plus important réduit l'amplification proche de la résonance, ce qui est utile lorsque les machines à vitesse variable traversent la résonance pendant le démarrage ou l'arrêt. Cependant, un amortissement plus élevé ne signifie pas automatiquement une meilleure isolation à chaque fréquence.

Fluage : les supports en élastomère peuvent modifier la déflexion sous une charge et une exposition à la température soutenues. Cela est important lorsque l’alignement de l’équipement et la fréquence naturelle à long terme doivent rester stables.

Ces paramètres deviennent plus importants à mesure que la fréquence d'excitation se rapproche de la plage pratique inférieure d'un système d'isolation passive.

Caoutchouc, ressort en acier ou câble métallique ?

La fréquence propre la plus basse n’est pas le seul critère de sélection.

Un ressort en acier constitue souvent le choix le plus pratique lorsque la seule exigence principale est une fréquence propre très basse.

Un isolateur de vibrations à câble métallique est plus pertinent lorsque les vibrations sont combinées à des chocs, des charges de transport, des mouvements transitoires importants ou des conditions environnementales exigeantes.

La distinction est importante car la sélection par type de produit avant de calculer la fréquence propre requise peut conduire à un mauvais montage.

Quand devenir plus doux cesse de fonctionner

Un calcul rapide peut également montrer quand une isolation passive conventionnelle est irréaliste.

Supposons que la fréquence d'excitation dominante soit de seulement 2 Hz et que l'objectif de conception soit :

r = 4

La fréquence propre requise devient :

fn = 2 / 4 = 0,5 Hz

En utilisant la même relation statique-déformation :

d ≈ 248 / 0,5² ≈ 992 mm

Une déviation statique de près d’un mètre n’est pas pratique pour les machines industrielles ordinaires.

À ce stade, il est peu probable que le test de supports compacts de plus en plus souples résolve le problème. L'investigation technique doit se faire en amont : vérifier la source de vibration, la fondation, le chemin de transmission structurel, la base d'inertie ou l'architecture globale d'isolation.

Ce calcul doit être effectué avant de sélectionner un produit.

Une séquence de sélection pratique à basse fréquence

Pour une sélection préliminaire, utilisez cet ordre :

1. Identifiez la fréquence d’excitation significative la plus basse.

Utiliser les données de vibrations mesurées lorsque cela est possible ; sinon, commencez par RPM et les fréquences de forçage connues.

2. Définissez une fréquence naturelle cible réaliste.

Vérifiez le rapport de fréquence résultant plutôt que de supposer qu'un support souple isolera la machine.

3. Calculez la flèche statique requise.

Confirmez que l’équipement et l’installation peuvent physiquement s’adapter au mouvement.

4. Calculez la charge à chaque point de montage.

Utilisez les informations réelles sur le centre de gravité lorsque la répartition de la charge est inégale.

5. Comparez la charge et la déflexion requises avec les données de performances de l'isolateur.

Vérifiez ensuite la rigidité dynamique, l'amortissement, les exigences en matière de chocs et les conditions environnementales.

Cette séquence élimine de nombreux supports inappropriés avant le début des tests du prototype.

Besoin d’un contrôle d’isolement préliminaire ?

Pour une vérification technique initiale, indiquez le poids de l'équipement, la disposition du point de montage, le régime de fonctionnement ou la fréquence de vibration mesurée, le mouvement autorisé et l'état des chocs.

À partir de ces valeurs, la charge par point de montage, la fréquence propre cible et la déflexion statique requise peuvent être estimées avant qu'un modèle d'isolateur spécifique ne soit évalué.