Présentation
Auteur(s)
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Bernard GARNIER : Chef du Service Projets à la société MÉTRAVIB RDS
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La suspension élastique des machines pour réduire la transmission des vibrations indésirables à leur environnement est devenue une pratique courante, tout comme le montage souple des systèmes fragiles ou sensibles aux vibrations afin de mieux les protéger. La mise en œuvre de ces dispositifs pourrait sembler assez simple, dès lors qu’on suit bien les indications des constructeurs ; et pourtant nombreux sont les cas qui requièrent une attention particulière pour éviter des résultats malencontreux, allant jusqu’à des usures ou des ruptures prématurées.
Pour résumer les facteurs qui conduisent à ce regain d’attention lors du choix d’une isolation antivibratoire ou antichoc, on citera en particulier :
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la volonté d’alléger et de réduire la taille des machines tout en accroissant leur puissance, ce qui amène les constructeurs à choisir des vitesses de rotation plus rapides, des carters et des arbres moins rigides, des bâtis moins surdimensionnés ;
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la volonté de décliner des gammes standardisées de moteurs, de boîtes et de transmissions, d’accouplements, de génératrices, de pompes, etc., ce qui multiplie les possibilités de combinaisons lors d’une mise en groupe sans que le constructeur ait pu toutes les valider sur le plan dynamique et vibratoire, d’où des configurations parfois délicates à opérer ;
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une volonté de modularité et de souplesse d’aménagement des ateliers de production, ce qui va amener les utilisateurs à implanter des instruments de contrôle ou des bureaux au plus près de certaines machines, donc à contrôler et réduire davantage les sollicitations vibro-acoustiques qu’elles génèrent, ou à minimiser l’interférence de diverses unités de production autrefois disjointes ;
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une préoccupation d’ergonomie et de protection des travailleurs, ce qui, après avoir imposé le port de protections individuelles ressenti souvent comme inconfortable, impose maintenant de spécifier des niveaux acoustiques ambiants dans les ateliers directement acceptables sans pour autant que des systèmes trop complexes de capotages et de mise en cabines ne gênent les flux de production ni les interventions de maintenance.
Une isolation antivibratoire bien conduite peut répondre à tout cela, moyennant l’application attentive des concepts et méthodes détaillés et illustrés dans le présent article et dans l’article , qui abordent successivement :
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Définitions et principes physiques ;
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Solutions technologiques et industrielles.
DOI (Digital Object Identifier)
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1. Sources, transferts et récepteurs vibro-acoustiques
D’une manière générale, notre environnement peut être décrit en termes de sources de bruit et de vibrations, de voies de transfert au sein des structures et milieux les plus variés, et de récepteurs présentant une sensibilité à leur ambiance vibro-acoustique.
Les sources sont, pour la plupart, des machines opérant une transformation d’énergie (électrique, thermique, pétrolière) en travail mécanique (mouvements alternatifs, rotation, élévation de pression d’un fluide, usinage ou formage d’un matériau, etc.). Les machines sont le siège de forces internes et de réactions inertielles qui ne peuvent pas être totalement compensées par construction et provoquent aussi des déformations de leur enveloppe (carter d’un moteur thermique, par exemple) ; de ce fait, elles génèrent des vibrations en tout point d’attache fixe (pattes de fixation des carters, brides de tuyauteries, etc.) ou mobile (brides des arbres tournants), et des fluctuations de vitesse et de pression tant à l’air environnant qu’aux fluides qui les traversent (liquide pompé, fluide de refroidissement, etc.). Le fait que statiquement l’essentiel de la fixation de la machine soit assuré par ses pieds n’empêche pas que, sur le plan de la transmission des vibrations et du bruit, toutes ces autres liaisons doivent être également considérées.
Les voies de transfert sont constituées par les structures de toute nature qui environnent la ou les sources, y compris l’air qui les entoure, les réseaux fluides et les connections électriques. Il est utile de distinguer les voies solidiennes (propagation de vibrations) des voies acoustiques (propagation de fluctuations de pression), tout en étant conscients de leurs nombreuses possibilités de couplage : il n’est que rarement possible de pouvoir analyser séparément d’un bout à l’autre du problème les diverses voies de propagation.
Les récepteurs sont constitués souvent par l’homme, qui exprime une gêne face aux bruits et aux vibrations, mais aussi par tout système capable d’être influencé par eux (capteur qui va convertir bruits et vibrations en signaux électriques, mais aussi système optique qui va subir un flou, système électromagnétique qui va subir un parasite, etc.).
La figure 1 a présente un exemple typique ; on remarque que la machine est reliée à son environnement par un certain nombre de liens mécaniques (les pieds,...
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