Technologie/Fonctions mécaniques/Amortissement des vibrations

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Généralités

Les vibrations sont des phénomènes qui perturbent plus ou moins gravement le fonctionnement des machines ou des installations, tout en constituant souvent une nuisance pour l'environnement. Il convient donc autant que possible de les réduire à la source, puis d'éviter qu'elles se transmettent au-delà.

Dans de nombreux systèmes ou installations de mesure ou d'observation fine, la présence de vibrations est particulièrement néfaste, même sous forme de simples bruits. Dans le cas des applications optiques, comme par exemple la microscopie, les vibrations altèrent la qualité des images. Elles sont également très nuisibles lors de la fabrication des micro-circuits électroniques ou de l'enregistrement des données sur des disques magnétiques.

Les sources de vibrations

Elles sont extrêmement nombreuses. Les machines utilisées dans l'industrie ou les moyens de transport sont souvent mal équilibrées ou impossibles à équilibrer : moteurs thermiques, pompes, systèmes de manutention, etc. Ces diverses machines doivent d'abord être isolées de leur support au moyen de dispositifs amortisseurs appropriés. Dans le cas d'une pompe, par exemple, ces dispositifs interviennent pour assurer la fixation au sol mais aussi le raccordement aux tuyauteries qui permettent l'arrivée et le départ des fluides mis en mouvement. Certaines machines particulièrement bruyantes doivent en outre être placées dans des enceintes acoustiques ou dans des locaux spécialement étudiés.

La transmission des vibrations

On l'évite au niveau des structures par le choix de dispositions et de matériaux adaptés. Il existe également des systèmes de stabilisation « actifs » qui, grâce à des circuits électroniques très réactifs et fonctionnant en boucle fermée. Pour faire simple, disons pour l'instant que ces systèmes vont émettre des vibrations opposées à celles qu'il s'agit de combattre. Bien entendu, l'usage de telles méthodes peut se révéler fort coûteux.

L'isolation des équipements sensibles

Lorsqu'il est impossible d'agir efficacement sur l'environnement d'une machine ou d'un équipement sensible aux vibrations, alors cette machine ou cet équipement doit être protégé. Les méthodes sont les mêmes, l'équipement est isolé de son support par des éléments de liaison appropriés et si nécessaire, installé dans une enceinte acoustique.

Isolation passive

Elle consiste essentiellement à choisir des dispositifs qui, par leurs masses, leurs raideurs et leurs matériaux, contribuent efficacement à limiter la transmission des vibrations entre diverses machines (une pompe et un moteur par exemple) ou entre un équipement et son environnement. Dans la plupart des cas, on associe plusieurs techniques pour arriver au résultat souhaité.

Structures et tables pour montages de mesure ou d'expériences

Les structures en granit sont largement utilisées en raison de leur masse, de leur stabilité dimensionnelle et de leur aptitude à se laisser travailler pour obtenir des surfaces parfaitement planes et très résistantes à l'usure. Les capacités d'amortissement des vibrations offertes par ces tables sont relativement importantes, mais pas toujours suffisantes pour le bon fonctionnement de certaines applications optiques de très haute précision.

D'une manière générale, lorsque les structures présentent une raideur élevée, les positions relatives des composants qu'elles supportent sont peu affectées par les vibrations. Des structures composites constituées d'un nid d'abeilles en acier enserré entre deux plaques également en acier permettent de réaliser des tables très peu déformables mais beaucoup moins lourdes que leur équivalent massif en acier ou en granit.

La raideur statique des tables peut être facilement mesurée en étudiant les déformations produites par les différentes masses supportées. La raideur dynamique décrit les évolutions de la forme des tables lorsque celles-ci sont soumises à des forces extérieures rapidement variables ; elle varie en fonction de la fréquence d'excitation. On s'aperçoit vite que les déformations sont d'autant moins grandes que les fréquences d'excitation sont plus élevées, sauf bien entendu au voisinage des fréquences de résonance : celles-ci doivent donc être choisies aussi élevées que possible. La présence d'amortisseurs accordables, constitués de masselottes que l'on ajuste à la demande, est une bonne solution pour amortir les premières fréquences de résonance.

Images en attente

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  Geislinger Damper
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  STABIFLEX
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