Glossaire de l’isolation vibratoire

De la fréquence propre à la transmissibilité : nous expliquons ici les principaux termes techniques liés aux tapis antivibratiles, aux supports élastiques et au bruit solidien – de façon brève, concrète et avec des renvois vers des pages détaillées. Les exemples chiffrés sont des valeurs indicatives simplifiées ; le dimensionnement définitif est réalisé pour chaque projet.

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A

Amortissement

L’amortissement est la transformation de l’énergie vibratoire en chaleur, par frottement interne dans le cas des élastomères. Il limite l’amplification des vibrations à la résonance, par exemple lors du démarrage d’une machine. Dans la zone d’isolation, un amortissement plus élevé réduit légèrement l’efficacité. On le caractérise souvent par le facteur de perte ; à ne pas confondre avec l’isolation vibratoire, qui interrompt le chemin de transmission.

B

Bruit aérien

Le bruit aérien est le son qui se propage dans l’air et que l’on entend directement. Un tapis antivibratile ne le réduit pas directement, seulement la part de bruit solidien. Contre le bruit aérien rayonné directement, on utilise des encoffrements ou des capotages acoustiques.

Bruit solidien

Le bruit solidien est le son qui se propage dans les corps solides – massifs, planchers, murs ou tuyauteries. Il est souvent rayonné ailleurs sous forme de bruit aérien audible, par exemple un bourdonnement dans les pièces voisines. Les tapis antivibratiles interrompent le chemin du bruit solidien entre la machine et l’ouvrage.

C

Classe de charge

Les classes de charge classent les matériaux élastiques selon leur charge statique permanente admissible. Nos tapis en granulés de caoutchouc sont répartis en classes G1 (jusqu’à 0,02 N/mm²) à G8 (jusqu’à 1,50 N/mm²) ; les élastomères PUR couvrent environ 0,002 à 2,5 N/mm². La classe adaptée découle de la pression surfacique. Toutes les classes figurent dans Matériaux & caractéristiques techniques.

Courbe charge-déflexion

La courbe charge-déflexion montre la relation entre la charge et la déflexion statique d’un appui. Avec une courbe linéaire, la déflexion augmente proportionnellement à la charge ; avec une courbe progressive, l’appui se rigidifie à mesure que la charge augmente. Une courbe progressive, comme celle de nos tapis en granulés de caoutchouc, maintient la fréquence propre quasi constante sur une large plage de charge. Les courbes figurent dans la fiche technique de chaque type de produit.

D

Déflexion statique

La déflexion statique (ou écrasement) est la compression d’un appui sous la charge statique de la machine. Plus la déflexion est grande, plus la fréquence propre du support est basse. Elle dépend de la pression surfacique, du matériau, de l’épaisseur et du nombre de couches, et se lit sur la courbe charge-déflexion de la fiche technique.

Déformation rémanente après compression

La déformation rémanente après compression (DRC) indique quelle part d’une compression subsiste après décharge. Elle est mesurée selon ISO 815 sous une déformation, une température et une durée définies et exprimée en pourcentage. Une valeur faible est le signe d’une bonne capacité de reprise et d’un bon comportement à long terme. Voir aussi fluage et Normes & réglementation.

Dureté Shore

La dureté Shore (Shore A le plus souvent pour les élastomères) décrit la résistance à la pénétration d’un pénétrateur normalisé selon ISO 7619. C’est une caractéristique utile du matériau, mais elle ne suffit pas au dimensionnement. Ce qui compte, c’est la courbe charge-déflexion de l’appui, qui dépend aussi de la forme, de l’épaisseur et de la charge. Plus d’informations dans Matériaux & caractéristiques techniques.

F

Facteur de perte

Le facteur de perte (souvent noté d ou tan δ) mesure l’amortissement d’un matériau : le rapport entre l’énergie transformée en chaleur à chaque cycle et l’énergie élastique emmagasinée. Les élastomères ont un facteur de perte nettement plus élevé que les ressorts acier. Cette valeur dépend du matériau, de la fréquence et de la température et figure – si elle est indiquée – dans la fiche technique.

Fluage

Le fluage désigne l’augmentation lente de la déformation d’un matériau sous charge constante. Pour les élastomères, une grande partie se produit peu après la mise en charge ; il en résulte un tassement de la machine. C’est la courbe de fluage du matériau, dans la fiche technique, qui fait foi. Voir aussi déformation rémanente après compression et Matériaux & caractéristiques techniques.

Fréquence d’excitation

La fréquence d’excitation est la fréquence de l’effort qu’une machine transmet à son support. Pour les machines tournantes, on a simplement : vitesse en tr/min ÷ 60 = fréquence en Hz (p. ex. 1 500 tr/min → 25 Hz). Les transformateurs bourdonnent surtout au double de la fréquence du réseau, soit 100 Hz sur un réseau 50 Hz. Avec la fréquence propre, elle donne le rapport de fréquences.

Fréquence propre

La fréquence propre f₀ est la fréquence à laquelle un système monté sur support élastique vibre librement après une impulsion. Elle dépend de la masse et de la raideur du support et peut être estimée simplement à partir de la déflexion statique : f₀ ≈ 15,76 / √(déflexion en mm) Hz. Pour une isolation efficace, elle doit être nettement inférieure à la fréquence d’excitation. Vous pouvez l’estimer avec notre calculateur d’isolation.

I

Isolation à la source

L’isolation à la source (ou isolation active) consiste à monter la source de vibrations – par exemple une pompe, un compresseur ou une presse – sur support élastique, afin que le moins de vibrations possible atteigne le massif et le bâtiment. Son pendant est l’isolation du récepteur. Les informations nécessaires au dimensionnement sont décrites dans la NF EN 1299 (voir Normes & réglementation).

Isolation du récepteur

L’isolation du récepteur (ou isolation passive) protège un appareil sensible contre les vibrations de son environnement, par exemple un microscope, une balance ou une machine de mesure. Son pendant est l’isolation à la source. Les bases physiques sont identiques ; les fréquences perturbatrices proviennent ici du bâtiment, du trafic ou des machines voisines. Voir Laboratoires & recherche.

M

Massif d’inertie

Un massif d’inertie est un bloc ou un châssis lourd (généralement en béton ou en acier) placé entre la machine et le support élastique. Il augmente la masse suspendue, abaisse le centre de gravité, répartit uniformément la charge et réduit les mouvements de la machine. On l’utilise p. ex. pour les pompes, les compresseurs et les machines à centre de gravité élevé afin de limiter les modes de basculement. Voir Pompes & compresseurs.

Mode de basculement

Les modes de basculement sont des mouvements de rotation ou d’oscillation d’une machine montée sur support élastique autour d’un axe horizontal. Ils apparaissent surtout lorsque le centre de gravité n’est pas centré au-dessus des appuis ou qu’il est très haut. On y remédie par une disposition des appuis adaptée au centre de gravité et, le cas échéant, par un massif d’inertie. Plus d’informations dans le guide Pourquoi un tapis antivibratile est inefficace.

P

Perte d’insertion

La perte d’insertion indique en décibels de combien un élément élastique réduit la vibration transmise par rapport à une implantation rigide. De façon simplifiée : dB = 20 · log₁₀(1/T), avec la transmissibilité T. Un taux d’isolation de 90 % correspond ainsi à environ 20 dB, 99 % à environ 40 dB.

Pont phonique

Un pont phonique (ou pont vibratoire) est une liaison rigide qui contourne le support élastique – par exemple une tuyauterie rigide, un chemin de câbles, un vissage sans douille élastique ou du mortier en bordure du tapis. Le bruit solidien passe alors à côté de l’appui et pénètre dans l’ouvrage. Un seul pont phonique peut déjà nettement dégrader l’efficacité d’un tapis.

Pression surfacique

La pression surfacique est la charge par unité de surface chargée : poids [kg] × 9,81 ÷ surface [mm²] = pression surfacique [N/mm²]. Elle détermine la classe de charge adaptée. Trop faible, le tapis reste trop rigide ; trop élevée, il y a risque de déflexion et de tassement excessifs. Vous pouvez la calculer avec notre calculateur d’isolation.

R

Raideur dynamique

La raideur dynamique est la raideur d’un élément élastique sous charge vibratoire. Pour les élastomères, elle est en général supérieure à la raideur statique et dépend de la fréquence, de l’amplitude et de la précharge. C’est pourquoi la fréquence propre réelle est généralement un peu plus élevée que celle calculée à partir de la déflexion statique. Elle se mesure p. ex. selon ISO 10846.

Rapport de fréquences

Le rapport de fréquences η est le quotient de la fréquence d’excitation par la fréquence propre (η = f_exc / f₀). L’isolation n’apparaît qu’à partir de η > √2 ≈ 1,41 ; en dessous, les vibrations sont transmises, voire amplifiées. En pratique, on vise un rapport d’au moins 3 environ.

Résonance

La résonance se produit lorsque la fréquence d’excitation coïncide avec la fréquence propre du support (rapport de fréquences η ≈ 1). Les vibrations sont alors fortement amplifiées – limitées seulement par l’amortissement. Les machines qui traversent la zone de résonance au démarrage et à l’arrêt doivent la franchir rapidement.

S

Système masse-ressort

Un système masse-ressort est le modèle le plus simple d’un support élastique : une masse (machine ou massif) repose sur un ressort (tapis, patin ou élément à ressort). La masse et la raideur déterminent la fréquence propre. En ferroviaire, le terme désigne aussi une voie dans laquelle une lourde dalle ou auge en béton repose sur des appuis élastiques – voir Ferroviaire & transport.

T

Taux d’isolation

Le taux d’isolation indique la part de l’excitation vibratoire qui n’est pas transmise au support. Sans amortissement, on a simplement : taux d’isolation = 1 − 1/(η² − 1), avec le rapport de fréquences η. Pour η = 3, cela donne par le calcul environ 88 % (exemple simplifié, valeur indicative). Il est égal à 1 moins la transmissibilité.

Transmissibilité

La transmissibilité T est le rapport entre l’amplitude vibratoire transmise et l’amplitude introduite. Sans amortissement, on a simplement T = 1/(η² − 1) pour η > √2. T > 1 signifie amplification, T < 1 isolation. Le taux d’isolation vaut 1 − T ; exprimée en décibels, on obtient la perte d’insertion.

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