Comportement dynamique de rotors parallèles non symétriques liés par engrenage
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The research focuses on the dynamic behaviour of dissymmetrical rotors coupled by a gear under transient and steady state operation. A study performed on two simple models using the Rayleigh-Ritz method highlights the specific phenomena of such systems. Two kinds of flexion/torsion coupling are identified. There is a brief coupling when the natural bending and torsion frequencies are close, and a longer coup ling due to the presence of the gear. A finite element model and convenient numerical methods are then developed and tested on examples with analytical and/or known experimental solutions. A parametric study is made of the influence of the gear on the flexion/torsion coupling and the influence of the dissymmetry and of the angular location on the instabilities. The computer code developed is used to predict the dynamic behaviour of two vacuum pumps. The models are readjusted via experimental tests. The unbalanced response can be then computed under transient and steady state operation and a dynamic stability analysis is carried out. The simulation of the behaviour of the two pumps shows the influence of the supplementary bearing and of the angular location. This simulations permit to reach an "optimized" dynamic behaviour. The flexion/torsion coupling and the dissymmetry of the rotor are modelled. The stability analysis of the system is predicted, as is the unbalance transient and steady state response. A future study will take into account the torsion excitations due to the disks
Abstract FR:
Il s'agit de prévoir le comportement dynamique en régime permanent et transitoire de rotors non symétriques couplés par engrenage. Une étude sur deux modèles simples, utilisant la méthode de Rayleigh-Ritz, permet de mettre en évidence les phénomènes spécifiques à ce type de système. Deux formes de couplage flexion-torsion sont identifiées : un couplage "bref" susceptible d'apparaître lorsque les fréquences propres du système en flexion et en torsion sont proches, et un couplage étendu dû à la présence de l'engrenage. Un modèle éléments finis et des méthodes numériques adaptées sont ensuite développés. Des tests sont réalisés sur des exemples dont on connaît les résultats expérimentaux ou théoriques. Une étude paramétrique est présentée : influence de l'engrenage sur les couplages flexion-torsion, influence de la dissymétrie et du calage des disques sur les instabilités. Le logiciel développé est utilisé pour prévoir le comportement dynamique de deux pompes à vide. Les modèles sont recalés par rapport à des essais expérimentaux. Il est alors possible de prévoir la réponse à un balourd en régime stabilisé ou transitoire. Une étude de la stabilité est également effectuée. La simulation du comportement de deux pompes montre l'influence d'un palier supplémentaire ainsi que des modifications de calage angulaire des disques dissymétriques. Ces simulations permettent d'optimiser le comportement dynamique. Le couplage flexion-torsion ainsi que la dissymétrie des rotors sont modélisés. Le caractère stable ou instable du système est prévu. Il est possible de simuler le comportement dynamique sous balourd en régime permanent et transitoire. Dans une étape future, on prendra en compte les excitations en torsion dues aux compressions entre les disques.