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Rudloff Laurent

Etudes expérimentales de paliers aérostatiques hybrides et des paliers aérodynamiques à feuilles

fr

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Index

École doctorale :

  • SIMMEA - Sciences et ingénierie en matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique

UFR ou institut :

  • UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)

Secteur de recherche :

  • Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces

Section CNU :

  • Mécanique, génie mécanique, génie civil

Résumé

  • Français
  • English
 

Français

Etudes expérimentales de paliers aérostatiques hybrides et des paliers aérodynamiques à feuilles

Le travail présenté dans cette thèse est effectué sur deux bancs d'essais différents. Avec le premier banc d'essais, les caractéristiques dynamiques d'un palier aérostatique à air sont étudiées expérimentalement pour une configuration en rotor rigide. Le rotor est entraîné en rotation à 60 krpm par une turbine Pelton et monté horizontalement sur deux paliers aérostatiques identiques alimentés en air jusqu'à des pressions de 11 bar. La charge dynamique est appliquée soit par l'impact d'un marteau, soit par un balourd additionnel. Le banc d'essais permet la mesure de la pression et du débit d'alimentation des paliers, de la vitesse de rotation, la force d'impact, des déplacements dans les deux paliers, et de l'accélération des paliers. Ces données expérimentales et les équations du PFD appliquées au rotor permettent l'identification des coefficients dynamiques des paliers. Une validation de ces coefficients dynamiques expérimentaux est réalisée grâce à la réponse au balourd. La seconde partie, sur le second banc d'essais, présente les résultats d'une étude expérimentale des caractéristiques statiques et dynamiques d'un palier à feuilles de génération 1. Le banc d'essais est de type palier flottant, et peut atteindre des vitesses de 40 krpm. Deux modules différents sont utilisés pour mesurer les grandeurs de démarrage et les coefficients dynamiques. Avec le premier module, le banc d'essais peut mesurer les couples de démarrage. Dans sa seconde configuration, un module différent permet l'identification des coefficients dynamiques du palier à feuilles. Les coefficients de raideur et d'amortissement sont identifiés à partir des impédances complexes et permettent le calcul des fréquences propres. Les résultats expérimentaux montrent que les caractéristiques du palier testé ont une faible dépendance à la vitesse de rotation, mais varient avec la fréquence d'excitation.

    Rameau (langage normalisé) :
  • Paliers et coussinets
  • Identification
  • Rotors -- Vibrations
  • Analyse modale (ingénierie)

English

Experimental analysis of aerostatic hybrid bearing and of foil bearing

The thesis activities are made on two different test rigs. On the first test rig, the dynamic characteristics of a hybrid aerostatic bearing are experimentally investigated in a rigid rotor configuration. The rotor is driven up to 60 krpm by an impulse turbine and is horizontally mounted on two identical aerostatic bearings fed with are pressures up to 11 bar. Dynamic loads consist either of impacts provided by a hammer or of added unbalance masses. The test rig can measure the bearing feeding pressures and flow, the rotation speed, the impact force, the displacements of the two bearings and the bearing housing accelerations. This experimental information together with the equations of motion of the rotor enables the identification of the dynamic coefficients of the bearings. A validation of these coefficients is providing by the unbalanced response of the rotor. The second part, on the second test rig, presents the results of the experimental analysis of static and dynamic characteristics of a generation 1 foil bearing. The test rig is of floating bearing type, and can reach the speed of 40 krpm. Two different casings are used for start up and for measurement of dynamic coefficients. In its first configuration, the test rig is designed to measure the start up torque. In its second configuration, a different casing is used to measure the impedances of the foil bearing. Stiffness and damping coefficients are identified from the complex impedances and enable the calculation of natural frequencies. The experimental results show that the dynamic characteristics of the tested bearing have a weak dependence on the rotation speed but vary with the excitation frequency.

Notice

Diplôme :
Doctorat d'Université
Établissement de soutenance :
Université de Poitiers
UFR, institut ou école :
UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
Laboratoire :
institut P' - P' - Dpt Génie Mécanique et Systèmes Complexes
Domaine de recherche :
Génie mécanique, productique, transport
Directeur(s) de thèse :
Mihaï Arghir, Olivier Bonneau
Date de soutenance :
30 novembre 2011
Président du jury :
Jean Frene
Rapporteurs :
Fabrice Thouverez, Régis Dufour
Membres du jury :
Mihaï Arghir, Olivier Bonneau, Sébastien Guingo

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