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Auteur(s)
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Henri BLANC : Ingénieur des arts et métiers - Docteur-ingénieur agrégé en mécanique - Professeur à l’ENSAM Bordeaux
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Lire l’articleINTRODUCTION
Entraînées par un groupe moteur, les lignes d’arbres transmettent une puissance vers les éléments récepteurs en adaptant en général la vitesse de rotation. Ce transfert d’énergie doit s’effectuer avec un minimum de perte en ligne, mais aussi avec une sécurité de fonctionnement et une durée de vie acceptables. Les phénomènes dynamiques y jouent en général un rôle essentiel étant entendu que tout système réel déformable est susceptible de vibrer sous l’influence d’excitations périodiques ou, à cause de phénomènes d’inertie lors du passage d’un point de fonctionnement établi à un autre. Ce rôle a tendance à prendre de l’ampleur car, très souvent, dans les conceptions modernes, la nécessité d’augmenter la puissance massique de l’installation, se traduit par une diminution des masses mises en mouvement couplée à une augmentation des vitesses de rotation.
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Différents régimes de travail des rotors
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2. Étude des vibrations de torsion
L’objet de cet article est l’étude des vibrations de torsion considérées isolément, c’est-à-dire en supposant qu’elles sont découplées vis-à-vis des vibrations axiales et transversales. Les objets industriels étudiés sont les rotors et leurs liaisons dites « rotor-rotor » ou «rotor-bâti » composant la transmission de puissance d’une installation industrielle.
A partir d’une modélisation adaptée qui est décrite avec précision, on propose des analyses permettant d’éviter les situations potentiellement dangereuses qui sont usuellement posées par ce type de comportement dynamique. On décrit dans chaque cas les conditions d’apparition et les conséquences probables : par exemple, l’endommagement des engrenages ou des clavettes, le bruit induit dans la structure, la rupture par fatigue d’un rotor... Il sera alors possible de dégager des critères qui seront applicables tant au niveau des choix technolo-giques pour la conception préliminaire ou détaillée, que du diagnostic et de la réparation d’une transmission de puissance endommagée par ce type de vibration.
2.1 Types d’analyse à définir
On définit trois types d’analyse des vibrations de torsion des lignes d’arbres.
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Le premier étudie les vibrations libres et a pour objectif la détermination des premières pulsations propres – les plus petites – et des déformées modales associées. A partir de l’interprétation de ces résultats obtenus pour des exemples choisis d’installations, des solutions technologiques pertinentes sont décrites afin d’éviter les problèmes mis en évidence. Cette première analyse est le préalable incontournable à toute étude des vibrations de torsion et, dans certains cas, elle peut s’avérer suffisante.
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Dans la négative, il est possible de la compléter par le deuxième type d’analyse qui est l’étude des vibrations de torsion permanentes qui sont forcées par des excitations périodiques données. Dans ce cas, on calcule des amplitudes de déplacements et de contraintes en certains points choisis de chaque rotor.
Ces deux premières analyses supposent ensemble que les vibrations de torsion se concrétisent par des petits mouvements autour d’une position d’équilibre stable où chaque rotor composant la ligne d’arbre...
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