Contribution à l’étude de l'influence du frottement rotor/stator sur le comportement dynamique des machines tournantes

par Olivier Ismeurt

Thèse de doctorat en Génie Mécanique

Sous la direction de Michel Lalanne.

Soutenue en 1995

à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec LMSt - Laboratoire de Mécanique des Structures, UMR 5514 (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Rotors
• Machines tournantes
• Friction

Résumé

L'étude menée concerne l'influence du frottement rotor/stator sur le comportement dynamique des machines tournantes. Elle a pour objectif la construction d'un modèle suffisamment général pour prendre en compte l'ensemble des comportements observables lors d'une interaction rotor/stator (roulement avec/sans glissement - RAG/RSG - et rebonds successifs). Le premier chapitre est consacré à la compréhension, à l'aide d'un modèle simple, des phénomènes intervenant lors de comportements permanents en RAG et RSG. Une modélisation générale de l'interface, adaptée à une simulation transitoire est proposée au chapitre 2 et appliquée au modèle simple. La méthode ainsi développée est étendue dans le chapitre 3 au cas d'une modélisation du rotor par éléments finis. L'application de la méthode modale aux équations de celui-ci permet de diminuer la taille des systèmes à résoudre. Un banc d'essai d'interaction, développé dans le cadre de cette étude, est présenté au chapitre 4. Enfin, dans le chapitre 5, les résultats théoriques sont comparés à deux séries de résultats expérimentaux, l'une, issue de la littérature, montrant l'existence de multistabilités en RAG et RSG, l'autre, obtenue sur le banc d'essai développé, concernant un comportement avec rebonds successifs entre rotor et stator.

Titre traduit

= Contribution to the study of the friction rotor/stator influence on the dynamic behavior of rotating machinery.

Résumé

This study concerns the influence of the friction rotor/stator on the dynamic behavior of rotating machinery. The aims is to obtain a general model which can be used for the different situations observed wen rotor and stator are in contact (rolling and/without sliding - RAS/RWS - and successive bouncings), the first chapter is devoted to the understanding, through a simple model, of the phenomena observed during steady state behavior. A general model of the "contact" adapted to transient behavior is proposed chapter II and applied to the simple model. This method is extended chapter III to the modeling of rotors using finite elements. A modal method is successfully applied for reducing this size of the systems to be solved. An experimental set up developed in this study, is presented in detail in chapter IV. At last in chapter V theoretical results are compared to tho series of experiments. The first series comes literature and shows multistabilities in RAS and RWS situations, situations. The second series comes from the set up which has been developed and shows a behavior with successive bouclings.