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Séance de cours

Rotor Dynamics: Roulements et vitesses critiques

Dans cours

ME-311: Dynamique des systèmes mécaniques

Ce cours poursuit la compréhension des effets cinématiques et dynamiques de systèmes mécaniques complexes et introduit les bases pour les comprendre et les modéliser. L'étudiant saura expliquer et modéliser la dynamique et choisir des modèles adéquats. ...

Description

Cette séance de cours couvre le comportement dynamique des rotors, en se concentrant sur les effets des roulements et des vitesses critiques. Les sujets abordés comprennent le mouvement du rotor, les effets dynamiques, le centre de gravité, le déséquilibre, la matrice gyroscopique et les fréquences naturelles. L'instructeur explique l'impact de la rigidité du roulement, du déséquilibre et de l'effet gyroscopique sur la stabilité du rotor.

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Enseignant·e

Jürg Alexander Schiffmann

After obtaining his diploma in mechanical engineering from EPFL in 1999 he co-founded a start-up company dedicated to the design of gas bearing supported rotors. In 2005 he joined Fischer Engineering Solutions where he led the development of small-scale, gas bearing supported high-speed turbomachinery for fuel cell air supplies and for domestic scale heat pumps. In parallel he worked on his PhD, which he obtained from EPFL in 2008 and for which he was awarded the SwissElectric Research Award. He then joined the Gas Turbine Lab at MIT as a postdoctoral associate where he worked on foil bearings and on the experimental investigation of radial diffusers. In 2013 he was nominated assistant professor at the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne where he founds the Laboratory for Applied Mechanical Design. His current research interest are in gas lubricated bearings, in aerodynamics of small-scale compressors and turbines and in automated design and optimization methodologies.

Source officielle

Concepts associés (23)

Thrust bearing

A thrust bearing is a particular type of rotary bearing. Like other bearings they permanently rotate between parts, but they are designed to support a predominantly axial load. Thrust bearings come in several varieties. Thrust ball bearings, composed of bearing balls supported in a ring, can be used in low thrust applications where there is little axial load. Cylindrical thrust roller bearings consist of small cylindrical rollers arranged flat with their axes pointing to the axis of the bearing.

Fluid bearing

Fluid bearings are bearings in which the load is supported by a thin layer of rapidly moving pressurized liquid or gas between the bearing surfaces. Since there is no contact between the moving parts, there is no sliding friction, allowing fluid bearings to have lower friction, wear and vibration than many other types of bearings. Thus, it is possible for some fluid bearings to have near-zero wear if operated correctly. They can be broadly classified into two types: fluid dynamic bearings (also known as hydrodynamic bearings) and hydrostatic bearings.

Gyroscope

Un gyroscope (du grec « qui observe la rotation ») est un appareil constitué d'un disque dont l'axe de rotation est libre de prendre toutes les orientations possibles grâce à un système de cardans. Cet appareil exploite le principe de la conservation du moment cinétique en physique (ou encore stabilité gyroscopique ou effet gyroscopique). Cette loi fondamentale de la mécanique veut qu'en l'absence de couple appliqué à un solide en rotation autour d'un de ses axes principaux, celui-ci conserve son axe de rotation invariable.

Palier (mécanique)

vignette|210x210px|Représentation 3D d'un palier lisse. Les paliers sont des organes utilisés en construction mécanique pour supporter et guider, en rotation, des arbres de transmission. Suivant l’usage désiré, ces paliers peuvent être : lisses, où les arbres qui reposent sur des coussinets sont soumis au frottement de glissement entre les surfaces en contact ; à roulement, où le contact s’effectue par l’intermédiaire de billes, d'aiguilles ou de rouleaux contenus dans des cages.

Roulement mécanique

En mécanique, un roulement est un dispositif destiné à guider un assemblage en rotation, c'est-à-dire à permettre à une pièce de tourner par rapport à une autre selon un axe de rotation défini. Le roulement est donc un palier. Par rapport aux paliers lisses, le roulement permet d'avoir une très faible résistance au pivotement tout en supportant des efforts importants. Nous pouvons en trouver dans les machines à café, les skateboards, les trottinettes, les voitures... Le premier roulement mécanique connu date du .

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