Développement et validation sur banc d'essais de modèles du comportement dynamique de réducteurs à engrenages à axes parallèles PDF Download
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Book Description
Les travaux portent sur le comportement dynamique d'engrenages cylindriques et reposent sur des études expérimentales et numériques parallèles. Les essais ont été réalisés sur un banc d engrenages simple étage haute précision disposant d'une instrumentation importante pour les mesures de contrainte, d'efforts et de déplacements. Les modèles numériques sont de type éléments finis, les équations du mouvement et les conditions de contact sur les dentures sont résolues simultanément en couplant un algorithme de contact unilatéral et une méthode de Ritz. Dans un premier temps les mesures à l'arrêt puis à faibles vitesses ont permis d'identifier certains paramètres et de vérifier la modélisation des couplages élastiques et excitations associés à l engrènement. Dans un deuxième temps l’analyse du comportement des lignes d'arbres à grandes vitesses et du chargement instantané sur les contacts entre dents a été entreprise. Les comparaisons entre résultats de mesures et simulations sont généralement très satisfaisantes particulièrement en ce qui concerne les efforts dynamiques sur les dentures. Enfin, certains phénomènes rarement évoqués dans la littérature, (influence du frottement, couplages paliers/engrenages distribution de contraintes dynamiques,.. . ) ont pu être mis en évidence.
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Les travaux portent sur le comportement dynamique d'engrenages cylindriques et reposent sur des études expérimentales et numériques parallèles. Les essais ont été réalisés sur un banc d engrenages simple étage haute précision disposant d'une instrumentation importante pour les mesures de contrainte, d'efforts et de déplacements. Les modèles numériques sont de type éléments finis, les équations du mouvement et les conditions de contact sur les dentures sont résolues simultanément en couplant un algorithme de contact unilatéral et une méthode de Ritz. Dans un premier temps les mesures à l'arrêt puis à faibles vitesses ont permis d'identifier certains paramètres et de vérifier la modélisation des couplages élastiques et excitations associés à l engrènement. Dans un deuxième temps l’analyse du comportement des lignes d'arbres à grandes vitesses et du chargement instantané sur les contacts entre dents a été entreprise. Les comparaisons entre résultats de mesures et simulations sont généralement très satisfaisantes particulièrement en ce qui concerne les efforts dynamiques sur les dentures. Enfin, certains phénomènes rarement évoqués dans la littérature, (influence du frottement, couplages paliers/engrenages distribution de contraintes dynamiques,.. . ) ont pu être mis en évidence.
Author: Philippe Velex Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 188
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ETUDE DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE D'UN REDUCTEUR A ENGRENAGES. LES TERMES DE RAIDEURS PERIODIQUES SONT INTRODUITS DANS LES EQUATIONS DU MOUVEMENT. MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS. CONTRIBUTION DES ERREURS D'EXCENTRICITE ET DE DESALIGNEMENT
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UNE APPROCHE SYSTEMATIQUE DESTINEE A L'ANALYSE DU ROLE DE DEFAUTS DE FORME ET DE MONTAGE SUR LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE D'ENGRENAGES EST PROPOSEE. LES CONDITIONS DE CONTACT ENTRE CORPS RIGIDES ET CORPS DEFORMABLES SONT EXPLOITEES AFIN DE CARACTERISER LES DIFFERENTES SOURCES D'EXCITATION DU TRAIN D'ENGRENAGES. UN MODELE DYNAMIQUE TRIDIMENSIONNEL A PARAMETRES CONCENTRES EST CONSTRUIT, LES CONTACTS ENTRE FLANCS ACTIFS SONT SUPPOSES LINEIQUES ET SONT DISCRETISES EN SEGMENTS DE RAIDEUR NORMALE CONSTANTE. LES EQUATIONS DU MOUVEMENT ET LE PROBLEME DE CONTACT SONT RESOLUS SIMULTANEMENT GRACE A UNE PROCEDURE ORIGINALE INTRODUISANT UN ALGORITHME DE CONTACT NORMAL UNILATERAL DANS UN SCHEMA D'INTEGRATION NUMERIQUE PAS A PAS. DES COMPARAISONS AVEC L'EXPERIMENTATION ET DES RESULTATS ISSUS DE LA LITTERATURE SONT SATISFAISANTES ET PROUVENT L'INTERET ET LA VERSATILITE DE LA METHODE DEVELOPPEE. LE MODELE EST ENSUITE EXPLOITE AFIN DE CARACTERISER L'INFLUENCE DE DEFAUTS TELS QUE DES ONDULATIONS SUR LES FLANCS, DES ERREURS DE PAS, DES EXCENTRICITES ET MESALIGNEMENTS SUR LE CHARGEMENT DYNAMIQUE DES DENTURES ET L'ERREUR DE TRANSMISSION. LE ROLE DE CORRECTIONS DE PROFIL EST ANALYSE, IL EST MONTRE QUE DES CORRECTIONS LONGUES PEUVENT AMELIORER LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE D'ENGRENAGES DROITS ET HELICOIDAUX PARFAITS SUR UNE CERTAINE GAMME DE CHARGES TRANSMISES. CE GAIN PEUT ETRE REMIS EN CAUSE PAR DES DEFAUTS INEVITABLES ET LES DEFLEXIONS ELASTIQUES DU SYSTEME D'ENGRENAGES
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Ce travail vise à prédire le comportement dynamique de transmissions par engrenages supportées par des paliers hydrodynamiques, semblables à celles utilisées dans le domaine de la propulsion navale. Un modèle couplé de transmission mécanique est présenté ; il traite la plupart des interactions possibles entre les engrenages, les arbres et les paliers. Un élément d'engrenages à dentures larges, avec raideur non linéaire et dépendante du temps, est combiné à des éléments finis de poutre alors que la contribution des paliers est introduite par la résolution directe de l'équation de REYNOLDS et d'un model thermique simplifié. A cause des jeux de fonctionnement des paliers, une attention particulière a été portée à la définition de l'état de référence et des degrés de liberté. La réponse du système est calculée par la combinaison d'un schéma d'intégration temporelle, d'une méthode de NEWTON-RAPHSON et d'un algorithme de contact normal unilatéral de manière à ce que les conditions de contact aux paliers et entre les dents soient simultanément traitées. Les résultats de simulation sont comparés à des mesures réalisées sur un banc d'essai de haute précision possédant un train simple étage en dentures droites et hélicoïdales, supporté par des paliers lisses de type hydrodynamique. Les comparaisons fournissent un bon accord et aboutissent à la validation du modèle de couplage tant sur les aspects globaux que locaux. Bon nombre de résultats sont également présentés, qui montrent que certains paramètres, bien souvent ignorés dans les modèles de la littérature, tels que la position de la zone d'alimentation des paliers, la température de lubrifiant dans les paliers, les accouplements avec l'environnement extérieur peuvent fortement modifier l'équilibre statique et le comportement dynamique du système, jusqu'aux contacts entre les dents.
Author: Dalia Jbily Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 203
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Les engrenages roues et vis sans fin sont une solution avantageuse pour transmettre le couple entre des axes perpendiculaires non concourants. Ces engrenages offrent une solution simple et efficace en terme de coût dans les applications de transmission de puissance, où un grand rapport de réduction est nécessaire, en comparaison avec les engrenages classiques à axes parallèles qui nécessitent normalement deux ou trois étapes pour obtenir les mêmes réductions avec une augmentation conséquente de complexité et du nombre de pièces. L'usure de surface est un des modes de défaillance observés dans la vie des engrenages roues et vis sans fin qui influe sur la portée de contact, les caractéristiques de transmission et le bruit résultant. La première étape de ces travaux est la mise au point d'un modèle numérique pour étudier le comportement quasi statique des engrenages roues et vis sans fin avec une roue en bronze et une vis en acier. Le modèle est basé sur la résolution des équations de compatibilité des déplacements ainsi que sur la méthode des coefficients d'influence. Les effets globaux de flexion et les effets locaux de contact ont été séparés. Les effets de contact ont été obtenus par la théorie de Boussinesq. Les coefficients de flexion sont estimés par la combinaison d'un calcul Éléments Finis et des fonctions d'interpolation, permettant d'une part de prendre en compte l'environnement de l'engrenage (la géométrie des arbres, des jantes et des voiles, l'emplacement des roulements,...) et d'autre part de réduire significativement les temps de calculs. Dans une seconde étape, une méthodologie est proposée pour modéliser l'usure de la surface de dent de la roue. Le modèle de contact quasi-statique de la répartition des charges est combiné avec un modèle d'usure d'Archard. Ce modèle suppose que la profondeur d'usure est directement proportionnelle à la pression de contact et à la distance de glissement et inversement proportionnelle à la dureté du matériau. Cette loi d'usure est modifiée pour prendre en compte l'influence des conditions de lubrification en utilisant un coefficient d'usure local, dépendant de l'épaisseur du film lubrifiant, rapportée à l'amplitude des rugosités des surfaces. L'enlèvement de matière par l'usure du flanc de la roue influe sur la répartition des pressions et donc les modifications de la géométrie des dents doivent être incluses dans la prédiction de l'usure. Le calcul des pressions de contact est ainsi mis à jour pour tenir compte des changements de géométrie. Enfin, pour valider le modèle développé des comparaisons du modèle avec des résultats expérimentaux issus de la bibliographie ont été effectuées.
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Ces travaux de thèse sont le résultat de la collaboration entre la société REDEX et le Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures de l'INSA de Lyon. Ces travaux s'intéressent aux éléments de transmission de puissance du système de guidage d'une machine-outil, dont la conception va naturellement chercher à minimiser les erreurs de fabrication que la machine-outil pourrait générer. Dans le cadre de cette étude, un modèle dynamique de transmission pour machine-outil a été développé, comprenant un couple d'engrenages spiroconiques et un train épicycloïdal, incorporant de nombreuses erreurs d'assemblages et de forme des différents engrenages du système. Ce modèle mathématique à paramètres concentrés exploite des éléments d'engrenages cylindriques, d'engrenages coniques, d'arbres et de paliers. Les arbres sont modélisés par des poutres de Timoshenko, et les éléments de paliers se basent sur une linéarisation des relations effort-déplacement de Palmgren. Les surfaces de contact entre engrenages sont discrétisées en cellules élémentaires, auxquelles sont attribués une raideur élémentaire et un écart normal initial. Les écarts normaux initiaux des éléments d'engrenages sont mis à jour à chaque pas de temps pour prendre en compte les nouvelles positions angulaires relatives des composants et les potentielles erreurs de forme et d'assemblage. Les équations du mouvement sont résolues pas à pas dans le temps à l'aide d'un schéma de Newmark, couplé à un algorithme de gestion des contacts venant s'assurer de la bonne détermination des efforts de contact et des raideurs élémentaires des éléments d'engrenages. Les raideurs élémentaires des engrenages cylindriques sont déterminées suivant la méthode de Weber et Banaschek afin de prendre en compte la contribution des déformations de contact, de la flexion des dentures et de la fondation. Les raideurs élémentaires des engrenages spiroconiques sont déterminées à l'aide d'un élément de coque afin de rendre compte de la flexion de la dent, ainsi qu'à l'aide des théories de Boussinesq pour obtenir la contribution des déformations de contact. Un algorithme de calcul de distance de séparation tridimensionnel de type point sur plan est implémenté afin d'obtenir les écarts normaux initiaux des engrenages spiroconiques. Différents éléments de validation du modèle sont ensuite présentés afin de juger de l'exactitude du modèle et de ses limitations sur certains aspects de modélisation. Enfin, une étude du comportement dynamique du train épicycloïdal seul, du couple d'engrenages spiroconiques et du système complet est proposée, s'intéressant aux couplages existants entre ces deux éléments de la transmission, ainsi qu'à l'impact de différentes erreurs d'assemblages individuelles sur les erreurs de transmission et le coefficient de surcharge dynamique. Pour une même amplitude d'erreur, différents niveaux de criticité sont ainsi mis en valeur selon la nature de l'erreur et le mobile impacté.
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Les moteurs d'hélicoptère contiennent des transmissions de puissance, qui servent à mettre en mouvement divers équipements (pompes à huile et à carburant, génératrice ...) ou à transférer la puissance de la turbine vers la boîte de transmission principale. Ces applications aéronautiques se caractérisent par de hautes vitesses de rotations et des exigences contradictoires : assurer une grande fiabilité avec des pièces les plus légères possibles. Des simulations dynamiques précises peuvent donc s'avérer utiles aux concepteurs. Pour des raisons d'intégration dans l'hélicoptère, il est parfois indispensable de transmettre un mouvement entre des axes concourants, ce qui est généralement réalisé au moyen d'engrenages coniques. Ces derniers ont été bien moins étudiés que leurs équivalents cylindriques, en particulier en ce qui concerne les corps de roue allégés et flexibles. Ce travail se focalise sur la définition d'un modèle numérique d'engrenages coniques prenant en compte la flexibilité des corps de roue. Les conditions de contact instantanées et les aspects plus globaux liés aux arbres, aux paliers et aux corps de roue sont considérés. Le modèle proposé combine des sous-structures condensées, des éléments d'arbres de Timoshenko et des corps rigides avec une modélisation originale de l'engrènement. Les paires de dents en prise sont en effet représentées par une superposition de fondations élastiques. Une fondation de Pasternak représente la flexion, le cisaillement etc. de chaque dent et introduit les couplages élastiques entre points voisins. De nombreux ressorts indépendants, dont la raideur est actualisée en fonction de la position relative des flancs de dents, caractérisent la rigidité du contact. L'élasticité de l'engrènement est donc non-linéaire et varie au cours du temps. Elle est calculée simultanément à la résolution des équations du mouvement. Des comparaisons à des résultats expérimentaux montrent que le modèle est précis en quasi-statique. En dynamique, le modèle reproduit qualitativement le comportement de l'engrenage mais ne parvient pas à prédire précisément l'amplitude des vibrations. L'essai dynamique était représentatif d'une application très particulière, avec de très hautes vitesses de rotation pour un couple faible. Il est donc plausible que le modèle soit prédictif dans des conditions de fonctionnement plus communes. Une étude quasi-statique a mis en évidence l'effet de la flexibilité des corps de roue et des efforts centrifuges sur deux engrenages très différents. Enfin, une seconde étude dynamique a été menée pour relever les particularités du comportement des engrenages coniques allégés et les mettre en perspective par rapport aux travaux sur les engrenages cylindriques. Elle a aussi permis de souligner les points à vérifier lors d'une éventuelle campagne expérimentale et de proposer une implantation pour l'instrumentation.
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La maîtrise du comportement vibro-acoustique des transmissions par engrenages est devenue un facteur de qualité déterminant. Ceci est particulièrement vrai dans le domaine de l'Automobile et de l'Aéronautique où l'augmentation du confort est indissociable de la réduction des nuisances sonores. Dans ce contexte, la compréhension et la modélisation des excitations générées par l'engrènement apparaîssent comme indispensables. C'est dans ce cadre que se situe ce travail de thèse dont l'objet principal a été d'établir un modèle de comportement cinématique et dynamique. Ce modèle a été validé et recalé par rapport à des relevés expérimentaux de l'erreur de transmission dynamique. Ces mesures ont été effectuées sur un banc d'essais conçu pour reproduire des conditions de fonctionnement industrielles et sont associées à une technique originale. L'influence des principaux paramètres de conception (rapport de conduite, rapport de recouvrement, corrections de denture,...) et de fonctionnement (vitesse, couple, désalignements,...) a été étudiée. Les différentes approches développées dans la bibliographie pour modéliser l'interface d'engrènement ont été abordées et les résultats qu'elles fournissent systématiquement comparés. Dans ce contexte, la modélisation linéarisée (rigidité de denture constante) apparaît comme la plus performante. Enfin, les résultats obtenus confirment le rôle prépondérant des couplages de comportement entre les différents composants de la transmission. Ceci concerne tout particulièrement la modélisation des paliers qui conditionne pour une grande part la localisation des régimes de fonctionnement critiques.
Author: Philippe Couderc Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 160
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Ce travail concerne l'étude théorique et expérimentale du comportement dynamique en torsion des chaînes cinématiques de transmission automobiles. Il comprend la réalisation d'un banc de simulation et d'un logiciel de calcul pour la prédiction du comportement dynamique et la recherche de solutions techniquement satisfaisantes. Le premier chapitre est consacré à la compréhension des phénomènes de vibrations en torsion de la chaîne cinématique soumise à l'acyclisme moteur. Il met en évidence les comportements dynamiques associés aux bruits de point mort, graillonnement, à-coups de couple, bruits de transmission et dresse un état de l'art dans le domaine. Dans le deuxième chapitre, l'étude des fréquences et modes est d'abord effectuée sur des modèles linéaires de chaînes cinématiques. L'étude des phénomènes transitoires non linéaires est ensuite réalisée sur des modèles simples permettant de mieux comprendre les phénomènes de chocs de denture associés aux non-linéarités de l'embrayage [...]
Author: International Livestock Research Institute Publisher: ILRI (aka ILCA and ILRAD) ISBN: 9789291460038 Category : Animal industry Languages : en Pages : 268
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Policy concepts; Identification of policy issues; Production systems, supply and demand; Market, price and trade policies; Marketing and distribution systems; Budget and manpower planning; Land tenure police for the livestock sector; Policy analysis report writing and communication; Livestock production and marketing in alphabeta - a case study.
Author: Sébastien Baud
Author: Sébastien Baud
Author: Philippe Velex
Author: MOHAMED.. MAATAR
Author: Romain Fargere
Author: Dalia Jbily
Author: Quentin Thoret-Bauchet
Author: Augustin Pigé
Author: Christophe Bard
Author: Philippe Couderc
Author: International Livestock Research Institute