Séquence 4 : Banc d'équilibrage
Présentation du système
Domaine du commanditaire
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Lorsque un solide est entraîné en rotation autour d'un axe fixe, et qu'il possède une mauvaise répartition de matière autour de l'axe de rotation, l'application du Principe Fondamental de la Dynamique permet de montrer, en autres, que des forces centrifuges tournantes, s'exercent sur ce solide. Dans la plupart des applications où des solides sont entraînés en rotation (comme pour un arbre de compresseur de réacteur), ces forces tournantes sont indésirables car elles provoquent des vibrations nuisibles ; celles-ci peuvent engendrer une détérioration rapide des paliers (fatigue du matériau et usure), ainsi qu'une gène pour l'utilisateur du matériel. |
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Pour supprimer ces vibrations dues aux masses mal réparties, on réalise un équilibrage statique et dynamique. Cet équilibrage est d'autant plus nécessaire que la vitesse de rotation est grande.
Domaine du laboratoire
La machine représentée ci-dessous est utilisée en travaux pratiques pour mettre en évidence les phénomènes dus au déséquilibre des masses tournantes.
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Le mécanisme réel est constitué :
Le rotor composé d'un arbre, de quatre plateaux et de masselottes additionnelles, est guidé en rotation par deux roulements dans le palier mobile. Les quatre lames qui sont encastrées dans le bâti et le palier mobile, permettent, du fait de leur élasticité, certains types de mouvements entre le palier et le bâti. La liaison élastique ainsi réalisée permet une translation et une rotation d'amplitude limitée entre ces deux pièces. |
On peut ajouter des masselottes sur les plateaux pour provoquer un déséquilibre du rotor et en visualiser ou mesurer les incidences. Le rééquilibrage sera obtenu à l'aide d'autres masselottes.
Au cours de cette activité, on se propose dans un premier temps d'étudier l'effet d'un déséquilibrage sur le mécanisme puis de déterminer les opérateurs d'inertie qui seront nécessaires à la réalisation d'une démarche d'équilibrage.
Pour ce faire, vous disposez d'une maquette expérimentale complète et instrumentée reliée à l'ordinateur afin de réaliser les acquisitions sur le mécanisme. Vous disposez aussi d'un second système dont le rotor a été démonté afin de réaliser des expériences complémentaires. On supposera que la géométrie et la masse des deux systèmes est rigoureusement identique.