Analyse du comportement dynamique en torsion de lignes d'arbres

Mécanique et industrie

ACORD-CP

VIBTOR : Analyse dynamique des lignes d'arbres en torsion

VIBTOR est un logiciel permettant l’analyse du comportement dynamique en torsion de lignes d’arbres. Le modèle utilisé comporte des disques d'inertie séparés par des ressorts de torsion. Outre les arbres et disques d'inertie courants, VIBTOR peut prendre en compte les engrenages, les trains planétaires et les transmissions par chaînes ou courroies.

Ce logiciel a été initialement développé pour le compte de la société LAFARGE.

Une aide décisive pour l'analyse du comportement en torsion

VIBTOR apporte une aide à l'analyse des résultats en proposant des diagrammes de Campbell pour repérer rapidement les vitesses critiques de torsion des installations à vitesse variable. Pour ce faire VIBTOR peut pendre en compte tous les couples harmoniques appliqués à la ligne d'arbres.

VIBTOR apporte une aide pour évaluer la dangerosité d'une vitesse critique de torsion grâce à un diagramme de proximité.

Les résultats sont proposés à l'utilisateur sous forme graphique, sous forme de tableaux ou sous la forme d'une note de calcul au format RTF.

Définition du modèle

Le modèle est défini en positionnant de manière interactive les différents éléments constituant la ligne d'arbre sur une grille " magnétique ". Des opérations de symétrie sont réalisables sur tout ou partie du modèle.

Les propriétés (raideurs, inerties,…) sont ensuite définies par l'intermédiaire de boîtes de dialogue spécialisées.

Des " assistants " permettent la définition facile des éléments :

Raideurs et inerties en série
Calcul de raideur d'engrènement
Calcul de facteur de corps de roue
Raideurs en traction de brins de courroie.

Modes de vibration

Les modes de vibration en torsion associés au modèle considéré constituent bien évidemment les résultats essentiels des calculs effectués.

Visualisation des déformées modales pour deux modèles distincts

Comme indiqué sur la figure ci-dessus, les déformées modales sont représentées par un graphe tel que la longueur de chaque trait horizontal représente l'amplitude relative des oscillations de torsion des disques du mode propre " actif " choisi par l'utilisateur.

Diagramme de Campbell

Le logiciel VIBTOR permet également la visualisation de diagrammes de " Campbell ".

Visualisation d'un diagramme de CAMPBELL

On choisit le niveau d'arbre servant de référence de vitesse.
En abscisse sont portées les vitesses de rotation du niveau de référence.
Les pulsations propres de la ligne d'arbres sont portées en ordonnée.
Les différentes pulsations propres sont repérées par les lignes horizontales rouges.

Les excitations sont représentées par des droites, de couleur bleue, dont les pentes sont égales au rapport entre leur pulsation et la vitesse de rotation de référence.

Les intersections entre les droites bleues et les droites rouges définissent les vitesses de l'arbre de référence pour lesquelles il y a égalité entre l'une des pulsations propres de la ligne d'arbres et l'une des pulsations des couples excitateurs.

Les lignes verticales en pointillés indiquent les valeurs des vitesses critiques.

Diagramme de proximité

Le diagramme de proximité est un diagramme avec échelles logarithmiques se présentant comme suit.

Visualisation d'un diagramme de proximité

L'axe des ordonnées définit l'échelle correspondant aux pulsations propres du modèle tandis que l'axe des abscisses est utilisé pour caractériser les pulsations des couples excitateurs. Les valeurs des pulsations propres et des pulsations des couples excitateurs sont ici représentées par des traits de couleur rouge respectivement verticaux et horizontaux.
Les deux traits bleus représentés en oblique caractérisent la " zone de proximité ".

Ce diagramme permet ainsi de vérifier si les points d'intersection des lignes représentant les pulsations propres et les pulsations des couples excitateurs sont situés à l'intérieur de la zone de proximité (comportement dangereux) ou non (comportement admissible).