Roulement à feuille - Foil bearing

Palier à air
Palier feuille-air pour l'arbre de rotor central d'un moteur à turbine d'avion.

Un palier à feuille , également connu sous le nom de palier à air , est un type de palier à air . Un arbre est soutenu par une doublure de tourillon en aluminium à ressort conforme . Une fois que l'arbre tourne assez vite, le fluide de travail (généralement de l' air ) éloigne la feuille de l'arbre afin qu'aucun contact ne se produise. L'arbre et la feuille sont séparés par la haute pression de l'air, qui est générée par la rotation qui attire le gaz dans le roulement via des effets de viscosité. La vitesse élevée de l'arbre par rapport à la feuille est nécessaire pour initier l'entrefer, et une fois cela réalisé, aucune usure ne se produit. Contrairement aux roulements aérostatiques ou hydrostatiques, les roulements à feuille ne nécessitent aucun système de pressurisation externe pour le fluide de travail, de sorte que le roulement hydrodynamique est à démarrage automatique.

Développement

Schéma en coupe d'un roulement en feuille, montrant les pièces constitutives (intérieures, se déplaçant vers l'extérieur) du tourillon d'arbre, une feuille supérieure lisse, la feuille de bosse (les deux feuilles jointes) et enfin le boîtier de roulement
Roulement en feuille
Graphique de la capacité de charge en fonction de la vitesse pour les roulements de première et troisième génération : la charge est proportionnelle à la vitesse de rotation, à la longueur du roulement et au carré du diamètre de l'arbre. Les roulements de troisième génération supportent environ trois fois plus de charge que ceux de première génération.
Capacité de charge en fonction de la vitesse de rotation, pour les roulements Gen I et Gen III

Les roulements à feuille ont été développés pour la première fois à la fin des années 1950 par AiResearch Mfg. Co. de Garrett Corporation en utilisant des fonds de R&D indépendants pour servir les applications militaires et spatiales. Ils ont d'abord été testés pour une utilisation commerciale dans les turbines de refroidissement United Airlines Boeing 727 et Boeing 737 au début et au milieu des années 1960. Garrett AiResearch machine à cycle d' air coussinets en feuille métallique ont d' abord été installés comme équipement d' origine en 1969 dans les DC-10 s » systèmes de contrôle de l' environnement . Des roulements à feuille Garrett AiResearch ont été installés sur tous les avions militaires américains pour remplacer les roulements à contact à roulement lubrifiés à l'huile existants. La capacité de fonctionner à des températures de gaz cryogéniques et à des températures très élevées a donné aux roulements à feuille de nombreuses autres applications potentielles.

Les roulements en feuille de la génération actuelle avec des revêtements avancés ont largement dépassé les limites des conceptions antérieures. Il existe des revêtements anti-usure qui permettent plus de 100 000 cycles de démarrage/arrêt pour des applications typiques.

Applications

Les turbomachines sont l'application la plus courante car les roulements à feuille fonctionnent à grande vitesse. Le principal avantage des roulements à feuille est l'élimination des systèmes d' huile requis par les conceptions de roulement traditionnelles. Les autres avantages sont :

  • Rendement plus élevé, en raison d'une perte de chaleur inférieure à la friction ; au lieu du frottement du fluide , la principale source de chaleur est la traînée parasite
  • Fiabilité accrue
  • Capacité de vitesse plus élevée
  • Fonctionnement plus silencieux
  • Élargie température de fonctionnement gamme (40-2,500  K )
  • Capacité élevée de vibration et de charge de choc
  • Pas d'entretien programmé
  • Pas de système de support externe
  • Vraiment sans huile là où la contamination est un problème
  • Capable de fonctionner au-dessus de la vitesse critique

Les domaines de recherche actuels sont :

  • Capacité de charge plus élevée
  • Amortissement amélioré
  • Revêtements améliorés

Les principaux inconvénients sont :

  • Capacité inférieure à celle des roulements à rouleaux ou à huile
  • Usure au démarrage et à l'arrêt
  • Vitesse élevée requise pour le fonctionnement

Voir également

Les références

  1. ^ Giri L. Agrawal (1997). « Technologie de roulement à air/gaz en feuille — Un aperçu » (PDF) . Publication 97-GT-347 . Société américaine des ingénieurs en mécanique .
  2. ^ Giri L. Agrawal (juillet 1998). « Roulements en aluminium autorisés à atterrir » (PDF) . 1978-1980 (120). Archivé de l'original (PDF) le 15 avril 2016. Citer le journal nécessite |journal=( aide )
  3. ^ Scholer Bangs (février 1973). "Les roulements en aluminium aident les passagers aériens à garder leur sang-froid". Conception de transmission de puissance .
  4. ^ MA Barnett et A. Silver (septembre 1970). "Application des paliers à air aux turbomachines à grande vitesse" . Document technique n° 700720 . Société des ingénieurs automobiles . 700720.CS1 maint : utilise le paramètre auteurs ( lien )
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  6. ^ RM "Fred" Klaass et Christopher DellaCorte (2006). "La quête des moteurs à turbine à gaz sans huile" . Documents techniques de la SAE . SAE . 2006-01-3055. Archivé de l'original le 2007-09-30 . Récupéré le 2007-08-18 .CS1 maint : utilise le paramètre auteurs ( lien )
  7. ^ Une partie de l'histoire ancienne est rapportée dans Giri L. Agrawal (1997), " http://www.rddynamics.com/pdfs/foil-97-gt-347.pdf — An Overview " (PDF). Publication 97-GT-347. Société Américaine des Ingénieurs en Mécanique.

Liens externes