Comptes Rendus
The influence of crack-imbalance orientation and orbital evolution for an extended cracked Jeffcott rotor
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 332 (2004) no. 12, pp. 955-962.

Vibration peaks occurring at rational fractions of the fundamental rotating critical speed, here named Local Resonances, facilitate cracked shaft detection during machine shut-down. A modified Jeffcott-rotor on journal bearings accounting for gravity effects and oscillating around nontrivial equilibrium points is employed. Modal parameter selection allows this linear model to represent first mode characteristics of real machines. Orbit evolution and vibration patterns are analyzed, yielding useful results. Crack detection results indicate that, instead of 1x and 2x components, analysis of the remaining local resonances should have priority; this is due to crack-residual imbalance interaction and to 2x multiple induced origins. Therefore, local resonances and orbital evolution around 1/2, 1/3 and 1/4 of the critical speed are emphasized for various crack-imbalance orientations.

Les pics de vibration apparaissant au passage des fractions de la vitesse de critique de rotation des systèmes tournants, appelées résonances locales, facilitent la détection de fissures sur les machines. Dans cette étude, un modèle de rotor Jeffcott modifié avec une fissure tournante, comportant des coussinets et prenant en compte les effets de pesanteur et de balourd est présenté. Le choix modal des paramètres permet de représenter les caractéristiques liées au premier mode des machines tournantes usuelles. Les évolutions des vibrations et des orbites du système comportant une fissure sont analysées et permettent d'obtenir des résultats utiles pour la détection des fissures sur les machines tournantes. Ainsi, ces résultats indiquent que, en plus des composants 1x et 2x, l'analyse des autres résonances locales restantes doivent être regardées avec attention du fait de l'interaction possible entre les différentes orientations de la fissure et du balourd, et des origines multiples pouvant engendrer la présence des résonances 2x. Par conséquent les résonances et l'évolution des orbites obtenus autour de 1/2, 1/3 et 1/4 de la vitesse critique sont étudiées pour différentes variations d'angle entre le balourd et l'orientation de la fissure.

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DOI: 10.1016/j.crme.2004.09.007
Keywords: Vibrations, Dynamic systems, Rotor dynamics, Crack detection, Local resonance, Extended Jeffcott rotor, Orbital evolution
Mot clés : Vibrations, Dynamique des vibrations, Dynamique des rotors, Détection des fissures, Résonance locale, Modèle de Jeffcott étendu, Évolution des orbites

J. Gómez-Mancilla 1; Jean-Jacques Sinou 2; V.R. Nosov 1; F. Thouverez 2; A. Zambrano 1

1 Lab. Vibraciones & Rotodinamica ESIME, Instituto Politécnico Nacional, México D.F., Mexico
2 Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes UMR CNRS 5513, équipe dynamique des systèmes et des structures, École centrale de Lyon, 36, avenue Guy de Collongue, 69134 Ecully, France
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