An application-driven approach to establish novel bearings vibratory specification applied to the e-vehicle powerpack
Les roulements à billes à gorge profonde (DGBB) sont largement utilisés dans diverses industries, y compris dans le domaine des applications du véhicule électrique (Power Pack), où des exigences rigoureuses en matière de bruit et de vibrations sont a caractère majeur. Dans le contexte des machines t...
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| Tác giả chính: | |
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| Tác giả khác: | , , , , , , |
| Định dạng: | Thèse numérique |
| Ngôn ngữ: | Anglais |
| Được phát hành: |
2024.
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| Những chủ đề: | |
| Chú thích: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé (Orléans ; 2018-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Luigi Garibaldi (Président du jury) ; Roger Serra, Luigi Garibaldi, Jérôme Antoni, Wang-Ling Goh, Xavier Chiementin, Yasmine Hawwari, Sophie Zieba (Membre(s) du jury) ; Jérôme Antoni, Wang-Ling Goh (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Développement d'une approche axée sur l'application pour établir une nouvelle spécification vibratoire des roulements appliquée au powerpack des véhicules électriques |
| Tóm tắt: | Les roulements à billes à gorge profonde (DGBB) sont largement utilisés dans diverses industries, y compris dans le domaine des applications du véhicule électrique (Power Pack), où des exigences rigoureuses en matière de bruit et de vibrations sont a caractère majeur. Dans le contexte des machines tournantes, ces roulements servent à la fois de facilitateurs de rotation en réduisant les frottements et en même temps représentent une source de vibrations dues au mouvement de l'ensemble de billes, même dans le cas de roulements théoriquement parfaits. Le comportement et la durée de vie des roulements sont influencés par une multitude de facteurs, englobant la conception géométrique, le jeu, la composition des matériaux des composants du roulement, les caractéristiques du lubrifiant, et bien d'autres.Parmi ces facteurs, l'un des principaux déterminants de la vibration et de la performance des roulements est la qualité des surfaces des bagues et des billes qui entrent en contact. Les irrégularités inhérentes et les écarts à l'échelle du micron et du sous-micron sur ces surfaces de contact sont inévitables. Un deuxième déterminant majeur du comportement vibratoire du roulement est la raideur de contact. Cette étude se concentre sur les roulements à billes à gorge profonde hybrides, en particulier ceux avec des billes en céramique. Alors que les roulements hybrides présentent des avantages tels que des performances à grande vitesse et une résistance aux conditions de fonctionnement difficiles, la fragilité des billes en céramique rend les roulements hybrides plus sensibles aux impacts, et la forte rigidité de contact peut entraîner des forces de contact accrues en cas d'irrégularités de surface sur les pistes de bagues et les billes.Pour aborder les préoccupations liées aux vibrations des roulements pendant la phase de fabrication, SKF a élaboré des systèmes de classification des vibrations des roulements qui ont été adoptés par des normes internationales, notamment la série ISO 15242. Néanmoins, les normes de vibration en vigueur reposent principalement sur la taille des roulements et ne tiennent peut-être pas compte des conditions spécifiques d'application. Une même référence de roulement peut être utilisée dans diverses applications avec des paramètres opérationnels différents, mettant en évidence la nécessité d'adapter les spécifications de vibration pour les aligner sur les exigences dynamiques des ensembles électriques de véhicules.Ce projet de doctorat vise à combler l'écart entre les spécifications traditionnelles de vibration des roulements et les exigences particulières des roulements des ensembles électriques de véhicules. L'objectif est de comprendre et de caractériser les vibrations induites par les processus de fabrication à des échelles allant du micron au sous-micron. Ceci sera réalisé en comprenant la corrélation entre les écarts de circularité des bagues de roulement et les niveaux de vibration résultants. L'objectif ultime est de concevoir des spécifications de vibration plus précises et des lignes directrices de contrôle de qualité, spécifiquement adaptées aux roulements des ensembles électriques de véhicules.La méthodologie proposée implique un examen approfondi du comportement vibratoire de l'application. Cela englobe plusieurs étapes, dont l'identification des fréquences critiques au sein de l'application et le calcul des ordres caractéristiques liés aux roulements. Cela comprend les ordres de vibration intrinsèque du roulement, les ordres liés aux ondulations ou à la circularité, et les ordres correspondant aux défauts du roulement. Deep groove ball bearings (DGBB) find widespread use in rotating equipment in many industries including the Automotive realm of electric vehicle Powerpack, where stringent noise and vibration requirements are paramount. In the context of rotating machinery, bearings are acting as friction reducers to allow a smooth rotation but are also exciters inducing vibrations due to the rotation of ball set, even in the case of a theoretical perfect bearing. Bearings vibration behavior and lifecycle are influenced by multiple factors, including geometrical design, clearance, bearing components materials, lubricant properties and more.One of the key factors impacting the vibration level and performance of the bearing is rings and balls surface quality on contact areas. Inherent surface irregularities and deviations at micron and sub-micron scales are unavoidable on those contact areas. A second main factor impacting bearing vibration behavior is the contact stiffness. This thesis focuses on hybrid balls deep groove ball bearing. While hybrid bearings present many advantages such as high-speed performance and resilience under harsh operating conditions, the brittle nature of ceramic balls makes hybrid bearings more sensitive to impacts, and high stiffness of contacts may lead to higher contact forces in the case of surface deviations on rings races and balls.To tackle bearing vibration concerns during the manufacturing phase, SKF has developed bearing vibration classification systems that have been adopted by international standards like the ISO 15242 series. However, existing vibration standards are predominantly based on bearing size and may not encompass the specific application conditions. A single bearing reference might be used in various applications with different operating parameters, highlighting the necessity to adapt vibration specifications to align with the dynamic requirements of e-vehicle Powerpacks.This Ph.D. Thesis aspires to bridge the gap between traditional bearing vibration specifications and the unique demands of e-vehicle Powerpack bearings. By understanding and characterizing manufacturing-induced vibrations at micron and sub-micron scales, through the understanding of the correlation between roundness deviations in bearing rings and bearing vibration levels. To develop and propose more precise vibration specifications and quality control guidelines, particularly for EV Powerpack bearings.This Ph.D. study presents an approach for establishing precise vibration specifications tailored to electric vehicle powerpack applications, involving an in-depth analysis of those bearings vibrational behavior under both applicative and testing conditions. It encompasses several steps, including identifying critical frequencies within the application, and the computation of characteristic orders related to bearings, including bearing intrinsic vibration orders, waviness or roundness-related orders, and orders corresponding to bearing defects. |
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| Mô tả sách: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé (Orléans ; 2018-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Luigi Garibaldi (Président du jury) ; Roger Serra, Luigi Garibaldi, Jérôme Antoni, Wang-Ling Goh, Xavier Chiementin, Yasmine Hawwari, Sophie Zieba (Membre(s) du jury) ; Jérôme Antoni, Wang-Ling Goh (Rapporteur(s)) |
| Truy cập: | Thèse confidentielle jusqu'au 29 novembre 2029 |