Damping coefficient estimation of a squeeze-film damper operating in a dual shaft test rig

Estimation du coefficient d’amortissement d’un squeeze-film opérant dans un système bi-rotor

¹ Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, (LTDS, UMR CNRS 5513), Équipe Dynamique des Structures et des Systèmes, École Centrale de Lyon, 36 avenue Guy de Collongue, 69134 ÉcullyCedex, France
² Processes and Engineering for Mechanics and Materials Laboratory, (PIMM, UMR CNRS 8006), Structures and System Dynamics group, Arts & Métiers Paristech, 151 boulevard de l’Hopital, 75013 Paris, France

^a Corresponding author: mikhail.guskov@paris.ensam.fr

Received: 18 February 2010
Accepted: 4 September 2010

Abstract

Squeeze film dampers (SFD) are used to reduce dynamical loads in rotating machinery or to improve their performances in numerous industrial applications. The present paper considers the response of a dual shaft system with a SFD mounted on one of its bearings. The study is concerned with the overall system’s dynamics in presence of a sealed SFD bearing with a lateral feeding groove and more specifically with the characterization of such damper in operational conditions. The design characteristics of the SFD are based on the linear approximation and the optimization w.r.t. sensitivity of appropriate eigenmodes of a numerical model of the dual shaft test rig. In order to gain more insight into the SFD operation, the experimental kinematic and pressure measurements data are processed within a numerical model of the fluid film using the short bearing approximation of the Reynolds equation and taking into account the flow into the groove. The work holds for low Reynolds number and completely sealed SFD were vapour cavitation is completely absent.

Résumé

Les amortisseurs à film écrasé (ou SFD pour squeeze-film damper) sont employés afin de réduire les sollicitations ou d’améliorer la stabilité des machines tournantes dans différents domaines industriels. La présente étude concerne le comportement d’un système bi-rotor en présence d’un SFD installé sur l’un des paliers. On s’intéresse à la dynamique d’ensemble en présence d’un SFD étanche muni d’une gorge d’alimentation latérale et plus particulièrement à la caractérisation d’un tel palier en fonctionnement. Les paramètres de l’amortisseur SFD ont été définis à partir de sa caractéristique théorique et de la courbe de sensibilité à l’amortissement d’un modèle numérique du bi-rotor. Afin de valider l’efficacité du film amortisseur sur la dynamique d’ensemble du système, les données expérimentales au niveau du palier sont injectées dans le modèle numérique de palier basé sur l’approxmation palier court de l’équation de Reynolds avec une prise en compte de l’écoulement dans la gorge d’alimentation. L’étude suppose que le nombre de Reynolds est faible et que le SFD complètement étanche est exempt de cavitation de vapeur.