Essais & Simulations n°109

Chacun dispose d’un potentiel de charge
de 1.5 méganewton pour la simulation de
la charge axiale statique ainsi que des
moments dynamiques dus à l’inclinaison
et à la giration.
Cette inclinaison et cette giration sont
comparables à une tête que l’on lève ou
baisse en même temps qu’elle tourne.
Des sollicitations
complexes
pour les éoliennes
DR
Jürgen M. Geißinger, président du comité
directeur de Schaeffler AG, voit dans cette
opération l’opportunité pour l’entreprise
de se préparer aux exigences globales des
énergies renouvelables grâce à ses pro -
duits et à un positionnement désormais
orienté vers les marchés émergeants.
« Parallèlement à l’énergie éolienne, l’éner -
gie solaire ainsi que les énergies marémotrices
et houlomotrices gagnent en
importance. Nos solutions contribuent
fortement à la rentabilité et à la fiabilité
de ces nouvelles technologies », expliquait
le Dr. Geißinger.
Un principe de
fonctionnement appliqué à
des roulements de grande
dimension
Le banc d’essai simule, au plus près de la
réalité, les charges statiques et dynamiques
ainsi que les moments qui s’exercent
sur les roulements du rotor et sur les
couronnes d’orientation. Toutes les
conceptions de roulements de rotor pour
éoliennes d’une puissance allant jusqu’à
six mégawatts peuvent ainsi être testées.
Les analyses fonctionnelles fournissent
des renseignements sur la cinématique du
roulement, sa température et son comportement
au frottement, sur les contraintes
et les déformations. Les données nécessaires
à cette analyse sont recueillies au
travers de plus de 300 capteurs fixés sur
et à l’intérieur des roulements. Le composant
le plus important du banc est le
châssis reprenant les charges. Quatre
vérins hydrauliques asservis radiaux et
quatre axiaux y sont fixés. Ils génèrent les
charges et moments réels qui s’exercent
sur une éolienne. Les vérins radiaux simulent
la masse d’un moyeu de rotor avec
ses pales; les vérins axiaux génèrent les
charges dues au vent.
Dans les grandes installations, le rotor
et le moyeu peuvent peser plus de
100 tonnes. Cette masse s’exerce sur le
roulement et génère une charge radiale
statique ainsi que les couples de basculement
statiques. Les quatre vérins radiaux
sont dimensionnés en conséquence.
Chaque vérin peut exercer une charge
maximale d’un méga newton correspondant
à une masse de 100 tonnes. Les
vérins axiaux sont encore plus puissants.
Par l’intermédiaire de la chaîne cinématique
et de ses trains planétaires, diverses
vitesses de vent peuvent être simulées.
Les vitesses typiques se situent entre
quatre et vingt tours par minute. Néanmoins,
des vitesses nettement plus
élevées sont possibles. Le châssis support
représente la liaison avec la gondole de
l’éolienne. Il est bien connu que le vent est
rarement constant en intensité et en direction.
Il agit avec une intensité variable et
à divers endroits de l’éolienne. S’il agit
en haut ou en bas des pales du rotor, il
provoque un moment dynamique de
basculement. Si le vent tourne ou souffle
plus fort par le coté, apparait en plus un
moment dynamique de giration.
Les éoliennes sont soumises à des sollicitations
particulièrement complexes du
fait de conditions de vent qui varient constamment.
Une tâche herculéenne non
seulement pour le banc d’essai et les huit
vérins qui simulent en interaction toutes
les charges et moments réels, mais également
pour Sara qui assure l’asservis -
sement automatique des nombreux
paramètres de mesure, de régulation et
de pilotage. Sara signifie « Schaeffler Automation
System for Research & Development
Applications » et détermine les
valeurs de consigne en fonction des
charges dues au vent, asservit les servocommandes
à dynamique élevée des
vérins, pilote et régule toutes les unités,
veille à la mesure et à l’enregistrement de
toutes les données. Ce système capable
de recueillir les mesures télémétriques
provenant du roulement, visualise toutes
les valeurs recommandées, effectives et
limites, exploite les valeurs mesurées et
établit le procès verbal ●
E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 0