Étude et modélisation de la lubrification mixte et des modes d'avaries associés dans les paliers moteur PDF Download
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Book Description
La maîtrise des conditions de lubrification mixte est un challenge complexe à relever puisqu'elle nécessite d'appréhender plusieurs phénomènes couplés: écoulement du fluide entre les rugosités, déformations élastoplastiques des aspérités, usure des surfaces. Le but de cette étude est de proposer une approche des phénomènes de lubrification mixte dans le contexte des paliers moteur. Le premier chapitre donne un aperçu des principales études théoriques et modélisations numériques dédiées à l'analyse du comportement des paliers. Le deuxième chapitre est dédié au phénomène d'écoulement du fluide entre deux surfaces rugueuses. En partant du modèle proposé par Patir et Cheng, une nouvelle définition des facteurs d'écoulement est proposée. Ce modèle prend en compte la direction des textures de surface. Plusieurs calculs paramétriques ont permis de définir des critères de choix pour les surfaces de calcul utilisées pour déterminer les facteurs d'écoulement. Le but de chapitre 3 est de détailler trois principaux modèles de contact existants, de les comparer afin d'extraire les avantages et les inconvénients de chaque modèle et surtout de voir leurs applications dans l'étude de la lubrification mixte des paliers de moteurs. Afin de mieux comprendre leurs limites, les modèles statistiques ont été comparés à un modèle déterministe, en éléments finis. Le chapitre 4 est dédié à l'étude de l’usure. Trois modèles d'usure basés sur la loi d'Archard sont présentés. Les différents modèles d'écoulement, de contact et d'usure sont finalement intégrés dans un programme de calcul numérique et utilisés pour prédire le comportement d'un palier de tête de bielle.
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La maîtrise des conditions de lubrification mixte est un challenge complexe à relever puisqu'elle nécessite d'appréhender plusieurs phénomènes couplés: écoulement du fluide entre les rugosités, déformations élastoplastiques des aspérités, usure des surfaces. Le but de cette étude est de proposer une approche des phénomènes de lubrification mixte dans le contexte des paliers moteur. Le premier chapitre donne un aperçu des principales études théoriques et modélisations numériques dédiées à l'analyse du comportement des paliers. Le deuxième chapitre est dédié au phénomène d'écoulement du fluide entre deux surfaces rugueuses. En partant du modèle proposé par Patir et Cheng, une nouvelle définition des facteurs d'écoulement est proposée. Ce modèle prend en compte la direction des textures de surface. Plusieurs calculs paramétriques ont permis de définir des critères de choix pour les surfaces de calcul utilisées pour déterminer les facteurs d'écoulement. Le but de chapitre 3 est de détailler trois principaux modèles de contact existants, de les comparer afin d'extraire les avantages et les inconvénients de chaque modèle et surtout de voir leurs applications dans l'étude de la lubrification mixte des paliers de moteurs. Afin de mieux comprendre leurs limites, les modèles statistiques ont été comparés à un modèle déterministe, en éléments finis. Le chapitre 4 est dédié à l'étude de l’usure. Trois modèles d'usure basés sur la loi d'Archard sont présentés. Les différents modèles d'écoulement, de contact et d'usure sont finalement intégrés dans un programme de calcul numérique et utilisés pour prédire le comportement d'un palier de tête de bielle.
Author: Dominique Bonneau Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1119008050 Category : Mathematics Languages : en Pages : 188
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This Series provides the necessary elements to the development and validation of numerical prediction models for hydrodynamic bearings. This book is dedicated to the mixed lubrication.
Author: Dominique Bonneau Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 111900800X Category : Mathematics Languages : en Pages : 256
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This Series provides the necessary elements to the development and validation of numerical prediction models for hydrodynamic bearings. This book with the specific case of internal combustion engine (ICE) journal bearing lubrication. Many examples, relating to various types of ICE, are presented.
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On examine dans cette étude, d'une part l'incidence des divers modes de lubrification et d'autre part la contribution spécifique de chaque segment, au cours du cycle d'un moteur Diesel suralimenté. Au plan expérimental, nous utilisons la méthode dite p-w pour déterminer le couple de frottement instantané piston-chemise. Elle ne nécessite aucune modification du moteur. Le couple total de frottement instantané est déterminé, grâce aux mesures instantanées et simultanées de la pression des gaz dans la chambre de combustion, de la vitesse de rotation du vilebrequin et éventuellement du couple de freinage (moteur en charge). Le couple de frottement piston-chemise est déterminé à partir du couple de frottement total après déduction des couples dus au frottement dans les paliers et à l'entraînement des organes tournants. Le modèle de frottement instantané piston-chemise proposé est basé sur le mode de lubrification hydrodynamique ou mixte des segments et de la jupe. Chaque élement est individualisé et soumis à la pression spécifique locale des gaz. On adopte pour les segments les expressions des coefficients de frottement proposées par Rezeka dans le quart du cycle HP et celles de Geehan dans le reste du cycle. Dans chacune de ces expressions intervient un facteur multiplicateur inconnu qui est déduit par identification avec les resultats des essais. La méthode proposée est appliquée à trois moteurs, à vide et en charge. Les résultats obtenus montrent l'effet de la vitesse de rotation et de la charge sur le couple de frottement instantané total et piston-chemise en mettant en évidence les régions ou la lubrification mixte est la plus probable. La comparaison des résultats obtenus sur les trois moteurs montre des valeurs constantes pour les facteurs de proportionnalité intervenant dans les expressions des modèles de lubrification, confirmant ainsi la validité du modèle proposé. Le calcul du couple de chaque segment et de la jupe montre la prédominance selon l'élement considéré et l'angle du cycle, d'un mode de lubrification déterminé. Un calcul du frottement global moyen permet de déterminer les pmf de tous les organes du moteur.
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Cette étude s’intéresse aux paliers fonctionnant en régime de lubrification mixte. Des modèles numériques déterministes sont proposés, permettant la prise en compte des effets de la rugosité dans de petits paliers à l’aide de maillages très fins. Les aspects analysés sont la génération numérique de surfaces rugueuses, et les modélisations des déformations mécaniques, du contact élasto-plastique et de l’écoulement fluide en présence des rugosités. Les déformations sont calculées par une méthode rapide à deux niveaux de maillage avec des matrices de compliance obtenues par des calculs de structure. Le contact est simulé par une méthode itérative basée sur les concepts de set actif et set de contact. L’écoulement est modélisé avec l’équation de Reynolds, en volumes finis. Un code de simulation des paliers en régime de lubrification mixte, intégrant ces composants de contact, de calcul des déformations et de lubrification à faible épaisseur du film, est ensuite proposé. La piézo-viscosité, la plasticité, et la rupture du film sont pris en compte de manière simplifiée. Ce code a été appliqué à des simulations des paliers partiels très chargés (jusqu’à 55 MPa), sur des maillages ayant 3,6 millions nœuds. Une étude sur l’influence des trois types de rugosité (longitudinale, isotrope et transversale), du matériau du patin et des effets piézo-visqueux sur les performances du palier a été menée. Les résultats incluent l’épaisseur du film, l’angle de calage, les couples de frottement visqueux et de contact (sec), l’aire de contact, la prépondérance du régime plastique, etc. Des courbes de Stribeck montrant l’évolution du coefficient de frottement global sont aussi présentées.
Author: Lê Vuong Hoang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 213
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Lors de l'étude du comportement de la lubrification des paliers de tête de bielle dans un moteur thermique les effets hydrodynamiques et les déformations élastiques et thermiques des structures doivent être pris en compte. L'étude présente un dispositif expérimental ainsi que les méthodes de mesures permettant l'analyse du comportement de modèles de paliers de tête de bielle sous chargement dynamique. Les théories thermoélastohydrodynamique bidimensionnelle et élastohydrodynamique tridimensionnelle sont présentées. Une bonne concordance est obtenue entre les résultats expérimentaux et théoriques.
Author: André Parfait Nyemeck Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 205
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Les garnitures mécaniques sont des composants utilisés pour assurer l'étanchéité d'arbres tournants. Elles sont constituées principalement de deux anneaux plans (le rotor et le stator), dont l'interface, qui constitue la barrière d'étanchéité, est lubrifiée par un film fluide. Le fonctionnement optimal est obtenu en minimisant à la fois la fuite et l'usure. Cela correspond à une épaisseur de film de l'ordre du micromètre, et à un régime de lubrification mixte. L'étude bibliographique présentant l'état de l'art a permis de justifier l'utilisation d'une approche multi-échelles pour traiter le problème de lubrification mixte. Une autre partie de cette bibliographie a permis d'identifier les modèles thermiques à mettre en œuvre. Le modèle multi-échelles développé pour l'étude de la lubrification mixte des garnitures mécaniques est ensuite présenté. Ce dernier utilise les surfaces numériquement générées et consiste à décomposer le domaine d'étude en plusieurs sous-domaines. L'équation de Reynolds prenant en compte la cavitation dans le fluide est résolue par la méthode des volumes finis à l'échelle micrométrique dans les sous-domaines de même que le contact normal hertzien des aspérités. Une échelle macroscopique est introduite pour connecter les conditions aux limites aux bornes des sous-domaines. Un champ de pression macroscopique est ainsi obtenu en assurant la conservation globale du débit. Ce modèle prend également en compte, à l'échelle macroscopique, le comportement Thermo-Elasto-HydroDynamique (TEHD) dans les garnitures mécaniques. La discrétisation des équations de chaleur et de déformation est effectuée grâce à la méthode des éléments finis pour une géométrie axisymétrique. La validation du modèle multi-échelles est faite avec un modèle déterministe de lubrification mixte, d'une part, et d'autre part avec un modèle TEHD pour surfaces lisses précédemment développé au laboratoire. L'influence des paramètres caractérisant le comportement de la garniture est analysée au travers d'une étude paramétrique. Cette étude a permis d'identifier les différents régimes de lubrification dans lesquels l'épaisseur du film lubrifiant est contrôlée par la hauteur des rugosités ou par les déformations thermoélastiques des faces.
Author: André Parfait Nyemeck Publisher: Presses Academiques Francophones ISBN: 9783841625212 Category : Languages : fr Pages : 268
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Les garnitures mecaniques (GM) sont des composants utilises pour assurer l'etancheite d'arbres tournants. Le fonctionnement optimal des GM est obtenu en minimisant a la fois la fuite et l'usure. Cela correspond a une epaisseur de film de l'ordre du micrometre, et a un regime de lubrification mixte. L'etude bibliographique presentant l'etat de l'art a permis de justifier l'utilisation d'une approche multi-echelles pour traiter le probleme de lubrification mixte. Une autre partie de cette bibliographie a permis d'identifier les modeles thermiques a mettre en uvre. Le modele multi-echelles developpe pour l'etude de la lubrification mixte des GM est ensuite presente. Ce dernier utilise les surfaces numeriquement generees et consiste a decomposer le domaine d'etude en plusieurs sous-domaines. L'equation de Reynolds prenant en compte la cavitation dans le fluide est resolue par la methode des volumes finis a l'echelle micrometrique dans les sous-domaines de meme que le contact normal hertzien des asperites.Une echelle macroscopique est introduite pour connecter les conditions aux limites aux bornes des sous-domaines.
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Un modèle phénoménologique multi-zone, intégrant les derniers sous-modèles physiques connus (aérodynamique, pulvérisation, combustion turbulente, production de suie, frottement piston-chemise...) est développé. II est validé expérimentalement sur la pression cylindre, l'énergie libérée et les transferts de chaleur aux parois, et utilisé pour calculer des grandeurs locales non mesurables sur moteur par exemple : la richesse, la température des gaz, la fraction brûlée, la fraction volumique de suie... La première partie concerne la mesure par PDA (Particle Dynamic Analyser) de la taille et de la vitesse des gouttes dans une chambre de combustion à volume constant à la température ambiante, pour différentes pressions des gaz et différents diamètres de l'orifice d'injecteur. La distribution spatio-temporelle des diamètres de gouttes nous a permis de proposer une nouvelle loi de la fraction volumique en fonction du diamètre normalisé précisant celle publiée par Hiroyasu, ainsi qu'un modèle simplifié décrivant la pulvérisation. Le modèle multi-zone proposé prend en compte le swirl, la turbulence, la pulvérisation, l'échauffement et l'évaporation des gouttes, la production des suies et les transferts thermiques convectif et radiatif. La vitesse tangentielle supposée parabolique est calculée à l'aide des équations de conservation de la masse et du moment cinétique angulaire. La turbulence supposée homogène est calculée à l'aide d'un modèle k-e. En complément de l'aérothermochimie de la combustion, l'energie génerée par frottement piston-chemise est déterminée pour chacun des segments et pour la jupe en considérant les modes de lubrification hydrodynamique et mixte. Contrairement aux travaux antérieurs limites aux phases de compression, combustion-detente, le modèle proposé décrit le cycle complet intégrant les échanges de masse avec l'extérieur. Enfin les mesures des pertes thermiques conduites sur un banc d'essai (mesures globales sur les circuits de refroidissement de la chemise, de la culasse et de l'huile de lubrification et mesures locales en plusieurs positions de la chemise et de la culasse) ont permis l'estimation de la contribution de chaque mode convection, rayonnement et frottement piston-chemise dans les pertes thermiques totales dans la chemise. A pleine charge le frottement piston-chemise représente environ 2% (7,3% à vide) de l'energie introduite soit 12% (27% a vide) des pertes totales calculées pour le piston et la chemise.
Author: Stephany Antoine Publisher: Presses Academiques Francophones ISBN: 9783841633286 Category : Languages : fr Pages : 304
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Accelerer la cadence des unites en activite requiert une meilleure comprehension, et donc maitrise, des procedes industriels. En parallele, l'optimisation de ces procedes permet de gagner en cout de fonctionnement et en qualite du produit fourni. L'acceleration, l'optimisation et l'evolution de l'operation de laminage a froid peuvent etre aides par un outil informatique performant, ce qui est l'objet de ce travail. La problematique du laminage a froid implique de nombreux mecanismes complexes dont un parametre crucial est la friction entre les cylindres et la bande. La lubrification est un agent efficace du procede industriel mais ses mecanismes intimes restent encore relativement mal connus. L'industrie exige un regime de lubrification mixte qui permet un compromis entre qualite de produit et vitesse de production. Les surfaces rugueuses du cylindre et de la bande sont alors en contact avec de nombreux micro contacts directs et micro vallees lubrifiees. La theorie classique du laminage modelise une passe de laminage a froid. La presence des rugosites et du lubrifiant ont ete introduites par la suite pour finalement aboutir au premier modele de regime mixte de Wilson..."
Author: Ramona Dragomir Fatu
Author: Ramona Dragomir Fatu
Author: Dominique Bonneau
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Author: M'hamed Benhassaine
Author: Mihai-Bogdan Dobrica
Author: Lê Vuong Hoang
Author: André Parfait Nyemeck
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Author: Nour Eddine Guerrassi
Author: Stephany Antoine