Etude numérique et expérimentale des conditions de lubrification des roulements de boîte de vitesses PDF Download
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Author: Eric Tinguy Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 182
Book Description
La durée de vie d'une boîte de vitesses est liée en partie au fonctionnement des paliers. La lubrification des roulements permet de maintenir l'équilibre thermique et de séparer les interfaces en contact. Cette étude repose sur la modélisation théorique et expérimentale du fonctionnement d'un roulement conique. Elle apporte une compréhension prédictive du comportement mécanique d'une part, avec le calcul de la raideur du roulement, et énergétique d'autre part, en réalisant le bilan des puissances dissipées au sein d'un roulement pour des sollicitations rencontrées dans les boîtes de vitesses. Le modèle de calcul prend en compte l'influence de la raideur du logement et de la correction de profil des génératrices des bagues et des rouleaux pour l'obtention de la raideur axiale. L'analyse quasi-statique prend en compte le comportement rhéologique visco - non linéaire du lubrifiant pour le calcul des forces et des moments de frottement agissant sur les surfaces des corps roulants et de la cage. Cette modélisation fournit le taux de glissement de la cage et la cinématique réelle des rouleaux, i.e. une vitesse angulaire propre qui diffère selon le corps roulant considéré. Une bonne corrélation est obtenue avec les résultats expérimentaux, pour le couple résistant du roulement. Ce travail constitue une première étape pour prédire la quantité de lubrifiant optimale à apporter au palier.
Author: Eric Tinguy Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 182
Book Description
La durée de vie d'une boîte de vitesses est liée en partie au fonctionnement des paliers. La lubrification des roulements permet de maintenir l'équilibre thermique et de séparer les interfaces en contact. Cette étude repose sur la modélisation théorique et expérimentale du fonctionnement d'un roulement conique. Elle apporte une compréhension prédictive du comportement mécanique d'une part, avec le calcul de la raideur du roulement, et énergétique d'autre part, en réalisant le bilan des puissances dissipées au sein d'un roulement pour des sollicitations rencontrées dans les boîtes de vitesses. Le modèle de calcul prend en compte l'influence de la raideur du logement et de la correction de profil des génératrices des bagues et des rouleaux pour l'obtention de la raideur axiale. L'analyse quasi-statique prend en compte le comportement rhéologique visco - non linéaire du lubrifiant pour le calcul des forces et des moments de frottement agissant sur les surfaces des corps roulants et de la cage. Cette modélisation fournit le taux de glissement de la cage et la cinématique réelle des rouleaux, i.e. une vitesse angulaire propre qui diffère selon le corps roulant considéré. Une bonne corrélation est obtenue avec les résultats expérimentaux, pour le couple résistant du roulement. Ce travail constitue une première étape pour prédire la quantité de lubrifiant optimale à apporter au palier.
Author: Pierre Navet Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 146
Book Description
L'objectif de ces travaux de thèse est d'étudier le comportement thermique des engrenages en fonctionnement marginal de lubrification. Ces phases se caractérisent par une quantité faible ou inexistante d'huile apportée aux éléments lubrifiés. Le fonctionnement ciblé fait intervenir uniquement de l'huile résiduelle des précédentes lubrifications dans un contexte de faibles puissances transmises. Le fonctionnement sera étudié du point de vue de la modification des échanges thermiques, des pertes de puissance générées et de la modification des états de surface des dents. Pour cela, une approche expérimentale sur un banc engrenage modifié pour ces conditions de lubrification a été menée. Il a été observé que le fonctionnement marginal influençait à la fois les échanges thermiques et les pertes de puissance générées au sein du système. Une modélisation thermique nodale du banc d'essai a permis de comprendre la modification des échanges thermiques et d'isoler les pertes par frottement à la denture lors du fonctionnent marginal. Pour aller plus loin, une étude du fonctionnement sous-alimenté à l'échelle du contact a été menée sur machine bi-disques. Une méthode semi empirique d'estimation de l'épaisseur de film d'huile dans le contact a permis de mettre en évidence que le temps disponible avant la défaillance dépendait de phénomènes de réalimentation du contact. D'ailleurs, des essais réalimentés régulièrement ont montré qu'une très faible quantité de lubrifiant état nécessaire à la lubrification du contact, mais n'assurait pas le rôle de refroidissement.
Book Description
Les paliers soumis à des charges dynamiques, comme par exemple les paliers de moteurs, ont une géométrie simple mais un fonctionnement assez complexe. La modélisation de tous les phénomènes physiques qui interviennent dans le fonctionnement d'un palier dynamique est très difficile à réaliser et nécessite parfois des temps de calcul prohibitifs. Le but de cette étude est d'aider les concepteurs des paliers en proposant des outils prédictifs rapides et performants. Avec les lois de variation de la viscosité adaptées, les influences respectives des effets non-newtonien et piezo-visqueux sont étudiées dans le cas complexe des paliers de tête de bielle. Pour les cas étudiés l'effet piezo-visqueux s'avère être plus significatif sur le comportement du palier, que l'effet non-newtonien. Deux modèles thermiques sont développés : un premier modèle, qui donne une information 2D de la température dans le contact et un second, plus évolué, qui permet d'obtenir une information 3D de la température. L'efficacité des modèles est prouvée par le traitement d'un palier de tête de bielle. Une comparaison des résultats en utilisant un modèle EHD, deux modèles TEHD 3D avec et sans les effets non-newtoniens et un modèle TEHD dit "global" est présentée et analysée. Afin de valider les modèles théoriques et numériques une machine d'essais (MEGAPASCALE) pour étudier la lubrification des paliers de bielle dans des conditions de fonctionnement réelles et sévères est étudiée et réalisée. Les diagrammes de charge obtenus (90kN en compression et 60 kN en traction pour une vitesse de rotation de 20000 tr/min) sont des diagrammes essentiellement "inertiels" comme ceux rencontrés dans des moteurs à hauts régimes. Une description détaillée des nombreuses solutions originales adoptées ainsi que le fonctionnement du banc est présentée.
Book Description
Des modèles globaux permettant de simuler le comportement dynamique des boîtes de vitesses automobiles ont été développés. Ils sont basés sur la Méthode des Eléments Finis et ont pour principale originalité d'intégrer l'ensemble des couplages entre les différents composants technologiques (arbres de boîte, engrenages, paliersn carters). Avant d'être exploités en bureau d'étude, ces modèles numériques doivent être validés expérimentalement. C'est l'objet de cette thèse. La complexité du système rend difficile la mise en oeuvre d'une campagne de recalage "classique" faisant appel aux procédures mathématiques décrites dans la bibliographie. En effet, la boîte de vitesses ne peut pas être "isolée" du reste de la chaîne de transmission de puissance et les essais doivent être réalisés sur un mécanisme sous charge et éventuellement en fonctionnement. Une campagne d'essais articulés en deux grandes étapes a donc été mise en place. La première est consacrée à l'étude du système en charge, à l'arrêt, et s'organise selon une démarche "pas à pas" : partant des arbres isolés, les autres éléments de la boîte ont été progressivement intégrés au système étudié, d'abord les paliers à roulement, puis les engrenages et enfin les carters. La modélisation de ces différents éléments a ainsi été validée et l'existence de couplages importants confirmée. Dans un second temps, la boîte de vitesses est étudiée en fonctionnement. Un certain nombre de paramètres d'observation privilégiés ont été choisis : erreur de transmission, efforts transmis par les roulements. Un capteur de force original directement intégré à l'un des roulements de la boîte de manière à préserver au mieux l'architecture et les conditions de fonctionnement du mécanisme a donc été conçu en utilisant la technologie des films piézo-électriques. Un bon accord expérience / simulation numérique a été observé (notamment en terme d'amplitudes), ce qui a permis de valider les principales hypothèses de modélisation (linéarisation du comportement dynamique autour d'un point de fonctionnement statique, utilisation de l'erreur de transmission quasi-statique sous charge pour modéliser l'excitation générée par les engrenages.
Book Description
La lubrification eX-Poro-HydroDynamique (XPHD) est un mécanisme de lubrification d'inspiration biomimétique. Il s'agit principalement d'un écoulement dans un milieu poreux, dont la phase solide représentée par des fibres, induit des forces élastiques de compression considérées comme négligeables par rapport aux forces hydrodynamiques générées à l'intérieur du milieu poreux. L'idée essentielle de la lubrification XPHD consiste en remplacement du matériau antifriction et du film de fluide mince, traditionnellement utilisé dans les solutions classiques, par une couche poreuse imbibée d'un fluide qui fournit plus grande capacité de charge. Ce type de lubrification représente une solution technologique totalement nouvelle (en rupture avec la solution classique) qui peut permettre de remplacer les lubrifiants pétroliers, de créer des systèmes tribologiques autolubrifiants et donc plus écologiques et moins coûteux. Ce travail de recherche est donc focalisé sur l'évolution des performances de la lubrification XPHD dans le cadre d'un mouvement tangentiel, adapté à l'étude de butées pour faible et moyenne vitesses de rotation. Dans ce contexte scientifique, une étude approfondie d'un matériau poreux présélectionné (mousse en polyuréthane) fut réalisée avec le but de déterminer les caractéristiques physiques et les paramètres cruciaux pour la lubrification XPHD: la porosité et la perméabilité du matériau poreux. Les modèles théorique et numérique de lubrification XPHD proposés se basent sur l'équation de Darcy-Brinkman et les hypothèses de la lubrification classique, ainsi que l'écoulement à l'intérieur du milieu poreux sont prédit avec une nouvelle forme de l'équation de Reynolds. Le banc d'essais spécialement développé permet d'étudier expérimentalement le mécanisme de lubrification XPHD pour des différents types de dislocateur en combinaison avec des liquides newtoniens et nonnewtoniens. Une description détaillée du banc d'essais et de tous les dispositifs expérimentaux utilisés ainsi que la comparaison des résultats de modélisation et des résultats expérimentaux sont présentés.
Author: Eric Tinguy
Author: Eric Tinguy
Author: Pierre Navet
Author: Aurelian Fatu
Author: Karim Yakhou
Author: Serguei Kunik
Author: Johann Christian Poggendorff
Author: Arvid Palmgren
Author: Cornelis Henricus Venner
Author: 
Author: Von Karman Institute for Fluid Dynamics