Academic literature on the topic 'Paliers et coussinets'

La compréhension et la maîtrise des phénomènes de la lubrification des contacts a un impact direct sur le fonctionnement des mécanismes. La sous-alimentation en lubrifiant réduit l'épaisseur de film dans le contact et provoque des défaillances anticipées. Elle modifie aussi le frottement dans les contacts, ce qui augmente les pertes d'énergie. L'étude expérimentale du coefficient de frottement montre qu'il dépend fortement des conditions d'alimentation. Dans le domaine sous-alimenté, le frottement n'est pas constant et un certain nombre de cycles est nécessaire avant de parvenir à un fonctionnement stabilisé. Il s'agit du temps nécessaire pour équilibrer les pertes de lubrifiant et la réalimentation autour du contact. Une augmentation de la vitesse ou de la viscosité rend la sous-alimentation plus sévère. Les mesures de coefficient de frottement dans les contacts sous-alimentés sont utilisées afin de déterminer l'épaisseur du film de lubrifiant. Cette méthode permet la détermination expérimentale des épaisseurs de film de lubrifiant. Cette méthode permet la détermination expérimentale des épaisseurs de film dans les mécanismes complets. La durée de vie des contacts sous-alimentés est étudiée théoriquement et expérimentalement. L'influence de la réduction du débit de lubrifiant est non négligeable. Les réductions observées peuvent aller jusqu'à plus de 50%. Globalement, l'importance des dissipations thermiques dans les contacts sous-alimentés est mise en évidence. La plage de conditions de fonctionnement dans laquelle la sous-alimentation peut être observée est très réduite. Le passage d'un contact suralimenté à une défaillance par grippage se fait très rapidement
Understanding the lubricated contact behaviour is of great importance in mechanical design. Lubricant starvation reduces the film thickness and can lead to the mechanism failure. It alters the traction coefficient and increases the power losses. Traction coefficient measurements show that it strongly depends on the lubricating conditions. Under starved lubrication, traction is time dependent. Many cycles are needed to balance the lubricant ejection and replenishment. Increasing the rolling speed or the lubricant viscosity increases the starvation severity. Traction coefficient measurements in starved contacts can be used to determine the lubricant film thickness. This new way of measuring film thicknesses can be applied to general mechanisms. The rolling contact fatigue of starved lubricated contacts is theoretically and experimentally studied. The lubricant amount has a great influence on fatigue life. The measured fatigue life reduction is more than 50%. Finally, this work shows that thermal dissipation is very important in starved contacts. The range of operating conditions for which starvation is observed is very narrow. Increasing the starvation severity, the contact conditions rapidly deteriorate from fully-flooded to scuffing

La propriété auto lubrifiante des paliers poreux provient de l'huile, contenue dans les pores du coussinet, qui permet d'alimenter le film lubrifiant soutenant l'arbre. L'aspiration a lieu dans la zone de jeu maximum où le film lubrifiant, en dépression, est rompu par cavitation. Lors de la première étape de ce travail. Il est apparu que les modèles mathématique de la littérature, no. N conservatifs, ne permettent pas de simuler les palier poreux; l'importance de la résistance à la cavitation du lubrifiant a été montrée. Une adaptation, pour les paliers poreux (2D et 3D), modèle à frontière libre de "Floberg - Elrod" pour la zone de cavitation a été réalisée. Les écoulements dans la matrice poreuse et dans le film sont respectivement modélisés par la loi de Darcy et l'équation de Reynolds. Les phénomènes capillaires à l'interface coussinet poreux-milieu ambiant ont été introduits dans les conditions limites ; des bouchages des pores sur l'alésage du coussinet sont également représentés. Les résultats numériques présentent une bonne concordance avec les résultats expérimentaux disponibles. Les hases successives d'élaboration du modèle ont permis de détecter les phénomènes essentiels pour le bon fonctionnement du palier. L'écoulement obtenu est satisfaisant pour un régime permanent : ni fuite ni entrée d'air dans le palier
The self-lubricating property of porous journal bearings is due to oil, contained in the bearings' pores which feeds the lubricating film supporting the shaft. The ail is sucked in the area of maximum gap where the lubricating film is broken by cavitation. In the first state of this study, it became apparent that the mathematical models from the literature, which· are not conservative, could not allow the simulation of flows in porous journal bearings. The importance of the lubricant's capacity to withstand cavitation was demonstrated. The Floberg-Elrod free boundary model was adapted for porous journal bearings (2D and 3D) to study cavitation problem. The flows into the porous bearing and into the film were simulated by the Darcy law and the Renolds equation respectively. The capillarity phenomenon between the bearing and its environment were entered at boundary conditions. Pores closure at the surface of the bore was also taken into account. Numerical results are in a good agreement with available experimental results. The successive steps in the development of the model have demonstrated the phenomena that are essential to the good operation of the porous journal bearings. The resulting flow is satisfactory for steady operation : there are no ail leaks and no penetration of air into the bearing

Les paliers axiaux (ou butees) aerodynamiques permettent l'arret axial des arbres de turbomachines fonctionnant a des vitesses de rotation de dix mille a cent mille tours par minute. Ils sont formes de secteurs deformables creant un convergent avec le plan du disque rotor. Ce travail etudie le fonctionnement des butees lorsque le film d'air est forme. L'etude des parametres externes a souligne l'influence nefaste et preponderante du non-parallelisme des plans butee rotor sur les performances. Il a ete montre que la souplesse des secteurs attenue ce phenomene. L'etude de secteurs indeformables a permis de demontrer que la geometrie optimale du convergent est definie par une partie inclinee suivie par une partie parallele au plan du rotor. La hauteur d'entree et l'angle de transition sont les deux parametres qui definissent ce profil. Dans le cas d'un comportement structural des secteurs modelise par une matrice de souplesse locale, liant les pressions aux deplacements, l'auteur presente une resolution directe qui donne une meilleure convergence des algorithmes par rapport aux methodes iteratives. Le cas d'une matrice de souplesse diagonale permet de modeliser des secteurs formes par une feuille superieure appuyee sur une feuille ondulee decoupee de facon a obtenir de petits ressorts elementaires independants. Pour ces butees, une methodologie de conception, basee sur l'obtention de capacites de charge maximales, a ete developpee. Des modeles simplifies, bases sur les resultats des secteurs indeformables, definissent les parametres du secteur optimal. Le calcul complet affine ces resultats. A partir de ceux-ci, l'application de la methodologie de la recherche experimentale determine precisement la butee qui aura un comportement optimal. Cette demarche a permis, pour des conditions d'utilisation identiques, de doubler les capacites de charge des paliers axiaux

Cette etude se propose de resoudre la partie structure d'un palier aerodynamique a feuilles par une methode simple. La solution retenue est celle d'un descriptif eulerien. Cependant, le champ des hauteurs du film fluide n'est pas fixe dans ce palier a alesage expansible, mais la connaissance des fonctions d'influences permet de relier les efforts appliques a la deformation des feuilles et de determiner ainsi une geometrie. Les caracteristiques mecaniques conduisent alors a la determination du couple de demarrage, caracteristique essentielle pour la mise en mouvement de l'arbre car le systeme est en frottement sec pendant les seances d'arret-demarrage avant interposition du film sustentateur. La partie ecoulement est abordee par l'equation de reynolds qui est l'equation de base pour l'etude des films minces visqueux. Sa resolution permet de calculer la charge admissible d'un tel palier puis de determiner les coefficients dynamiques de raideur et d'amortissement qui conduisent a une masse critique, caracteristique de la limite de stabilite. Le programme de calcul ainsi elabore devient un outil precieux pour le bureau d'etude car chaque palier constitue un cas particulier et demande de part sa geometrie une etude statique et dynamique qui lui est propre

Les méthodes numériques utilisées pour résoudre les problèmes en lubrification sont : différences finies, volumes finis et éléments finis. Dans une première phase nous avons comparé les résultats obtenus avec les deux premières méthodes. Pour des géométries où l'épaisseur du film varie de façon continue la méthode des volumes finis permet de vérifier la conservation de la masse sur l'ensemble du contact. Lorsque le film lubrifiant présente une discontinuité géométrique, la méthode des différences finies conduit à des résultats erronés. Nous avons développé une approche en volumes finis où la discontinuité du champ de pression est décrite par l'équation de Bernoulli généralisée. Enfin nous développons une méthode de volumes finis qui permet de traiter des géométries quelconques. Nous avons appliqué cette modélisation pour calculer les performances d'un palier hybride comportant des alvéoles de formes quelconques (rectangulaires, triangulaires et circulaires)
The numerical methods used to solve the problems in lubrication are : finite difference, finite volume and finite element. In a first step we compared the results obtained with the first two methods. For geometry where the film thickness varies continuously, the finite volume method allows to check the conservation of the mass on the entire contact area. When the lubricating film has a geometrical discontinuity, the finite difference method leads to erroneous results. We developed an approach using the finite volume where the discontinuity of the pressure field is described by a generalized Bernoulli equation. Finally we develop a finite volume method which makes possible to treat arbitrary geometris. We applied this modeling to calculate the performances of a hybrid journal bearing comprising pockets of non - conventional form (rectangular, triangular and circular)

Les phénomènes de vibrations et de broutage (broutage : très fortes vibrations dans le plan vertical, des différents éléments mécaniques d'une cage, à la fréquence de résonance constituée par ces différents éléments) provoquent une dégradation progressive de l'outil (vibrations), ou une forte altération de l'épaisseur visée du produit laminé (broutage). L'étude porte sur les phénomènes de vibrations et de broutage. La partie de l'étude consacrée aux vibrations a pour but de mettre en évidence certains phénomènes entraînant des vibrations sur une cage. La partie consacrée au broutage a pour but de mettre en évidence l'influence de la valeur des paramètres de fonctionnement d'une cage sur l'apparition de ce phénomène. Des mesures effectuées montrent que les vibrations sur une cage se traduisent par un déplacement des différents éléments mécaniques de cette cage, essentiellement dans le plan horizontal. L'étude consacrée aux vibrations montre l'influence de la variation de certains efforts (efforts à la liaison cylindre d'appui-cylindre de travail ; variation des efforts de frottement dans les paliers Morgoïl) sur les efforts horizontaux s'exerçant sur les différents éléments mécaniques d'une cage. Plusieurs types de mesures permanentes sont proposées, afin de repérer et de quantifier de façon systématique l'apparition de ces sources d'excitations. L'étude sur le phénomène du broutage, met en évidence, à partir d'un modèle de cage simulant le comportement vibratoire dans le plan vertical des différents éléments mécaniques d'une cage, l'existence d'une fréquence de résonnance située autour de 110Hz. L'étude de différentes fonctions de transfert montre et quantifie l'influence de la valeur des paramètres de fonctionnement d'une cage sur l'amortissement de la paire de pôles complexes conjugués de fréquence naturelle 110Hz, et par conséquent, l'influence de ces paramètres sur la déstabilisation éventuelle du fonctionnement d'une cage. Les résultats issus de ce modèle, utilisés sur le site de MARDYCK, ont permis d'optimiser le choix des valeurs des paramètres de fonctionnement sur les différentes cages d'un laminoir et de minimiser ainsi l'apparition du broutage. L'utilisation du modèle établi, en parallèle du process, est un outil permettant de détecter, avant le laminage de chaque bobine, ou en cours de laminage, un risque éventuel de broutage. L'utilisation de cet outil permet de modifier en conséquence les paramètres de fonctionnement des différentes cages d'un train. L'exploitation de ce modèle a mis en évidence le moyen de détecter, lors d'un broutage, quelle cage est à l'origine du phénomène.

Les machines etant de plus en plus sollicitees a grandes vitesses, le regime d'ecoulement du film lubrifiant dans les paliers devient turbulent et l'echauffement dans le film important et il est indispensable de tenir compte de la nature de l'ecoulement dans les modelisations theoriques. Nous avons donc effectue une analyse thermohydrodynamique des paliers a patins oscillants en regime turbulent. Deux modeles (elrod et ng, constantinescu) bases sur le concept de viscosite turbulente ont ete utilises ainsi que la modelisation lineaire de ng et pan. L'etude theorique permet de tenir compte des effets thermiques locaux et des transferts de chaleur dans les solides. L'influence des caracteristiques du lubrifiant et des materiaux ainsi que le profil de temperature a l'entree du film sur les performances des paliers est traitee. Cette etude permet d'expliquer le paradoxe constate experimentalement lors du changement de regime d'ecoulement: l'augmentation de la vitesse de rotation de l'arbre entraine une diminution de la temperature maximale du palier alors que la puissance dissipee augmente tres sensiblement. Ceci est du a l'ecoulement non laminaire qui tend a homogeneiser la temperature dans le film et a favoriser les echanges thermiques dans les solides. Ainsi, la temperature maximale diminue alors que la temperature moyenne augmente. Differents exemples issus de la litterature ont permis de confronter nos resultats theoriques aux resultats experimentaux publies

La plupart des etudes concernant les paliers a frottement fluide ont ete realisees en regime etabli. Cependant, les situations dangereuses peuvent etre engendrees lors d'un regime transitoire, qui apparait a la suite d'une modification d'un des parametres de fonctionnement du palier (vitesse, charge). Les situations dangereuses peuvent egalement se produire lors la contamination du lubrifiant avec des particules contaminantes dures, qui engendrent des effets thermiques locaux. Toutes ces situations, dues aux effets thermiques, generaux ou locaux, sont considerees comme des instabilites thermiques. Une partie de ce memoire est dediee a l'etude des paliers lisses en regime transitoire. Une attention speciale a ete accordee a l'analyse des circonstances engendrant le serrage des paliers lisses non charges, consecutif aux deformations thermiques subies par les elements solides (arbre et coussinet). Plusieurs modeles de calcul ont ete crees, notamment un modele global analytique et un modele complet, dont la resolution demande l'utilisation de la methode des elements finis. Pour le cas general, des paliers fonctionnant avec une excentricite importante, un modele bidimensionnel thermoelastohydrodynamique a ete presente, qui permet de prendre en compte la variation de la viscosite du lubrifiant suivant l'epaisseur du film. La complexite de ce modele exige l'utilisation de la methode des elements finis. Les dispositifs d'essais utilises pour l'obtention des resultats experimentaux necessaires pour la validation des predictions theoriques ont ete aussi presentes. Les cas etudies concernent des demarrages rapides des paliers non charges et des demarrages tant rapides que lents d'un palier charge. Les predictions theoriques sont en bon accord avec les resultats experimentaux. La lubrification des paliers hydrodynamiques avec des lubrifiants contamines par des particules dures a ete aussi analysee. Un modele theorique qui permet de calculer les temperatures locales de contact est presente. Le niveau de filtration est egalement determine a partir d'un critere thermique, ce qui est utile pour le concepteur des systemes de lubrification.

Les paliers fluides dans les moteurs thermiques sont utilisés pour guider en rotation certains organes (bielle, vilebrequin, ). Les vitesses de rotation imposées à celles-ci associées d'une réduction de leur masse font que les températures présentes dans le contact sont très importantes. Un modèle numérique complet de la lubrification TEHD 3D a donc été développé. Celui-ci décrit l'équation de Reynolds généralisée bidimensionnelle, les équations de l'énergie et de la chaleur tridimensionnelles pour le calcul de la pression, des températures dans le film et les solides. Celles-ci sont résolues par la méthode des éléments finis. La validation du code est effectuée pour un palier soumis à une charge statique. Pour cela, les résultats obtenus sont comparés avec ceux issus d'un modèle TEHD 2D et ceux issus d'une campagne d'essais. Une bonne concordance sur la température est observée entre les résultats issus du modèle TEHD 3D et ceux obtenus expérimentalement. La comparaison entre le modèle 2D et le modèle 3D montre que la prise en compte de l'évacuation axiale de la température est essentielle pour une bonne détermination des caractéristiques thermiques du palier. Le cahier des charges et la description technique du dispositif expérimental "MEGAPASCALE" est présenté. Ce dernier permet de réaliser des essais dans des conditions réelles de fonctionnement. Ainsi des vitesses de rotation de 20000 tr/min et des charges dynamiques de 90 kN pourront être atteintes
The fluid bearing in the thermal engines are used to guide in rotation certain bodies (rod, crankshaft ). High speed associated with the mass reduction of engine bearings induced high temperature for the lubricated contacts. A numerical procedure of TEHD 3D lubrication, based on finite elements method, was developed. This one described two-dimensional Reynolds Generalized equation, three-dimensional energy equation and heat equation for the calculation of the pressure, the temperatures in film and solids. The validation of the TEHD 3D model was carried out for a steady state bearing. The results are compared with a TEHD 2D model and with experimental data. A good agreement on the temperature is observed between the TEHD 3D model and the experimental data. The comparison between the 3D and 2D numerical models showed that taking into account the heat axial evacuation is essential for a good pattern. The functional specifications as well as the technical description of experimental device "MEGAPASCALE" was presented. This one allows tests under high speed (20000 rev/min) and important dynamical loads (90 kN) which correspond to real operating conditions