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Fonctions des lubrifiants
Les raisons essentielles pour une lubrification des surfaces on contacte conduisent vers : Une réduction des pertes d’énergie mécanique ; Une réduction de l’usure des organes en contacte ; Une protection des surfaces frottantes contre la corrosion (action de l’oxygène ,de l’air, de l’eau, le soufre contenu dans le fuel des moteurs Diesel…) ;
L’évacuation de la chaleur : Dans les moteurs thermiques, l’huile peut enlever jusqu’à 40٪ de la chaleur produite par la combustion ;
Dans la coupe des métaux, le rôle de refroidissement de l’outil est primordial ; L’accroissement de l’étanchéité :
Dans un moteur thermique, l’étanchéité aux gaz de l’ensemble piston-cylindre-segments dépend de la viscosité de l’huile adhérant à la paroi intérieure du cylindre ; La graisse peut empêcher l’intrusion d’impuretés à l’intérieur d’un carter ; L’évacuation des impuretés de fonctionnement: dans un moteur Diesel, les résidus solides de la combustion du gas-oil doivent être éloignés de la zone des segments pour éviter le phénomène de gommage de ces derniers. C’est la fonction détergente du lubrifiant qui remplit ce rôle ; L’abaissement du niveau sonore.
Lubrifiant liquides (huiles)
La solution ultime au frottement et à l’usure est le lubrifiant liquide. En ingénierie, les lubrifiants liquides se nomment les huiles. En quantité et qualité adéquates et en présence d’une géométrie appropriée des surfaces en contact, l’huile forme un film entre les surfaces en mouvement relatif d’une épaisseur h = 2 à 100 fois la hauteur des aspérités .
L’usure est ainsi complètement éliminée et la résistance devient celle du film. Ceci donne des coefficients de frottement de l’ordre de 0,0005 à 0,005 .
La formation d’un film épais est régie par trois paramètres : Les paramètres opérationnels (charge et vitesse), Les paramètres géométriques du contact, La viscosité dynamique de l’huile.
Paliers lisses
Les paliers sont les composantes mécaniques conçus pour soutenir les arbres. Le mot palier est un nom générique qui désigne un montage mécanique destiné à accommoder le mouvement relatif entre une pièce en mouvement et un bâti ou un châssis de machine immobile. Le rôle des paliers est d’assurer le positionnement dans l’espace et de permettre le mouvement libre des arbres et des essieux en rotation ou en translation. En même temps, les paliers reprennent les charges du système et les transmettent à la partie fixe de la machine.
Les paliers sont généralement utilisés pour monter des pièces rotatives sur des essieux fixes, comme par exemple les poulies, roues, engrenages, etc.
La transmission des charges à la partie fixe de la machine se réalise par l’intermédiaire des surfaces en contact : la surface extérieure de l’axe supporté et la surface intérieure de l’alésage du palier utilisé. Ces mouvements peuvent être du type suivant : Translation (palier linéaire communément appelé glissières); Rotation (palier rotatif); Translation et rotation (palier mixte).
Vibrations
L’utilisation des vibrations pour surveiller les machines n’est pas nouvelle – puisque les mécaniciens posaient autrefois leur tournevis sur un moteur pour en écouter les mouvements internes – mais ces techniques « sensitives » se sont aujourd’hui modernisées grâce à l’apparition de matériels nouveaux, au point de faire de l’étude des vibrations, un des outils les plus utiles à la maintenance moderne.
Le principe de l’analyse des vibrations est basé sur l’idée que les structures de machines, excitées par des efforts dynamiques, donnent des signaux vibratoires dont la fréquence est identique à celle des efforts qui les ont provoqués ; et la mesure globale prise en un point est la somme des réponses vibratoires de la structure aux différents efforts excitateurs. On peut donc, grâce à des capteurs placés en des points particuliers, enregistrer les vibrations transmises par la structure de la machine et, grâce à leur analyse, identifier l’origine des efforts auxquels elle est soumise. De plus, si l’on possède la « signature » vibratoire de la machine lorsqu’elle était neuve, ou réputée en bon état de fonctionnement, on pourra, par comparaison, apprécier l’évolution de son état ou déceler l’apparition d’efforts dynamiques nouveaux consécutifs à une dégradation en cours de développement
Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Etude bibliographique sur les huiles, les paliers lisses et les vibrations
I.1. Introduction
I.1.1 Fonctions des lubrifiants
I.1.2 Lubrifiant liquides
I.1.2.a Composition et type d’huile
I.1.2.b Caractéristiques principales des lubrifiants liquides
I.1.2.c Le taux de cisaillement
I.2. Paliers lisses
I.2.1 Différents régimes de lubrification
I.2.2 Paliers hydrodynamiques
I.2.3 Différents types des paliers hydrodynamiques
I.2.4 Problèmes de vibrations des paliers lisses
I.3 Vibrations
I.3.1 Notions fondamentales
I.3.2 Types de vibrations
I.3.3.Natures des vibrations
I.3.4 Représentation du signal vibratoire
I.3.5 Méthodes d’étude des vibrations
I.3.6 Détection par l’analyse spectrale des principales anomalies
I.3.7 Le matériel (Chaîne de mesure)
I.3.8 Conclusions
Chapitre II : Etude sur la lubrification hydrodynamique par fluides newtoniens et non
newtoniens
II.1. Introduction
II.2 Approche physique de la lubrification hydrodynamique
II.3 Equations de base de la lubrification hydrodynamique par un fluide newtonien et non newtonien
II.3.1Lois fondamentales de la mécanique des milieux continus pour un fluide newtonien
II.3.1.a Equations de mouvement
II.3.1.b Equations de mouvement pour un écoulement de films minces
II.3.1.c Intégration des équations de mouvement
II.3.1.d Dérivation de l’équation de Reynolds pour un fluide newtonien
II.3.2 Lois fondamentales de la mécanique des milieux continus pour un fluide non newtonien (fluide polaire)
II.3.2.1 Equations de mouvement
II.3.2.2 Equations de mouvement pour un écoulement de films minces
II.3.2.3 Intégration des équations de mouvement
II.3.2.4 Equation de Reynolds modifiée
II.4 Calcul des différents paramètres dans un contact hydrodynamique
II.4.1 Champ de pression dans le film
II.4.2 Action du fluide sur les parois du contact
II.4.3 Le débit
II.4.4 Puissance dissipée
II.5 Conclusion
Chapitre III : Modélisation d’un palier lisse
III.1 Introduction
III.2 Equation de Reynolds dans le cas d’un palier lisse pour un fluide newtonien
III.3 Equation géométrique du film pou un palier aligné
III.4 Conditions aux limites sur la pression
III.5 Paramétrages utilisés pour l’écriture des équations de la lubrification hydrodynamique
III.6 Ecriture des différentes équations en variables sans dimension
III.7 Construction de la forme intégrale faible associée à l’équation de Reynolds modifiée
III.8 Conclusion
Chapitre IV : Etude du comportement dynamique non linéaire d’un palier lisse
IV.1Introduction
IV. 2 Equations dynamique non linéaire du palier lisse
IV. 2 .1 Expression de l’équation de Reynolds modifiée dans le cas du palier lisse
IV. 2 .2 Equations de mouvement de l’arbre
IV.2. 3 Equations de mouvement en variables sans dimension
IV.2.4 Résolution des équations de mouvement
IV. 3 Méthodes de résolution numérique de l’équation de Reynolds pour un fluide newtonien
IV.3.1 Théorie du palier court
IV.3. 2 Théorie du palier court optimisé (Méthodes de résolution numérique de l’équation de Reynolds modifiée)
IV.4 Discrétisation de l’équation d’Euler-Lagrange par la méthode des différences finies
IV.5 Conclusion
Chapitre V : Analyse dynamique non linéaire d’un palier lisse
V.1 Introduction
V.2 Schéma de résolution numérique du problème dynamique non linéaire dans le cas
d’une ligne d’arbre déséquilibré monté sur des paliers lisses
V.3 Validation du programme de calcul
V.4 Etude paramétrique
V.4.1 Effet de la vitesse de rotation
V.4.2 Effet du paramètre de couple de contraintes sur les performances dynamique du palier lisse
V.5 Conclusion
Conclusions générales
Annexe
Références bibliographiques
