Le contact stator-rotor dans un moteur piezoelectrique : modelisation mecanique et etude du frottement metal-polymere en vue de l'optimisation du choix de la couche de frottement

par LUC VANEL

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de E. FELDER.

Soutenue en 1996

à l'EMP .

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  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le cadre du developpement de moteurs piezoelectriques. Le mecanisme de contact entre le stator metallique et la couche de frottement (polymere ou composite a matrice polymere) collee a la surface du rotor est determinant pour les performances des moteurs. Deux approches complementaires ont ete utilisees: une modelisation mecanique pour differentes rheologies de couches de frottement et la realisation d'essais de frottement metal-polymere. Un modele de contact permettant d'obtenir la caracteristique couple-vitesse du moteur a ete developpe pour un moteur rotatif a ondes progressives. Le couple est calcule a partir d'un modele de fondation et utilise l'hypothese d'un frottement de coulomb tandis que la vitesse provient d'un modele de flexion de plaque mince. Les resultats obtenus soulignent l'interet d'une couche rigide, fine et presentant un frottement eleve. Le modele concu pour une couche de frottement elastique compressible a ete adapte a des couches elastiques incompressible et viscoelastique compressible. Seul le modele elastique compressible a pu etre valide et il s'est revele en assez bonne concordance avec les resultats experimentaux. Une synthese bibliographique a permis d'etudier l'evolution du frottement metal-polymere avec la force normale, la vitesse de glissement, la structure du polymere, ses caracteristiques de surface, le milieu environnant et l'adjonction de charges. Des essais de frottement de divers polymeres ou composites ont ete realises sur un tribometre plan-plan rotatif specialement construit pour cette etude. Les resultats obtenus ont permis la determination de mecanismes et de lois de frottement. Des essais d'usure ont egalement ete realises et un modele d'usure specifique au mecanisme de contact du moteur a ete developpe. Cette etude a contribue a ameliorer le choix de la couche de frottement en definissant certains criteres de selection et deux des materiaux etudies ont conduit a une amelioration des performances des moteurs


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  • Détails : 271 P.
  • Annexes : 152 REF.

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