Etude des performances thermoélastohydrodynamiques de paliers soumis à des conditions sévères

Thermoelastohydrodynamic analysis of the performance of plain journal bearings subjeced to severe operating conditions

• Auteur / Autrice : Jean Bouyer
• Direction : Michel Fillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique, productique, transport
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermique

Déformations (mécanique)

Paliers et coussinets

Lubrification hydrodynamique

Résumé

Les effets thermiques dans les paliers hydrodynamiques ont été largement étudiés au cours des dernières années, ainsi que les effets élastiques, mais peu d'études regroupent les deux approches. Une analyse théorique et numérique a été menée en tenant compte du plus grand nombre de paramètres, comme les effets thermiques, les déformations thermiques et élastiques, afin qu'elle soit la plus précise possible. Des expérimentations ont permis de valider cette étude, tant au niveau des conditions aux limites qu'au niveau des hypothèses retenues. Une étude expérimentale complète est présentée sur le mésalignement. Elle met en évidence que le mésalignement modifie très sensiblement les paramètres de fonctionnement du palier. Le modèle numérique proposé conduit à une détermination réaliste des performances THD du palier mésaligné fonctionnant en régime établi. L'influence d'une modification, voulue ou non, de la géométrie du palier sur les performances d'un palier lisse est analysée. Ceci permet aux utilisateurs de paliers, soit d'améliorer les performances des paliers mésalignés, soit de donner des limites d'utilisation de paliers usés. Un modèle thermoélastohydrodynamique (TEHD) a été étudié; celui-ci tient compte des déformations dues aux champs de pression et de température. Dans le cas d'un palier très chargé, les déplacements engendrés peuvent être de l'ordre de l'épaisseur minimale du film. L'échauffement du film lubrifiant conduit à une diminution importante de la viscosité du fluide ainsi qu'à une dilatation différentielle des éléments du palier. La prise en compte des déformations mécaniques et thermiques est indispensable à la détermination précise des caractéristiques de fonctionnement d'un palier soumis à des conditions de fonctionnement sévères. L'utilisation du modèle TEHD devient impérative dès lors que la pression spécifique dépasse certaines limites admissibles ou que la vitesse de rotation est supérieure à 30\ m/s.

Thermal effects in hydrodynamic bearing have been widely studied in the past few years, as well as mechanical effects, but only few studies gathered the two approaches. The aim of this work has been to develop as precise a thermoelastohydrodynamic (TEHD) modelisation as possible by taking into account thermal effects as well as thermal and mechanical deformations. Moreover, experimentations have validated this study regardless of whether it is boundary conditions or assumptions which are being considered. Misaligned and worn bearings have been considered. Experimental data have been obtained for various operating conditions including misalignment. A good agreement is found between experimental data and numerical results. The influence of solid displacements on bearing performance has been analyzed under severe operating conditions (large load, high speed, high misalignment torque). Mechanical and thermal deformations were found to be very significant in precisely determining the performance of a bearing subjected to severe operating conditions. In addition, the use of the TEHD model becomes imperative as soon as specific pressure or speed goes over certain acceptable limits.