Evolution des propriétés tribologiques et physico-chimiques d'une graisse polyurée dans un roulement à billes de roue

par Hugues Renondeau

Thèse de doctorat en Génie des Matériaux

Sous la direction de Denis Mazuyer.


  • Résumé

    L'accroissement du poids des automobiles entraîne une quantité d'énergie à dissiper au freinage plus importante, donc une élévation de la température de fonctionnement des roulements à billes qui supportent en plus la surchage du véhicule. Parallèlement, de nouveaux types de graisses se développent sur le marché européen et américain comme les graisses à base d'épaississant polyurées. Ces nouvelles formulations sont censées répondre à un certain nombre d'exigences que réclame justement l'industrie automobile. L'étude développée ici cherche à décomposer le comportement d'une graisse dans un roulement à billes dans ses différentes étapes de fonctionnement, c'est à dire, au démarrage, au cours puis en fin de roulement. Un tribomètre bille/plan simulant le régime de lubrification élastohydrodynamique dans le roulement permet de mener l'étude expérimentale. Trois étapes sont identifées pour décrire le fonctionnement du roulement. Tout d'abord, le roulement opère en régime suralimenté. Le couplage des investigations rhéologiques et spectrométriques avec la mesure des épaisseurs de films permet d'évaluer la composition du film d'alimentation. La seconde étape est le régime de sous-alimentation qui se caractérise par des épaisseurs de films plus faibles et des mécanismes d'alimentation mettant en jeux des forces capillaires. Une approche novatrice du tribomètre bille/plan est développée et permet d'avancer plusieurs hypothèses sur les mécanismes de réalimention observés : fluide homogène ou mécanismes d'imprégnations de poreux. Il ressort de ces descriptions que l'évolution du débit de réalimentation capillaire caractérisé précédemment soit représentatif de la durée de vie du régime sous-alimenté. Finalement, la dernière étape fait intervenir la réaction des additif avec les surfaces lorsque tout le lubrifiant est consommé, on parle alors de mécanismes tribochimiques.


  • Résumé

    Due to an increase of the automotive weight, the energy to be dissipated by brakes is more significant ; therefore, it leads to a rise of working temperature for the ball bearings. In the same time, new chemistries as the polyurea greases grow up on the US and EU market. These new formulations are supposed to answer to certain requirements which are precisely claimed by the automotive industry. The aim of this study is to decompose the behaviour of the grease in a ball bearing from the beginning to the end of its lifetime. The use of a ball on disc tribometer simulating the EHL regime that occurs in a bearing makes it possible. The behaviour of grease can be described by three stages. Firstly, the bearing operates in fully flooded regime. By coupling rheological and spectrometric investigations with film thickness measurement, it has been possible to determine the composition of the grease lubricating film. The second stge is the starved regime which is characterised by lower film thicknesses and a particular supply mechanism based on capillaries forces. We have developed an innovative approach based on the static used of the ball on disc device : it allows us to advance several assumptions on the supply of lubricant : either homogeneous fluid or impregnation of a porous media with lubricating phasis. Then, it gets out that the capillary flow deduced from the experiments is representative of the lifespan of this second stage. Finally, the third and last stage utilizes the reaction of additives withe surfaces when all the lubricant is consumed : on speaks of tribochemicals mechanisms.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (133 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 64 réf.

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