Analyse thermomécanique d'un réducteur épicycloïdal : Application aéronautique

Thermo mechanical analysis of an epicyclic gear train : Aeronautical application

• Auteur / Autrice : Jérôme Durand de Gevigney
• Direction : Fabrice Ville, Christophe Changenet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 18/12/2013
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (Lyon, INSA ; 2007-....) - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures / LaMCoS
• Jury : Président / Présidente : Philippe Velex
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Ville, Christophe Changenet, Philippe Velex, Michel Fillon, Jorge Seabra, Samuel Becquerelle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Fillon, Jorge Seabra

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lubrification

Dissipation d'énergie

Rendement mécanique

Transfert de chaleur

Engrenages

Mots clés libres

Transmission mécanique

Engrenage

Train épicycloidal

Perte de puissance

Comportement thermique

Lubrification

Modélisation numérique

Aéronautique

Mechanical transmission

Gear

Planetary gears

Loss of power

Thermal Behaviour

Lubrication

Numerical modelling

Aeronautics

Résumé

Dans le contexte environnemental actuel, l’amélioration des performances énergétiques des transmissions mécaniques par engrenage est un réel challenge. De part, leur compacité et leur arrangement axisymétrique, les transmissions mécaniques de type réducteur à trains épicycloïdaux sont de plus en plus répandues dans divers applications (éolien, aéronautique,…). Il est généralement admis que les principales sources de dissipation de puissance dans de telles transmissions sont dues au frottement aux dentures, au mode de lubrification (barbotage ou injection de lubrifiant), au piégeage d’huile entre les dents lors de l’engrènement et à la ventilation des mobiles. Il est également à noter que les pertes de puissance générées par une transmission ne peuvent être découplées de son comportement thermique. En effet, les échauffements locaux dans la transmission ont un impact sur les propriétés du lubrifiant, qui ont elles-mêmes une influence sur les pertes de puissance. A partir de ce postulat, le travail présenté dans ce manuscrit propose un modèle numérique permettant de quantifier les différents postes de pertes de puissance générées dans un réducteur épicycloïdal, lubrifié par injection d’huile, pour une application aéronautique.

In the current environmental context, gearbox efficiency has become a major issue. Because of their compactness and axi-symmetric arrangement, planetary gearboxes are widely used in several applications (such as wind, aerospace…). It is generally accepted that total power losses in such gear transmissions can be decomposed into the contributions of the friction between teeth, the lubrication process (oil splash or jet), the oil trapping during meshing and tooth windage. It is noticed that power losses produced by a mechanical transmission cannot be dissociated from its thermal behavior. Indeed, the local warmings impact lubricant physical properties and these last have influence on power losses in return. Based on this postulate, the purpose of this work is to develop a numerical model in order to estimate the power losses generated into a jet lubricated planetary gear train, for an aeronautical application.