Fatigue des surfaces : Avaries de surface dans les contacts élastohydrodynamiques

Sommaire
Médias

Présentation

1 - Avaries de surface dans les contacts élastohydrodynamiques

1.1 - Familles d’avaries
1.2 - Effets normaux

Figure 1 - Déformations plastiques Figure 2 - Écailles Figure 3 - Microécailles Tableau 1
1.3 - Effets normaux et tangentiels
1.4 - Effets normaux, tangentiels et thermiques
1.5 - Effets physiques et chimiques

Figure 6 - Grippage

2 - Modélisation mécanique du fonctionnement du contact

2.1 - Position du problème

Figure 8 - Concept des trois corps
2.2 - Approches globale et locale

Tableau 2 Tableau 3 Tableau 4 Tableau 5 Tableau 6
2.3 - En résumé, les paramètres significatifs
2.4 - Exemple d’un contact entre deux dents d’engrenage

Tableau 7 Tableau 8

3 - Relations paramètres-avaries de surface

3.1 - Fatigues superficielles
3.2 - Usures
3.3 - Grippage
3.4 - Exemple d’un contact entre deux dents d’engrenage

4 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Louis FLAMAND : Professeur à l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon - Laboratoire de Mécanique des contacts

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INTRODUCTION

Les mécanismes industriels utilisent des pièces en mouvement relatif dont les liaisons sont généralement des paliers hydrostatiques ou hydrodynamiques, des roulements à billes ou à rouleaux, des engrenages ou encore des cames et des poussoirs. Alors que la performance de ces mécanismes dépend de concepts généraux, par exemple la dynamique, l’élasticité, leur fonctionnement et leur fiabilité sont tributaires de concepts de tribologie ou de mécanique des contacts. En effet, les sollicitations provoquées par le contact entre les éléments en mouvement relatif induisent des champs de contraintes et de températures dans la peau de ces éléments qui, comparés aux limites admissibles pour les matériaux, peuvent être à l’origine d’avaries. Cet article a pour objectif de définir les critères qui permettent d’analyser la sévérité du fonctionnement du contact et les risques d’avaries de surface. C’est un problème important, à la fois du point de vue industriel et du point de vue scientifique. En effet, la plupart des mécanismes utilisent des contacts dans leurs liaisons. Les dégradations de ces liaisons constituent encore un handicap important pour leur fiabilité. Par ailleurs, la modélisation de leur fonctionnement et de leurs dégradations constitue un domaine récent dont les aspects pluridisciplinaires en font un secteur très ouvert.

Le domaine de cette étude est limité à celui des contacts élastohydrodynamiques, c’est-à-dire dans lesquels la pression de contact est élevée, de l’ordre de grandeur des limites de comportement élastiques des matériaux. Il s’agit notamment des roulements, des engrenages et des cames, à l’exclusion des paliers.

Dans un premier temps, les familles d’avaries seront présentées puis, à partir de concepts mécaniques, les paramètres du fonctionnement de ces contacts seront définis et enfin certaines limites seront établies.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-b5055

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1. Avaries de surface dans les contacts élastohydrodynamiques

Les avaries de surface dans les contacts, et en particulier dans les contacts élastohydrodynamiques (EHD), ont fait l’objet de nombreuses études [standards de l’AFBMA (Anti Friction Bearing Manufacturer’s Association ), de l’ARE (American Railway Engineering Association ), de l’ASTM (American Society for Testing and Materials ), de la SAE (Society of Automative Engineers ) et de l’ASME (American Society of Mechanical Engineers )] [1]. Citons aussi les travaux de certains chercheurs, Dyson [2], Ku [3], Berthe [4] et de Mac Pherson [5]. Citons enfin les travaux de certains fabricants, par exemple SKF [6] et SNR [7]...