Article

1 - RÉGIME ÉLASTOHYDRODYNAMIQUE (EHD)

2 - ÉQUATION DE REYNOLDS

3 - LUBRIFICATION HYDRODYNAMIQUE DU CYLINDRE RIGIDE

4 - LUBRIFICATION EHD DU CONTACT LINÉAIRE

5 - LUBRIFICATION EHD DU CONTACT PONCTUEL

6 - FORMULAIRE DE CALCUL DE L’ÉPAISSEUR DU FILM EN RÉGIME PERMANENT

7 - PRISE EN COMPTE DES EFFETS THERMIQUES ET DES CONDITIONS D’ALIMENTATION

8 - CONCLUSION

9 - GLOSSAIRE

10 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : TRI1540 v2

Lubrification élastohydrodynamique

Auteur(s) : Pascal GUAY

Date de publication : 10 mars 2024

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RÉSUMÉ

La théorie de la lubrification élastohydrodynamique (EHD) permet de calculer l'épaisseur du film lubrifiant dans les contacts hertziens (c'est-à-dire dans les roulements, les engrenages et les systèmes à cames). L’épaisseur du film est une donnée indispensable pour prédire la durée de vie des organes. L’élaboration de la théorie EHD est présentée dans cet article de façon progressive et chronologique : premières théories de Martin et de Ertel-Grubin, contact linéaire, contact ponctuel, extension aux différents régimes (rigide isovisqueux, rigide piézovisqueux, élastique isovisqueux et élastique piézovisqueux), facteurs correctifs.

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Auteur(s)

  • Pascal GUAY : Ingénieur de l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon - Docteur ès Sciences - Expert en Tribologie chez Airbus Defence and Space, Toulouse, France

INTRODUCTION

L’élaboration de la théorie de la lubrification élastohydrodynamique – avec la compréhension des phénomènes complexes qu’elle met en jeu – est une des avancées majeures dans le domaine de la tribologie au cours du XXe siècle. La révélation de l’existence d’un film lubrifiant insoupçonné jusque-là a bouleversé cette science, en expliquant la remarquable efficacité de la lubrification dans les contacts hertziens.

La lubrification élastohydrodynamique (EHD) se produit dans les contacts soumis à un effet de poinçonnement (surfaces non conformes), avec des pressions locales très élevées, essentiellement dans les roulements, les engrenages et les dispositifs à cames. La théorie EHD permet de calculer l’épaisseur du film d’huile dans les contacts hertziens, laquelle permet de prédire la durée de vie des mécanismes.

Dans ces contacts soumis à une forte charge, la déformation élastique locale des surfaces en regard modifie la géométrie des pièces au voisinage du contact. L’équilibre hydrodynamique est alors régi non seulement par l’équation de Reynolds, mais également par la piézoviscosité de l’huile et par la théorie de Hertz, ce qui permet d’engendrer des films d’épaisseur suffisante pour séparer les pièces et limiter leur frottement et leur usure. Il s‘agit donc d’un domaine très important pour ses applications pratiques : la théorie EHD permet maintenant de concevoir rationnellement les roulements, les engrenages et les dispositifs à cames, en optimisant la géométrie du contact et les conditions de fonctionnement pour maximiser l’épaisseur du film d’huile.

Il se produit cependant deux phénomènes qui contribuent à réduire l’épaisseur du film lubrifiant et qui sont localisés à l’entrée du contact : les effets thermiques et les conditions d’alimentation. Les modèles actuels proposent des facteurs correctifs qui traduisent la diminution de l’épaisseur du film lubrifiant causée par ces deux phénomènes.

Cet article présente le développement de cette théorie et ses avancées jusqu’au début des années 2010.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-tri1540


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BOUSSINESCQ (J.) -   Application des potentiels à l’étude de l’équilibre et du mouvement des solides élastiques.  -  Paris, Gauthier-Villars (1885).

  • (2) - HERTZ (H.) -   Le mémoire de Hertz sur les contacts ponctuels.  -  ENSAM Paris 1985, Publication scientifique et technique n° 30, Version originale « Uber die Berührung fester elastischer Körper und über die Härte », Verhandlungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleisses, p. 449-463 (1882).

  • (3) - REYNOLDS (O.) -   On the theory of lubrication and its application to Mr Beauchamp Tower’s Experiments, including an experimental determination of the viscosity of olive oil  -  Philosophical Transactions of the Royal Society of London, A117, p. 157-235 (1886).

  • (4) - BARUS (C.) -   Isothermals, isopiestics and isometrics relative to viscosity.  -  American Journal of Sciences, vol. 45, p. 87 (1893).

  • (5) - MARTIN (H.M.) -   Lubrication of gear teeth.  -  Engineering...

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