Étude expérimentale et numérique des joints hydrauliques

Ce travail est une contribution à l'étude du comportement des joints en translation. Un modèle numérique, basé sur la théorie inverse, est développé pour en prédire les performances. La principale contribution consiste dans le traitement des effets hydrodynamiques liés à la région d'entrée du contact. Les résultats numériques sont ensuite validés par comparaison avec lesmesures expérimentales. Ces dernières sont obtenues sur un dispositif original, conçu et réalisé au laboratoire INOE 2000 IHP de Bucarest. Ce banc reproduit les conditions réelles de fonctionnement d'un joint hydraulique et permet de mesurer la force de frottement à pression et vitesse constantes. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux a été effectuéepour un joint de tige en forme de "U" à des pressions de service comprises entre 4 MPa et 20 MPa et pour deux vitesses de translation. Dans un premier temps, on a idéalisé le problème en considérant que les surfaces en contact tige-joint sont lisses. Si l'épaisseur du film est supérieure à la rugosité de la tige, les résultats numériques qu'on a obtenus sont en bonne corrélation avecles résultats expérimentaux. Dans le cas contraire, le modèle doit être amélioré. Cette amélioration a été entreprise de manière originale. En effet, la théorie inverse est appliquée à la distribution de pression statique du contact obtenue à partir de la simulation par éléments finis de l'assemblage d'un joint rugueux et d'un arbre lisse. La rugosité moyenne (Ra) de la surface dujoint en contact avec la tige a été choisie égale à la rugosité moyenne mesurée du joint étudié. Les résultats ainsi obtenus améliorent sensiblement la corrélation avec les mesures eThis work is a contribution to the study of reciprocating seals behavior. A numerical model, based on the inverse hydrodynamic lubrication theory, is developed to predict their performances. The main contribution consists in the treatment of the hydrodynamic effects in the entry region of contact. The numerical results are validated by comparison with experimentalones, obtained on an original experimental device, design and conceived in the laboratory INOE 2000 IHP of Bucharest. This bench reproduces actual operating conditions of a hydraulic seal and measures the friction force at constant pressure and speed. The comparison of experimental and numerical results was carried out for a "U" type rod seal at different operating pressuresvarying from 4 MPa up to 20 MPa and for two reciprocating speeds. Initially, we idealized the problem by assuming that the surfaces in contact are smooth. The numerical results obtained are in good correlation with experimental ones if the film thickness is greater than the rod roughness. Otherwise, the model must be improved. This improvement was undertaken in an original way. The inverse lubrication theory is applied to the dry frictionless contact pressure distribution, obtained from a FEM simulation of a rough seal and a smooth rod assembly. The average roughness (Ra) of the seal surface in contact with the rod is chosen equal to the measured average roughness of the studied seal. The results obtained significantly improve the correlationwith experimental measurements. The roughness distribution on the entry region of contact appears to have an important influence on the numerical results.POITIERS-SCD-Bib. électronique (861949901) / SudocSudocFranceF