Modélisation numérique et expérimentale de la lubrification des paliers de moteur soumis à des conditions sévères de fonctionnement

Les paliers soumis à des charges dynamiques, comme par exemple les paliers de moteurs, ont une géométrie simple mais un fonctionnement assez complexe. La modélisation de tous les phénomènes physiques qui interviennent dans le fonctionnement d'un palier dynamique est très difficile à réaliser et nécessite parfois des temps de calcul prohibitifs. Le but de cette étude est d'aider les concepteurs des paliers en proposant des outils prédictifs rapides et performants. Avec les lois de variation de la viscosité adaptées, les influences respectives des effets non-newtonien et piezo-visqueux sont étudiées dans le cas complexe des paliers de tête de bielle. Pour les cas étudiés l'effet piezo-visqueux s'avère être plus significatif sur le comportement du palier, que l'effet non-newtonien. Deux modèles thermiques sont développés : un premier modèle, qui donne une information 2D de la température dans le contact et un second, plus évolué, qui permet d'obtenir une information 3D de la température. L'efficacité des modèles est prouvée par le traitement d'un palier de tête de bielle. Une comparaison des résultats en utilisant un modèle EHD, deux modèles TEHD 3D avec et sans les effets non-newtoniens et un modèle TEHD dit "global" est présentée et analysée. Afin de valider les modèles théoriques et numériques une machine d'essais (MEGAPASCALE) pour étudier la lubrification des paliers de bielle dans des conditions de fonctionnement réelles et sévères est étudiée et réalisée. Les diagrammes de charge obtenus (90kN en compression et 60 kN en traction pour une vitesse de rotation de 20000 tr/min) sont des diagrammes essentiellement "inertiels" comme ceux rencontrés dans des moteurs à hauts régimes. Une description détaillée des nombreuses solutions originales adoptées ainsi que le fonctionnement du banc est présentée.Dynamically loaded bearings, like for example the IC engine bearings, have a simple geometry but a complex behaviour. Modelling all the physical phenomena that describe the behaviour of a dynamically loaded bearing is very difficult to realize and can need prohibitive computing time. The aim of this study is to help the bearing designers by proposing fast and efficient predictive tools. The non-Newtonian and piezo-viscous effects are studied, for the complex case of a big-end connecting-rod bearing. For the investigated cases, the piezo-viscous effect is more important than the non-Newtonian effect. Two thermal models are presented: a first one, that gives a 2D temperature information in the fluid film and a second one, more elaborated, that gives a 3D temperature information. The models efficiency is demonstrated by the treatment of a big-end con-rod bearing. A comparison between the results obtained with an EHD model, two TEHD 3D models, with and without non-Newtonian effects and a global TEHD model is also presented and analysed. In order to validate the theoretically and numerically models, a test bench (MEGAPASCALE) is designed to study con-rod bearings functioning in severe conditions is decided. The obtained load (90 kN in compression and 60 kN in traction for 20000 rpm) is representative for high-speed internal combustion engine where the inertial effects are predominant. A detailed description of the original adopted solutions as well as the test bench operation conditions is presented.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF