Étude de la lubrification EHD rugueuse établie localement dans un palier

Study of rough EHL locally established in a bearing

Laboratoire de Mécanique des Solides, Équipe Structures et Interfaces, 4 avenue de Varsovie, 16021 Angoulême Cedex, France

Auteur de correspondance : bvillechaise@iutang.univ-poitiers.fr

Reçu : 28 Mars 2003
Accepté : 2 Juillet 2004

Résumé

Nous étudions ici la lubrification d'un palier dans une zone très localisée où l'épaisseur du film est particulièrement faible. Le problème ainsi posé est un problème de lubrification élastohydrodynamique rugueuse où il y a de fortes variations relatives d'épaisseur de film. Nous comparons les résultats obtenus dans cette situation par les équations de Navier-Stokes d'une part et par l'équation de Reynolds d'autre part. Puis nous regardons les influences mutuelles des différentes fréquences spatiales de la rugosité et du film lubrifiant. Les travaux en lubrification sont nombreux. Nous rappelons le classement bien connu des situations de lubrification, explicité sur une courbe de Stribeck, qui ordonne selon les épaisseurs croissantes de film, la lubrification limite, la lubrification mixte et la lubrification en film complet. Ceci nous conduit à considérer notre situation micro-élastohydrodynamique comme intermédiaire entre les lubrifications limite et mixte. Nous proposons ensuite une revue bibliographique montrant les deux approches, statistiques et déterministes, utilisées généralement pour intégrer la rugosité dans les équations de la lubrification élastohydrodynamique. Nous justifions ainsi le choix d'une approche déterministe pour notre étude. Les hypothèses et les méthodes utilisées par notre modèle étant ainsi précisées, nous présentons alors les résultats concernant les deux objectifs cités précédemment.

Abstract

This study concerns itself with the lubrication of a bearing in a very localised area where the film thickness is particularly low. The problem thus posed is a problem of rough elastohydrodynamic lubrication where there are strong relative variations of film thickness. We compare the results obtained in this situation on the one hand using the equations of Navier-Stokes and on the other hand the equation of Reynolds. Then we look at the mutual influences of the various spatial frequencies of roughness and lubricating film. Studies in lubrication have been numerous. We recall the well-known classification of the lubrication regime, clarified on a curve of Stribeck, which is arranged according to increasing film thicknesses, boundary lubrication, mixed lubrication and complete film lubrication. This leads us to regard our micro-elastohydrodynamic situation as intermediary between boundary lubrication and mixed lubrication. Subsequently we propose a bibliographical review showing the two approaches, one statistic and the other determinist, generally used to integrate roughness in the equations of elastohydrodynamic lubrication. We thus justify the choice of a determinist approach for our study. The hypotheses and the methods used by our model thus having been specified, we then show the results relating to the two previously quoted objectives.