Simulation probabiliste de l'usure dans les contacts roulants sous charges

Probabilistic simulation of wear in loaded rolling contact

¹ LTN – INRETS, 2 Av. du Général Malleret-Joinville, 94114 Arcueil Cedex, France
² Université de Marne la Vallée, LaM EA2545, 5 boulevard Descartes, Champs sur Marne, 77454 Marne la Vallée Cedex, France

Auteur de correspondance : luc.chevalier@univ-mlv.fr

Reçu : 21 Novembre 2006
Accepté : 9 Août 2007

Résumé

L'étude présentée dans cet article concerne le problème industriel de l'usure dans les contacts roulants sous charge. La déformation locale de la zone de contact associée à l'existence d'efforts tangentiels conduit à du micro glissement et de l'usure superficielle qui "creuse" la piste de roulement. D'un point de vue industriel, cette usure détériore le fonctionnement des machines pilotées par des systèmes "came–galet". Dans le prolongement de l'étude présentée dans [1] les auteurs proposent une démarche qui permet de suivre l'évolution de l'usure au cours du temps tout en prenant en compte les dispersions expérimentales observées sur banc d'essai. Les méthodes présentées ici, peuvent être appliquées au dimensionnement des roulements et engrenages par exemple, et plus généralement à tout mécanisme dans lequel il y a du roulement faiblement lubrifié entre deux solides. Dans le cadre de cet article on se limite au cas stationnaire pour lequel la charge normale et la vitesse de renouvellement du contact n'évoluent pas au cours du temps. C'est dans ce cadre que nos essais d'usure ont été réalisés et l'objectif de cette étude est de simuler ces essais. La démarche suivie prend en compte les dispersions de positionnement des pièces, les dispersions mesurées sur l'effort de contact et les incertitudes du coefficient de frottement au travers d'une approche probabiliste.

Abstract

The study presented in this paper deals with the wear phenomena which occurs during loaded rolling contact in industrial machinery. The local deformation of the local contact zone associated to the existence of tangential load generates micro slips and superficial wear. This damage leads to machinery diseases, for example in cam-roller system the kinetic of the machine may not be as smooth as initially needed. As a complement of the previous presentation in [1] authors show simulation of the wear profile which is due to successive passages of the roller on the cam path. This simulation is managed taking into account the dispersion of not well known parameters by a stochastic approach. These methods may be applied to other mechanical applications such as roller bearing analysis, for example. In this paper, we restrict our study to the quasi-stationary of a roller on a cylindrical specimen case where normal load, geometry and speed are constant during simulation. The study takes into account experimental dispersions via the construction of probabilistic density function associated with uncertain parameters such as the relative position of solids or contact characteristics such as the coefficient of friction µ.