Butée à poches 186

Nous étudions d'abord une géométrie simplifiée qui implique la présence d'une seule poche sur la surface du grain mobile. Comme précédemment, la configuration est obtenue par

une réduction, dans le cas de référence (Tableau 4.5), du nombre des cellules, tel que Nr = Nθ = 1. La position initiale de la poche sur la surface du grain mobile (équivalente à la

géométrie présentée dans la figure 4.16) reste en conformité avec le Tableau 4.5, alors que le déplacement de la poche est réalisé dans la direction circonférentielle θ, en suivant bien-évidemment le principe de symétrie géométrique.

La figure 4.21 présente la variation de l'épaisseur minimale du film h0 à travers une

période Tt, pour une charge appliquée égale à 10 N et une vitesse de rotation de 500 tr/min. Il

s'avère que l'évolution de h0 est très similaire aux courbes observées dans les chapitres

Figure 4.21. Evolution de l'épaisseur minimale du film h0 pour une poche

Figure 4.22. Evolution de la distribution à travers une période Tt = 0,01 s,

précédents. Ainsi, h0 enregistre une diminution au début du cycle et une croissance plus

importante dans la deuxième moitié de la période. De plus, la figure montre que la variation de h0 ne dépasse pas 0,1 µm, valeur qui correspond à environ 1,5% de l'épaisseur moyennée

dans le temps (h0_moy = 14,56µm).

Pour une meilleure compréhension des effets transitoires induits par la texturation du grain mobile, la figure 4.22 présente l'évolution de la distribution de pression à travers la période Tt, correspondante à la configuration décrite ci-dessus. Les résultats montrent encore

une fois que dans le cas non-stationnaire, l'effet de portance hydrodynamique est principalement obtenu grâce au gradient∂h ∂tqui se traduit par un écrasement du film lubrifiant. Cet écrasement est toujours obtenu à l'entrée de la poche et correspond, quel que soit le temps t, à la pression maximale pmax. Il faut souligner également que pour la charge

appliquée de 10 N, le phénomène de cavitation ne se produit pas, ce qui n'est pas le cas lorsque la poche est positionnée sur le grain fixe (Fig. 4.17).

Poches sur le grain fixe et sur le grain mobile

Nous traitons ensuite une configuration géométrique qui implique la présence de la même poche aussi bien sur le grain mobile que sur le grain fixe. La position de la poche sur le grain fixe (ou bien sa position initiale sur le grain mobile) correspondent toujours aux paramètres présentés dans le Tableau 4.5, pour Nr = Nθ = 1.

La figure 4.23 présente la variation de l'épaisseur minimale du film h0 à travers une

même période Tt égale à 0,01 s. L'évolution de h0 présente un aspect similaire à celui observé

dans le cas précédent et la variation globale reste à un niveau inférieur à 1%. De même, h0

enregistre une baisse au début de la période et une augmentation plus importante dans la deuxième moitié du cycle.

Figure 4.23. Evolution de l'épaisseur minimale du film h0

Figure 4.24. Evolution de la distribution à travers une période Tt = 0,01 s,

pour des poche placées sur le grain fixe et sur le grain mobile (Wa = 10 N et = 500 tr/min).

La distribution de pression à travers la période Tt est illustrée dans la figure 4.24.

D'abord, il est intéressant d'observer que pour t = 0 s (ou bien t = 0,01 s), la distribution ne présente aucun pic de pression visible, tel que nous pourrions l'observer pour les autres instants t. Il faut noter qu'à t = 0 s (et à t = 0,01), la position des poches sur le grain fixe et sur le grain mobile est en effet la même. Cet alignement géométrique des poches conduit à une chute importante de la pression à l'entrée du patin et conduit, comme nous l'avons vu dans la figure 4.23, à une diminution de l'épaisseur du film h0.

D'autre part, les résultats montrent que le déplacement de la poche avec le grain mobile entraîne une augmentation globale de la pression à travers le patin et assure une distribution de pression plus étendue. Cette distribution se traduit par une amélioration de l'effet de portance et une croissance de l'épaisseur minimale du film.

Position optimale

Les analyses présentées ci-dessus nous permettent de déterminer la position optimale de la poche dans le contact par rapport aux principaux paramètres qui caractérisent le comportement hydrodynamique de la butée. Le Tableau 4.6 présente l'influence de la position de la poche sur les valeurs moyennées dans le temps de l'épaisseur minimale du film h0_moy,

du couple C_moy est du débit QT_moy. Les résultats montrent que pour les conditions données

(Wa = 10 N et = 500 tr/ min), le positionnement de la poche sur le grain mobile permet

d'améliorer les performances globales du contact. Lorsque la poche est placée sur le grain mobile au lieu du grain fixe, l'épaisseur du film h0 enregistre une croissance de 24%, le couple

diminue de 19%, alors que le débit augmente de 86%. Le positionnement simultané de la poche sur le grain fixe et sur le grain mobile permet encore d'améliorer le comportement hydrodynamique du patin. Dans ce cas, h0 et QT augmentent respectivement de 17% et 78%,

tandis que le couple C diminue de 14%.

Enfin, nous rappelons que malgré l'amélioration des performances qui pourrait être obtenue à travers la texturation du grain mobile, l'emplacement d'une ou plusieurs poches sur la surface mobile de la butée induit également une variation des paramètres au cours d'un cycle de temps. En effet, cette variation pourrait empêcher la stabilisation du fonctionnement de la butée et pourrait même conduire à l'apparition des effets néfastes tels que les vibrations.

Tableau 4.6. Influence de la position de la pochesur h0_moy, C_moy et QT_moy.

h0_moy (µm) C_moy (N.m) QT_moy (m3/s)

Poche sur le grain fixe 11,68 6,01E-02 7,12E-10

Poche sur le grain mobile 14,56 4,84E-02 1,33E-09

Poches sur le grain fixe

4.4.2 Butée texturée