Résultats expérimentaux : Effet de la charge sur les caractéristiques dynamiques du palier

Les essais sont effectués en utilisant un lubrifiant de type PMA3 qui est un fluide dont ses caractéristiques sont présentés dans le tableau 4.1. La manipulation s’effectue après une attente d’environ deux heures de marche tout en réglant la vitesse de fonctionnement et en maintenant la pression d’alimentation choisie pour l’essai, pour atteindre un état stationnaire et d’avoir un équilibre thermique, les caractéristiques d’essais sont illustrées dans le tableau 4.2.

Chaque changement de vitesse ou de charge s’accompagne d’un nouveau temps de stabilisation des conditions de fonctionnement et qui est d’environ 15 minutes. Les essais sont effectués en allant de la faible charge jusqu'à des charges élevées pour différentes vitesses de rotation. Toutes les mesures sont prises pour un régime stationnaire à l’aide des manomètres et des afficheurs digitaux.

CHAPITRE 4. ETUDE EXPERIMENTALE

Tab. 4.1 – Caractéristiques du lubrifiant pour différentes températures

Température PMA3

Viscosité Cinématique

(m²/s)×10^-6

30 °C 22.40

40 °C 17.49

60 °C 11.41

80 °C 8.003

Masse volumique (kg/ m³)

30 °C 806

40 °C 800

60 °C 787

80 °C 775

Capacité calorifique

J.Kg^-1.C^-1 - 1929-2000

Conductivité thermique W/m ºC

- 0.138

Tab. 4.2 – Caractéristiques des essais Vitesse

Charge

Couple de mésalignement Température ambiante Température d’alimentation Pression d’alimentation

tr/min N N.m

ºC ºC MPa

1000-2000 2000-10 000

50 32-39

40 0.08

Pression

Le profil de la pression circonférentielle dans le plan médian pour différentes charges est illustré dans la figure 4.5. Cette répartition est obtenue en effectuant un effet de la charge pour trois vitesses de rotation, 1000, 1500 et 2000 tr/min. La pression maximale est obtenue pour un palier soumis à une charge de 10 kN pour les trois cas de vitesse. La pression diminue lorsqu’on applique des faibles charges.

Il y a une chute de pression qui est inférieure à la pression d'alimentation au niveau des coordonnées angulaires 225º et 250º. Cette chute de pression est assez basse dans la section divergente du palier, ainsi que le lubrifiant peut s'évaporer.

0 50 100 150 200 250 300 350

Vitesse 1000 (tr/min) Charge 2000 (N)

vitesse 1500 (tr/min) Charge 2000 (N)

Fig. 4.5 Répartition circonférentielle de pression dans le plan médian du palier (z =L/2 = 40mm)

La pression maximale augmente avec l'amplitude de la charge appliquée. Cette augmentation est bien marquée en raison de la diminution de l'amplitude angulaire de la zone active, en raison de l'augmentation de l'excentricité d'arbre. Par conséquent, l'amplitude de l'augmentation de la zone de rupture: pour la plus grande charge appliquée, la pression devient nulle ou inférieure à la pression ambiante pour la zone comprise entre 225° et 250°.

CHAPITRE 4. ETUDE EXPERIMENTALE

3.5

La figure 4.6 présente l’influence de la charge sur la variation de la pression maximale en fonction de la charge et pour différentes vitesses. La charge a un grand effet sur la pression maximale lorsque la vitesse est faible, la diminution de la pression maximale est de 0.5 MPa lorsque la vitesse de rotation évolue de 1000tr/min à 2000tr/min.

2000 4000 6000 8000 10000

5 1500, 2000 tr/min) est présentée sur la figure 4.7. On constate que le couple de frottement augmente lorsque la charge s’élève et aussi avec l’accroissement de la vitesse de rotation, pour de faibles vitesses cette augmentation est de 2.8 N.m, pour des vitesses plus élevées cette augmentation est estimée de 2.6N.m.

2000 4000 6000 8000 10000

0,85

Fig. 4.7 Variation du couple de frottement Fig. 4.6 Pression maximale en fonction de la charge

Pression maximale (MPa)

Débit axial

Le débit axial est affecté également par la charge, la figure 4.8 montre la variation du débit axial en fonction de la charge pour trois vitesses de rotation.

L’augmentation de la charge provoque l’élévation du débit axial, cette élévation est importante pour des vitesses de rotation plus élevées. Pour des fortes charges, l’augmentation peut atteindre jusqu’à 28.3% pour le cas à 2000 tr/min et de 19% pour de faible vitesse de 1000 tr/min.

2000 4000 6000 8000 10000

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Debit (L/min)

Charge (N)

N = 2000 tr/min N = 1500 tr/min N = 1000 tr/min

Déplacement relatif de l’arbre par rapport au coussinet

La figure 4.9 montre le déplacement relatif de l’arbre par rapport au coussinet obtenu à partir des expériences à 0.8, 2, 6 et 10 kN, pour une vitesse de 2000 tr/min. La température d’alimentation est de 40°C,

Le déplacement de l'arbre relatif était calculé à un point de référence sous une charge de 0.8 kN et une vitesse de 2000 tr/min de l'arbre. La position de référence a été indiqué au coordonnées de (0, 0) avec un symbole du rectangle. Le déplacement relatif dans l’axe X et Y est important pour une charge de 2 kN, l’arbre est assez éloigné du coussinet. En revanche pour une charge à 10 kN et une vitesse de rotation de 2000 tr/min, seulement le déplacement dans l’axe X est élevé par rapport à celui noté dans l’axe Y, l’arbre tend à nouveau de retrouvé sa position de référence.

Fig. 4.8 Variation du débit axial en fonction de la charge

CHAPITRE 4. ETUDE EXPERIMENTALE

Le déplacement relatif de l’arbre par rapport au coussinet pour deux essais expérimentaux en variant la vitesse de rotation de l’arbre de 1000 à 2000 tr/min sous un chargement radial de 2, 6 et 10 kN est montré sur la figure 4.10. La figure montre clairement que pour un palier soumis à une de charge de 10 kN et vitesse de rotation de 1000 tr/min, le palier s’approche sensiblement du point de référence.

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

Déplacement relatif dnas l'axe X

Déplacement relatif dans l'axe Y

2 kN 6 kN 10 kN

Position de référence

1000 tr/min 2000 tr/min

1000 tr/min

2000 tr/min

1000 tr/min

2000 t r/min

Fig.4.10 Déplacement expérimentale relatif de l’arbre pour 2000 tr/min Fig. 4.9 Déplacement expérimentale relatif de l’arbre en fonction de la charge radiale pour 2000 tr/min

10 kN

6 kN

2 kN

Point de référence

Excentricité relative - Angle de calage

La variation de l’excentricité relative expérimentale en fonction de la charge radiale pour trois vitesses de rotation 1000, 1500 et 2000 tr/min est présentée sur la figure 4.11. Pour des vitesses de rotation de 2000 tr/min, l’excentricité relative maximale est estimée de 1.31 et on remarque une augmentation de 0.8 à 1.31 en évoluant la charge radiale de 2000 à 10 000 N. Ainsi qu’avec l’augmentation de vitesse de rotation, la distance entre le centre de l’arbre et du coussinet tend à croitre de 16. Pour l’angle de calage qui est indiqué dans la figure 4.12 ; le passage de la charge de 2 à 10 kN conduit à la diminution de cet angle de 65 à 35° pour une vitesse de 1000 tr/min et de 49 à 30° pour 2000 tr/min.

La diminution est estimée par 39 à 45%.

2000 4000 6000 8000 10000

0,6

2000 4000 6000 8000 10000

30

Coefficient de frottement

La répartition du coefficient de frottement en fonction de charge et pour différentes vitesses de rotation est illustrée sur la figure 4.13. L’augmentation de la charge conduit à la diminution du coefficient de friction, ainsi qu’il prend une valeur de 0.006 lorsque la vitesse de rotation évolue 1000 à 2000 tr/min. Le coefficient de friction a une forte diminution avec l’élévation de charge et qui est égale à 80% pour une vitesse de 2000 tr/min et elle est de 50% pour une vitesse de 1000 tr/min.

CHAPITRE 4. ETUDE EXPERIMENTALE

Fig.4.11 Variation de l’Excentricité relative expérimentale en fonction de la charge radiale

Fig.4.12 Evolution de l’angle de calage expérimental en fonction de la charge radiale

2000 4000 6000 8000 10000 0,002

0,004 0,006 0,008 0,010 0,012 0,014 0,016

Coefficient de frottement

Charge (N)

N = 2000 tr/min N = 1500 tr/min N = 1000 tr/min

Fig. 4.13 Coefficient de frottement en fonction de la charge