Calcul de Grippage

[invitec6544198]

Bonjour,

je suis tout nouveau sur votre forum que j'ai découvert il y a peu de temps.

J'ai un soucis auquel je n'arrive pas à m'en sortir seul c'est pour cela que je fais appel à votre savoir.
Ce soucis concerne mon Dossier réalisé sur un mécanisme que je suis en train de traiter depuis quelques mois déjà et dans lequel je dois réaliser une étude sur les différentes problématiques rencontrées par le BE.

Il s'agit d'un soucis de Grippage.

Contexte:
Pour remettre dans le contexte du sujet, il s'agit d'un arbre en Acier et d'une roue en Bronze CuZn21Si3 (c'est la roue du système roue et vis sans fin). Cette Roue est en rotation sur l'Arbre en Acier.

En ayant contacté le BE j'ai appris qu'il y avait un soucis de grippage entre la Roue et l'Arbre. D'où l'ajout d'une rainure hélicoïdale à l'intérieur de la Roue ainsi que de la graisse.
Avant il n'y avait ni graisse ni huile à ce niveau de la liaison et donc un grippage fréquent.

Mon objectif est le suivant:
Je souhaiterai démontrer au travers une démarche (autrement que par expérience) que ce grippage aurait pu être prédit à l'avance ou même démontrer que ce grippage existe réellement dans les conditions de montage d'origine (sans rainure ni graisse).

Mes recherches/connaissances:
-J'ai quelques notions de tribologie et de liaison avec palier lisse.
-Je "connais" et arrive à interpréter la courbe de Stribeck (qui si je ne me trompe pas est utilisé en général pour les paliers lisses donc ce n'est pas tout à fait mon cas)
-J'ai accès aux Techniques de l'Ingénieur plus particulièrement Matériaux pour paliers lisses dans lequel en page 6/31 il y a : Figure 3 – Cheminement à suivre pour prédire le risque d’un palier vis-à-vis du phénomène de grippage

Mon problème :
Je suis complètement perdu dans toutes ces méthodes et toutes ces informations car ils traitent pour la plupart de paliers lisses, or dans mon cas il n'y a pas de paliers lisses, mais c'est un contact direct.
Je n'arrive pas à établir une démarche avec des calculs (ou courbes) qui permettrai d'affirmer qu'on a du grippage si on utilise pas une rainure + graisse.



Merci d'avance.

Makaria
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[Jaunin]

Bonjour,
Avez vous accès aux Techniques de l'Ingénieur: Engrenages Eléments pratiques de cléfinition, de dessin et de calcul.
Peut être là un début.
Cordialement.
Jaunin__

http://docinsa.insa-lyon.fr/these/20...b/09_chap3.pdf

[invitec6544198]

Bonjour,

Merci d'avoir répondu aussi vite, je vais lire ce chapitre 3 et voir si j'arrive à mieux m'en sortir.

Makaria

[invitec6544198]

Après avoir bien feuilleté le chapitre 3, je constate que je n'ai pas trouvé de quoi résoudre mon soucis.

Il s'agit de grippage entre un pignon et son arbre (le pignon est en rotation autour de l'arbre).

Mais merci tout de même !

En revanche si vous avez d'autres informations je suis preneur.
Demain je vais essayer de mettre par écrit (word) mes calculs pour voir ce que vous en pensez car je ne trouve pas que les résultats soient ceux que j'attendais.

Merci d'avance

Makaria

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite981ec232]

Le grippage est une donnée difficilement quantifiable et difficilement reproductible d'un cas a l'autre
on peut par expérience eviter des couples de matériaux (inox sur inox ça grippe ) mais donner des valeurs par avance c'est illusoire

[invitec6544198]

Pourtant, si j'ai bien compris les documents "Matériaux pour paliers lisses" des Techniques de l'Ingénieur, il existe un cheminement à suivre pour prédire le risque d'un palier vis-à-vis du phénomène de grippage.

Il s'agit de quantifier la différence entre l'énergie dissipée par rapport à la production d'énergie thermique générée par le produit PV.L.f.D

Et si on arrive au cas où on atteint la température de fusion des matériaux, il y a destruction du matériau par grippage (ou grippage tout court).

Où je suis complètement à coté de la plaque?

J'ai rajouté le document PDF que j'utilise, il s'agit de palier, mais je retrouve les même condition que pour mon mécanisme qui lui est en contact direct. (Pages 5-6 et page 19)

Merci

[gienas]

Bonjour Makaria et tout le groupe

... J'ai rajouté le document PDF que j'utilise ...

Ce document porte une mention de copyright, qui nous interdit de le publier. Peux-tu nous dire exactement ce qu'il en est?

Il reste, pour le moment, non validé.

[invitec6544198]

Ah? et bien supprimez le s'il est interdit de le poser sur le forum. Je suis pas un habitué des forums et des PDF.

Ce PDF provient d'un des 3 CD TI de l'université mis à la disposition des élèves pour une étude. On m'a passé ce passage pour réaliser mon étude sur mon ordi portable. Plutôt que d'avoir les énormes ouvrages papiers qu'on a pas le droit de sortir.

De toute manière il apporte rien à mon soucis vous pouvez le supprimer. Je posterai si j'ai le temps la démarche que j'ai effectué !

[gienas]

... supprimez le s'il est interdit de le poser sur le forum ...

Il n'est nullement interdit de publier des pdf, à condition qu'ils soient libres de droits.

Concernant ton document, je t'invite à lire la petite note de bas de page, qui parle de diffusion et de reproduction. Tu comprendras, alors, qu'il ne s'agit nullement de rigidité. Ce document est destiné à un usage privé.

Je vais suivre ton conseil, et supprimer le document.

[invitec6544198]

D'accord, merci !

[Jaunin]

Bonjour,
Concernant votre ensemble axe-acier et pignon en bronze.

Avez-vous les tolérances d'assemblage et la qualité de l'usinage. Lors du fonctionnement du système avez-vous essayé d'en mesurer la température, serrage due au coefficient de dilatations. L'ensemble est -il dans un espace confiné ou aéré.

Éliminer préalablement par un traitement thermique judicieux les contraintes résiduelles jusqu'à la température d'échauffement prévue en marche normal.
Avoir avec les conditions d'usinage de l'axe.

Qualités spécifiques du lubrifiant, échauffement, cisaillement, adhésion pour la vitesse de rotation.

Calcul de la pression d'Hertz entre les deux cylindres afin de déterminer les contraintes de cisaillement de Tresca et contraintes équivalente de Von Mises.
(Pas facile)

En espérant que ces quelque considérations sur le grippage peuvent vous êtes utiles.
Cordialement.
Jaunin__

[invite0124268f]

Quelle drôle d'idée tout de même de mettre une roue en bronze sur un axe en acier sans palier

si la plupart des documentations que tu trouves son sur les paliers, c'est que dans un cas comme le tien on utilise des paliers.

La réponse ci dessus de Jaunin est ce que j'aurai dit.
Mais les tolérances et la rugosité restent les 2 choses importantes je pense (si on ne tient pas compte des efforts que tu as).

bonne chance.

[Jaunin]

Bonjour,
Je ne sais pas si le sujet est toujours d'actualité, mais je viens de retrouver un document du CETIM, je vous le joins à toute fin utile, il ne date pas d'hier et je n'ai pas contrôlé les liens.
Cordialement.
Jaunin__

[invitec6544198]

Je vous remercie, je vais voir si je trouve un lien intéressant pour l'étude.

Cordialement,

Makaria

[Jaunin]

Bonjour,
Je viens de découvrir ce lien, je vous le joins à toute fin utile pour information.
Cordialement.
Jaunin__


http://books.google.ch/books?id=AprZ...&hl=fr#PPR7,M1

[invitec6544198]

Effectivement j'avais trouvé ce document sur le net mais il ne m'a pas tant aidé que ça, j'ai décidé de limiter mon étude avec ce que j'ai trouvé dans les TI, je n'ai plus assez de temps pour pousser cette partie de l'étude plus haut.

Je vous remercie tous pour votre aide.

Cordialement,
Makaria

[invitea4f08f8b]

Bonjour,

C'est un sujet trés intéressant.
Dans "Systèmes mécaniques" chez DUNOD, INSB 2-10-001051-4,
(C'est un classique pour les mécaniciens, je supose facilement trouvable), tu trouveras un cas traité pour les paliers lisses.
Cependant, pas évident de tirer une règle si clair.

D'aprés mes constatations personnelles, le grippage a lieu dans les premières minutes de fonctionnement. Dés que la température redescend, c'est gagné.
Même avec une raynure, un bon lubrifiant, compte tenu des aléas, comme un défaut de géométrie même trés localisé, le grippage statistiquement a une chance d'avoir lieu, dés que le jeux entre les 2 pièces en mouvement est réduit. C'est la raison d'être des essais en fonctionnement aprés assemblage.
J'ai comme toi cherché des valeurs pour ce type ce calcul, si tu trouves quelque chose, je suis interessé.
A+

[invitec6544198]

Mon étude étant terminée, et je n'ai plus le temps d'en accorder d'avantage sur le grippage car je dois l'envoyer avant Mardi.
J'ai essayé de quantifier 2 choses à partir d'un exemple des techniques de l'ingénieur sur les paliers lisses (j'ai essayé de faire une similitude entre le palier et l'arbre avec la roue et l'arbre).
J'ai donc considé que:
-le matériau du palier = celui de ma roue (du bronze)
-les dimensions du palier = celles de la roue

Dans les calculs ont a besoin, des matériaux en contact, des dimensions de la roue, de la surface de contact, de la pression uniforme et de la vitesse.

Donc au final on caractérise la roue par le produit : PV
j'obtient donc un PV = 0.189 Mpa.m/s

Et ce résultats je le compare au produit : Q/f
-Q = une valeur d'échange thermique définie par différents critères (paramètres)
-f = coefficient de frottement Acier/bronze à sec = 0.15
= coefficient de frottement Acier/Bronze avec lubrification à la graisse = 0.07

Valeurs de Q
cas ou l'échange se fait par l'air (convection) et par l'arbre (conduction) :
Q=0,028 MW/m2


Donc j'obtient deux valeurs pour Q/f, une à sec et une lubrifiée:
-Q/f à sec = 0.186 Mpa.m/s
-Q/f à la graisse = 0.4 Mpa.m/s

Résumé du grippage:
Le grippage d’un palier survient lorsque, pour une augmentation
de la puissance thermique due au frottement dans le palier, celui-ci
n’a pu évacuer ce supplément de puissance que ce soit par conduction, convection ou par l’écoulement du fluide lubrifiant caloporteur.
Cela conduit alors à un processus thermique qui diverge :
en quelques secondes, le palier atteint des températures égales à
la température de fusion de l’élément constituant le plus fusible.

Or Q/f est sa capacité à dissipé la chaleur et PV est la chaleur généré par la pression de contact uniforme et la vitesse.

Si Q/f < PV alors il y a grippage
Si Q/f > PV alors il y a peu de chance d'avoir du grippage.

Voilà je sais bien que c'est peut-être pas tout à fait juste ou que mes hypothèses peuvent être complètement nulles pour certains d'entre vous, mais je n'ai pas trouvé d'autres solutions viables pour quantifier ceci. D'ailleurs je ne crois pas qu'il existe de règles qui puissent confirmer ou non ce phénomène de grippage.
Mais ce que j'ai trouvé correspond au cas rencontré donc ça me convient pour l'instant.

Pour faciliter mon étude, j'ai réalisé un tableau Excel afin de pouvoir modifier à volonté les dimensions ou matériaux de la pièce en contact. Et ainsi avoir immédiatement le résultats s'il y aura du grippage ou pas.

Voilà, merci pour tout.

Makaria

[Jaunin]

Bonjour,
Merci de nous faire part de vos résultats et conclusions, que je trouve bien fait et explicite. L'idée du tableau Excel est excellente.
Je n'ai pas encore pu voir votre pièce jointe.
Je vous joins encore, malgré le temps écoulé, pour votre documentation, un document.
Cordialement.
Jaunin__


http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/snacivet.pdf

[invitec6544198]

Bonsoir,

Je vous remercie pour tout, je le lierai quoi qu'il arrive histoire de voir de quoi ça traite car je suis de nature curieux.
Pour la pièce jointe c'est juste une impression écran.
J'ai réalisé tous mes calculs sous Excel, sur plusieurs pages, car chaque paramètre est lié, sur différentes pages. Donc en modifiant une valeur: exemple la longueur d'une pièce, tous mes calculs sont fait aussitôt par Excel et je vois immédiatement les résultats. C'est bien plus pratique, surtout quand on modifie souvent les caractéristiques d'une pièce ou d'un effort.

Merci et a bientôt.

Makaria

[invitec6544198]

Dans mon fichier Excel

J'ai une page sur:
-Vitesse de rotation du moteur
-Chaine de couple dans le système avec train épicycloïdal
-réducteur roue et vis sans fin
-Courbe moteur
-Grippage
- 2 pages sur deux méthodes différentes pour le calcul du frettage
- les caractéristiques couronne-satellites (entraxe, module, déport de denture etc...)
- les caractéristiques satellites-planétaire (entraxe, module, déport de denture etc...)

Tous ou presque les calculs de ces pages sont liés

Voilà

Merci et a bientôt.

Makaria