Influence de l'état des surfaces sur les performances d'une garniture mécanique

Abstract

Cet article concerne un modèle numérique de garniture mécanique présentant des surfaces rugueuses. Bien que cette étude reste limitée à une géométrie unidimensionnelle, elle permet toutefois de valider la démarche entreprise. La plupart des modèles existants emploient une approche stochastique et supposent les surfaces gaussiennes. Cette hypothèse est valable lorsque les faces de la garniture sont neuves, mais n'est plus vérifiée lorsque les surfaces sont usées. Dans le but de disposer d'une représentation déterministe de la microgéométrie des surfaces, un programme de génération mathématique de surface rugueuse aléatoire, gaussienne ou non, a été développé. Il est basé sur la méthode de Patir (génération de surface rugueuse aléatoire d'écart-type et longueurs d'autocorrélation prédéfinis) tout en introduisant le système de courbes de Johnson afin de prendre en compte également les paramètres de symétrie (Sk) et d'étalement (Ku) de la distribution des hauteurs de rugosité. Ces paramètres varient selon le type de matériau de la surface, le procédé d'usinage de la surface et son usure. Les données utilisées sont issues de relevés topographiques. Le programme développé détermine les principales caractéristiques du contact telles que la pression, la portance et le débit moyen au sein du film fluide pour des garnitures à faces lisses ou rugueuses. Pour simuler une géométrie de rugosité, un profil discrétisé issu d'une surface générée est ajouté à un profil lisse. Les résultats montrent que la théorie stochastique utilisée dans la plupart des modèles de lubrification mixte est perfectible : l'hypothèse de surfaces gaussiennes est souvent inadaptée. En particulier, les paramètres Sk et Ku ont une influence significative sur l'état des surfaces engendrées.