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Thèse soutenue

Modélisation de l'usure d'un système de distribution de moteur automobile : application à l'étude de l'écaillage de fatigue des cames en fonte blanche d'une distribution par culbuteurs basculants

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Auteur / Autrice : Frédéric Jarnias
Direction : Christian Coddet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique Appliquée et Matériaux
Date : Soutenance en 1991
Etablissement(s) : Compiègne
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Résumé

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Un modèle prévisionnel de l'usure et du frottement dans les systèmes de distribution des moteurs automobile a été élaboré, dans le but de permettre que les considérations tribologiques soient intégrées des le stade du calcul de conception d'une distribution. L'usure par fatigue, ou pitting, des cames en fonte blanche, dans une configuration de type came-culbuteur a focalisé notre attention, cependant d'autres formes d'usure et d'autres configurations ont également fait l'objet de travaux. Le modèle s'appuie en particulier sur le concept d'épaisseur de film d'huile spécifique, accessible par l'application de la théorie de l'élastohydrodynamique, pour une grande variété d'hypothèses initiales de calcul. Il repose sur une analyse conjointe des contraintes en surface et sous la surface, prenant notamment en considération les effets des efforts de frottement. Le modèle se concrétise par un logiciel permettant d'accéder à tous les paramètres du système et situant les facteurs d'usure par rapport à des valeurs seuil. Il a été validé pour plusieurs profils de cames par des essais en culasse au cours desquels un grand nombre de paramètres opératoires ont été étudiés : la durée, la charge, la vitesse de rotation, la température et sa variation au cours d'un essai, la viscosité du lubrifiant, la nature d'additifs modificateurs de frottement, l'état de contraintes initial des cames, la rugosité des surfaces, les microstructures des fontes blanches. A l'occasion de ces essais, des méthodes d'exploitation des résultats ont été proposées. Une attention particulière a été portée à l'étude et l'analyse des films chimisorbes aux surfaces, d'une part et à l'influence de l'état de contrainte des cames, résultant de divers traitements de surface, d'autre part, en relation avec l'écaillage obtenu. La corrélation des prédictions du modèle avec ces résultats expérimentaux s'avère excellente, tant du point de vue des formes d'usure, que de celui de leur localisation et leur gravité.