IV. 1 Préambule
Dans ce chapitre, on va décrire en premier lieu les
composantes de l'instrumentation permettant la réalisation des mesures
suivantes :
La température sur le patin n°1 à l'interface
film/patin fixe (9 thermocouples),
La température dans la rainure d'alimentation du patin
n°1 (1 thermocouple),
La pression hydrodynamique sur le patin n°2 (2 prises),
La pression hydrodynamique sur le patin n°6 (3 prises), Le débit
d'huile,
L'épaisseur du film (3 capteurs de déplacement sans
contact).
En deuxième lieu, on va décrire les composantes de
l'instrumentation permettant le contrôle de la vitesse de rotation, la
charge appliquée et la température d'alimentation.
Par ailleurs, on détermine la caractéristique du
lubrifiant.
Enfin, on va expliquer les différentes étapes du
déroulement d'un essai en révélant les écarts sur
les mesures.
En vue de la préparation du mémoire aboutissant
à l'obtention du grade de DOCTEUR DE L' UNIVERSITE DE POITIERS (France).
Azzedine DADOUCHE a participé à la conception initiée par
D. C. Ciobanu [CIOBANU92], en suivant la réalisation du dispositif
d'essai, ce qui nous permet de voir la photographie générale du
dispositif d'essai (Figure IV-1).
D'autre part, cette étude semble fructueuse sur tous
les plans: la conception, l'instrumentation et la description des essais, et ce
qui m'intéresse prépondérant est d'analyser la
butée d'essai puisque figurant l'essentiel du mémoire.
Figure IV-1: Photographie du dispositif
d'essai
IV.2 La Butée d'essai
IV.2.1 La composition de la butée
d'essai
La butée d'essai est une butée hydrodynamique
à huit patins fixes (Figure IV-2). Elle se compose de deux grains:
IV.2.1.1 Le grain fixe
Il se compose de deux disques, assemblés par quatre vis
Chc et deux goupilles.
1) Le disque support : il est réalisé en acier
XC48 (Figure IV-2),
2) Le disque à patins : il est réalisé en
bronze CuSn8P (Figure IV-3).
Figure IV-2: Photographie de la butée
montrant la position du disque support
Figure IV-3: Photographie du disque à
patins
IV.2.1.2 Le grain mobile (Le collet)
Il est réalisé en acier 16NC6 (Figure IV-4). On le
fixe sur la broche.
Figure IV-4: Photographie du collet
D'abord, il s'avère plus important de préciser
les caractéristiques dimensionnelles de la butée d'essai, dont
les conditions de fonctionnement font partie de notre recherche, puis on traite
le sujet concernant la lubrification. Et cela on va le voir dans les pages
suivantes :
IV.2.2 Les caractéristiques dimensionnelles et les
conditions de fonctionnement de la butée d'essai
Les caractéristiques dimensionnelles et les conditions de
fonctionnement de la butée d'essai sont présentées dans le
Tableau IV-1.
|
Diamètre du grain mobile
|
Dgm
|
240 mm
|
|
Diamètre du disque support
|
Dds
|
240 mm
|
|
Diamètre extérieur du disque à patins
|
Dext
|
200 mm
|
|
Diamètre intérieur du disque à patins
|
Dint
|
106 mm
|
|
Epaisseur du disque support
|
eds
|
15 mm
|
|
Epaisseur du disque à patins
|
ep
|
15 mm
|
|
Nombre de patins
|
n
|
8
|
|
Largeur de la partie inclinée
|
Di
|
27 mm
|
|
Inclinaison du plan
|
ã
|
12'
|
|
Largeur des rainures
|
Lr
|
10 mm
|
|
Profondeur des goujures
|
Pg
|
1.5 mm
|
|
Vitesse de rotation
|
N
|
500 = N = 2600 tr/mn
|
|
Charge appliquée
|
W
|
1 = W = 8 KN
|
|
Température d'alimentation
|
To
|
35, 40, 45°C
|
IV.3 Mesure de la température
La température se mesure sur un seul patin (patin
n°1) à l'interface film/patin fixe. Un ensemble de dix
thermocouples de type K (Chromel-Alumel) sont utilisés (Figure IV-5),
neuf sont implantés dans l'un des huit patins : cinq dans la partie
inclinée et quatre dans la partie parallèle. Le deuxième
thermocouple est implanté à l'entrée de la rainure
d'alimentation du patin n°1 (Figure IV-6). La température s'affiche
en °C sur un indicateur numérique par l'intermédiaire d'un
sélecteur à des voies. Ce dernier reçoit les signaux des
thermocouples et les communique à l'indicateur alimenté en 230 V
qui, à son tour, alimente le sélecteur des voies (en 5 V).
Figure IV-5: Positions des thermocouples, des
capteurs de déplacement et des prises de pression statique
Figure IV-6: Photographie de positionnement des
thermocouples sur
le patin d'essai
IV.4 Mesure de la pression
Cinq orifices de 1mm de diamètre sont percés sur
deux patins différents, deux sur le patin n° 2 et trois sur le
patin n°6. Ces orifices sont répartis sur les deux plans :
parallèle et incliné (Figure IV-5). La pression se mesure
à l'aide de trois manomètres de vérification de type
bourdon (M1, M2 et M3).les manomètres M1 et M2 permettent de mesurer la
pression aux points 1 et 5. Leur plage de mesure est de 0 à 0,4 MPa et
leur précision est de l'ordre de1%. Le manomètre M3 permet de
donner la pression aux points 2, 3 et 4. Sa gamme de mesure atteint 2,5 MPa et
sa précision égale à 0,5 %.
Les erreurs sur la lecture de la pression peuvent atteindre #177;
0,005 MPa pour les manomètres M1 et M2 et #177; 0,01 MPa pour le
manomètre M3.
IV.5 Mesure Du débit
On suppose que le débit de fuite est égal au
débit d'alimentation, la mesure du temps de l'écoulement d'huile
entre deux niveaux différents dans le bac d'alimentation permet de
calculer le débit Q par la relation suivante :
S.l
Q ? (IV-01)
t
S : Section du bac d'alimentation (constante),
l : Différence de niveaux d'huile dans le bac,
t : Temps de l'écoulement d'huile.
La mesure du temps (t) s'effectue plusieurs fois par essai (la
pompe P1 doit être arrêtée) afin d'avoir une idée sur
les erreurs de mesure et de pouvoir déterminer le débit
moyen.
IV.6 Mesure de l'épaisseur du film
d'huile
La mesure de l'épaisseur du film s'effectue à
l'aide de trois capteurs de proximité sans contact à courant de
Foucault (Vibrometer type TQ102), reliés à des conditionneurs des
signaux IQS 603. Ces capteurs sont implantés sur la circonférence
du disque support, et indiquent la distance entre les deux parois
parallèles (stator et rotor) en fonctionnement.
Le signal recueilli sur une carte d'acquisition est
moyenné sur un ou plusieurs tours. La sensibilité donnée
(fournisseur) est de 8 mv/tm. L'étalonnage a été
effectué à plusieurs reprises en statique et en dynamique sur le
dispositif d'essai. Des écarts ont été remarqués
sur les réponses de chaque capteur. Les courbes d'étalonnage ont
été tracées et les relations entre les tensions
(réponses des capteurs) et les déplacements ont été
déterminés. Les sensibilités mesurées varient de
7,6 à 8 mv/tm (Figure IV-7) ;Où les données
expérimentales
représentent les valeurs moyennes des différents
essais effectués pendant l'étalonnage.
Lorsque les conditions de fonctionnement sont atteintes,
l'opérateur arrête la machine, avant et après avoir
relevé les différents paramètres. Ces arrêts nous
permettent de déterminer la position de référence de
chaque capteur de déplacement par rapport au grain mobile. Les
écarts entre les différents paramètres relevés de
la position de référence sont négligeables (1 à 3
.im).
Figure IV-7: Courbes d'étalonnage des
capteurs de déplacement
Lors du contrôle de la surface lisse du grain mobile, on
a remarqué qu'il y avait un défaut de perpendicularité qui
varie de 5 à 9,5 .im en fonction du rayon du grain mobile (Figures
IV-08)
Figure IV-8: Défaut de
perpendicularité du grain mobile
La sensibilité de ces capteurs à
l'hétérogénéité du matériau
constituant le collet est remarquable. Les Figures IV-09, IV-10 et IV-11
présentent une comparaison, pour un tour du collet, entre les
réponses des trois capteurs (placées sur un rayon de 100 mm) et
la réponse d'un comparateur électronique de précision TESA
(situés sur un rayon de 95 mm). Les différentes mesures sont
relevées en statique. L'influence de
l'hétérogénéité du matériau du collet
sur la variation des réponses des capteurs est considérable. Pour
tenir compte de ses défauts d'homogénéité lors des
essais. Le signal de sortie des capteurs est moyenné sur plusieurs
tours.
Figure IV-9: Réponses du capteur de
déplacement (1) et du comparateur électronique en statique sur un
tour du collet
Figure IV-10: Réponses du capteur de
déplacement (2) et du comparateur électronique en statique sur un
tour du collet
Figure IV-11: Réponses du capteur de
déplacement (3) et du comparateur électronique en statique sur un
tour du collet
IV.7 Ecarts sur les mesures
Pour contrôler la bonne reproductibilité des
essais, certains essais sont répétés plusieurs fois .On
observe les écarts sur les mesures en comparant les résultats
d'une seconde compagne d'essais aux premiers résultats. Ces
écarts sont dus aux incertitudes des appareils de mesures, aux erreurs
de lecture et à la difficulté de reproduire exactement les
mêmes conditions de fonctionnement.
À propos de l'épaisseur minimale du film les
écarts observés ne dépassent pas 3 tm
pour toutes les conditions de fonctionnement. L'écart
maximal sur la température est de1 °K.
En effet, Les écarts sur la pression sont globalement
acceptables : ils sont généralement de l'ordre de grandeur des
incertitudes. Cependant, ils peuvent être plus important (0,06MPa 5% de
la pression maximale) quand le grain fixe est mésaligné lors de
l'application de la charge. Afin de limiter les erreurs, il faut garder tout le
temps l'alignement de la butée. Le tableau IV-2 montre les écarts
observés sur le débit.
Tableau IV-2: Ecarts observés sur le
débit
IV.8 Contrôle de la vitesse de rotation
Une dynamo, située en bout de l'arbre de la broche,
permet la transformation de l'énergie mécanique (rotation) en
énergie électrique (tension). Le signal électrique obtenu
est transmis à un tachymètre qui indique la vitesse de rotation
de la broche en tr/mn. Les erreurs de lecture de la vitesse et de
précision de la dynamo provoquent une incertitude de l'ordre de #177; 25
tr/mn.
rotation de la broche en jouant sur le rapport de
transmission. La variation du rapport de transmission K1,2 est
obtenu par le déplacement du flasque mobile (1b) commandé par un
système de transformation de mouvement (vis/écrou) non
schématisé sur la Figure IV-15. À chaque translation
d'amplitude Äx du flasque (1b) correspond une translation
d'égale amplitude du flasque 2b. Ce dernier est équilibré
axialement par l'action de la courroie (3) et du ressort comprimé
(5).
Figure IV-12: Schéma du variateur de
vitesse de la broche
IV.9 Liste des instruments de mesures
La Liste des instruments des mesures est présentée
par le Tableau IV-03, en rassemblant tous les instruments électriques et
électroniques nécessaires pour le banc d'essai.
|
13
|
03
|
Voltmètre
|
CM-9940
|
|
12
|
01
|
Indicateur numérique
|
S200D
|
|
11
|
04
|
Disjoncteurs
|
GEWISS
|
|
10
|
04
|
Interrupteurs des régulateurs
|
SIE 17980
|
|
09
|
03
|
Manomètres
|
Type Bourdon
|
|
08
|
03
|
Conditionneur des signaux
|
Type IQS 603
|
|
07
|
03
|
Capteur de déplacement
|
FWA 025T
|
|
06
|
01
|
Dynamo
|
SIEMENS
|
|
05
|
01
|
comparateur électronique de précision
|
type TESA
|
|
04
|
01
|
Tachymètre
|
TAC 1600
|
|
03
|
03
|
Vibrometer
|
type TQ102
|
|
02
|
01
|
Capteur de force
|
Modèle FN3050
|
|
01
|
10
|
Thermocouples de type K
|
Chromel-Alumel
|
|
Repère
|
Quantité
|
Désignation
|
Qualité
|
Tableau IV-3: Liste des instruments des
mesures
.
CONCLUSION 79
| 
