Etude numérique du débit d'air éjecté par une denture droite d'engrenage en vue d'une modélisation des pertes par ventilation

Cette étude s'intéresse aux prédictions numériques basées sur la méthode RANS des pertes par ventilation observées dans les systèmes de transmission à engrenages ayant des vitesses périphériques importantes. Le rôle du débit éjecté par les roues dentées testées est d'une part analysé et une formulation des pertes basée sur une analogie avec la cinématique de l'écoulement dans un système rotor est d'autre part proposée

Analyse du rendement d'un pont de camion : des paramètres de dentures spiro-conique et hypoïde à l'influence de la thermique

Le principal composant du pont est un couple conique, spiro-conique ou hypoïde, qui joue un rôle majeur en termes de pertes. Le frottement au niveau du contact est étudié, en s'intéressant d'une part aux paramètres de la denture, et d'autre part au comportement thermique général du pont qui peut influer sur les caractéristiques du film lubrifiant

Modélisation du comportement thermique des transmissions par engrenages

L'objectif du travail présenté est de réaliser un modèle numérique permettant de déterminer le comportement thermique et le rendement d'une transmission mécanique à engrenages. La méthode utilisée est celle des réseaux thermiques. Elle consiste à diviser le système étudié en éléments supposés isothermes, à relier ces éléments par des résistances thermiques qui tiennent compte des transferts de chaleur rencontrés (conduction, convection, rayonnement) et à injecter en différents noeuds du réseau les quantités de chaleur générées par des pertes de puissance éventuelles. Les pertes prises en compte dans le modèle sont les suivantes : frottement généré par les dentures en contact, pertes dans les paliers hydrodynamiques ou à roulements, frottement aux joints d'étanchéité et dans les synchroniseurs des boîtes de vitesses, pertes liées au phénomène de barbotage. En ce qui concerne cette dernière source de chaleur, une étude particulière a été menée via l'exploitation d'un banc d'essais spécifique et des formulations originales sont proposées pour quantifier la puissance générée. L'originalité du modèle thermique proposé réside dans le fait que chaque élément d'une transmission est assimilé à une forme géométrique simple, ceci permet l'emploi de corrélations standards et rend le modèle générique. Un logiciel a été développé afin de coupler les calculs thermiques à ceux des pertes de puissance. Ce logiciel autorise la résolution de problèmes en régime permanent et dynamique. Des campagnes d'essais ont été menées sur deux types de transmission : une boîte de vitesses manuelle à six rapports et un réducteur industriel. Les résultats obtenus montrent que l'outil numérique est tout à fait prédictif du comportement thermique et des évolutions de rendement observés sur un ensemble à engrenages.The objective of the work presented here is to elaborate a numerical model which can predict the thenmal behaviour and the efficiency of power gearing transmission. The thenmal networks method has been used. This method consists in dividing the geared unit into isothenmal elements and connecting these elements by thenmal resistances which depend on the kind of heat transfer encountered (conduction, convection, radiation). Seme elements of the network represent heat sources and the heat generated is linked to power losses which occur in a gearing transmission. The following sources of power lasses are laken into account : friction due to the meshing c gear teeth, lasses in bearings, friction in shaft seals and in gearbox synchronizer sets, losses due to cil churning. As far as cil churning lasses are concerned, a specifie test rig has been used to study this dissipation source and seme original fonmulations are proposed to quantify the heat generated. The originality of the model thal has been developed lies in the nodal decomposition : each element is considered as having a basic shape. Then classical correlations are used to quantify heat transfers, and it allows to simulate the thermal behaviour of any geared unit. A computational program has been designed in order to solve simultaneously power lasses and thermal calculations. Steady-state and transient problems can be solved. Seme measurements have been carried out with Iwo different power trains transmissions : a manual six-speed gearbox and an industrial gear unit. The results of these experiments show thal the numerical model allows to predict with a good accuracy the thermal behaviour and the efficiency.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

Housing influence on churning losses in geared transmissions

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Revision History

PRR 079 Metering BPM BPM update to reflect Payment Acceleration implementatio

Modélisation thermo mécanique d un roulement à billes grande vitesse

La chaleur dégagée dans un palier à roulement fonctionnant à grande vitesse nécessite un refroidissement externe afin d éviter la dégradation du lubrifiant et du mécanisme. La technologie actuelle consiste ainsi à injecter dans celui-ci un jet d huile qui permet à la fois la lubrification des surfaces en contact mais également l évacuation de la chaleur. La compréhension des mécanismes de lubrification nécessite donc de mener des investigations conjointes sur les pertes de puissance au sein du roulement et sur les échauffements correspondants. La perte de puissance associée à la traînée aérodynamique exercée par le brouillard d huile sur les éléments roulants est extrêmement délicate à estimer du fait de la complexité des écoulements. Il existe ainsi un degré de liberté sur la manière d aborder cette perte, qui historiquement a toujours été ajustée de manière à égaliser les pertes de puissance globales calculée et mesurée. Ce phénomène a permis de masquer la divergence d opinions concernant la prise en compte ou non de la force de roulement hydrodynamique au contact bille/bague. Une méthode originale permettant de discriminer les différentes sources de chaleur est proposée, combinant les approches mécanique, thermique et aérodynamique. Il est ainsi démontré que les forces de roulement hydrodynamique et de traînée aérodynamique ne peuvent pas être négligées dans un roulement à billes grande vitesse. L outil numérique développé s avère performant et rapide pour modéliser le comportement thermo mécanique d un roulement en régime stationnaire et transitoire. Des investigations sur un scénario d interruption de la lubrification sont ainsi également réalisées. Ces aspects représentent une avancée technique dans la compréhension du rôle de l huile tant comme lubrifiant que comme fluide caloporteurHeat generation in high speed rolling element bearings needs external cooling in order to avoid the deterioration of the lubricant and the seizure of the mechanism. Current technology is to inject oil which lubricates contacting surfaces but also evacuates the generated heat. Then the understanding of lubrication mechanism deals with both power losses and thermal analyses. The power loss due to aerodynamic drag force acting on the rolling elements remains difficult to estimate due to the complex oil mist flow into the bearing. Historically it has been adjusted so that computed global power losses fit with experimental ones. It explains why nowadays there is still a discrepancy about taking into account or not hydrodynamic rolling traction forces at ball/race contacts. An original method is presented to discriminate the different heat sources by considering simultaneously mechanical, thermal and aerodynamical approaches. It is demonstrated that both aerodynamic drag forces and ball/race hydrodynamic rolling traction force cannot be neglected for high speed applications. The developed numerical tool appears to be fast and powerful to predict the steady state and unsteady state thermo mechanical behaviour of a rolling element bearing. Numerical investigations on oil shut-off are also presented. This work aims to provide a better comprehension of one of the most important aspects of tribology: the thermal effects in high speed rolling element bearings.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

A note on flow regimes and churning loss modeling

International audienceThe purpose of this study is to investigate the various fluid flow regimes generated by a pinion running partly immersed in an oil bath and the corresponding churning power losses. In a series of papers, the authors have established several loss formulae whose validity depends on two different flow regimes characterized via a critical Reynolds number. Based on some new measurements for transient operating conditions, it has been found that the separation in two regimes may be not accurate enough for wide-faced gears and high temperatures. An extended formulation is therefore proposed which, apart from viscous forces, introduces the influence of centrifugal effects. The corresponding results agree well with the experimental measurements from a number of gears and operating conditions (speed, temperature). Finally, the link between churning and windage losses is examined and it is concluded that the physical mechanisms are different thus making it difficult to establish a general correlation between the two phenomena. In particular, it is shown that tooth geometry is of secondary importance on churning whereas, the air-lubricant circulation being different for spur and helical gears, it substantially impacts windage

Predictive functional control of an expansion valve for minimizing the superheat of an evaporator

International audienceIn a previous paper, a Predictive Functional Control (PFC) method was proposed to control the evaporator superheat with an electronic expansion valve. it has been shown that superheat may be more accurately controlled by PFC than the conventional Proportional-Integral-Derivative (PID) control. In this paper, the proposed methodology is extended to regulate the condensing pressure. In order to study the influence of this control method on the Coefficient of Performance (COP), experiments are conducted on a refrigerating machine by changing the cooling capacity from 120 to 30 kW. As PFC improves disturbance rejection compared to a PID control, it is possible to reduce the Superheat Setting Value and to prevent any unevaporated refrigerant liquid from reaching the compressor. As a consequence the use of PFC leads to an increase of COP which depends on operating conditions

A note on flow regimes and churning loss modelling

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Etude numérique des pertes par ventilation générées par une denture hélicoïdale

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