Prévision de la durée de vie en fatigue de contact des roulements à billes d’une boite de vitesse

Abstract

Ce travail s'adresse à l'analyse par la méthode des éléments finis (MEF) du mécanisme de dégradation par fatigue de contact des roulements à billes. Ceci se manifeste sous forme de phénomène d’écaillage dû aux fortes charges appliquées.

Une méthode numérique par éléments finis a été utilisée pour calculer la durée de vie en fatigue des roulements à billes. Ces calculs prévisionnels nécessitent la connaissance des paramètres d’endommagement occasionnés par les sollicitations mécaniques et environnementales. L'étude montre une cohérence acceptable inférieure à 7% entre les résultats donnés par la MEF et la formulation analytique développée par Basquin. L'influence de la température, du coefficient de frottement, de la vitesse de rotation et de la charge appliquée sur la durée de vie des roulements à billes est traitée en utilisant l’équation de Basquin qui permet la prévision de la durée de vie des roulements à billes. L’indice de fiabilité est calculé et les paramètres d’influence sont étudiés.

Mots-clés: Roulement à bille, fatigue, modélisation, MEF, durée de vie

English Title: Prediction of the contact fatigue life of ball bearing in a gearbox

English Abstract

This work is addressed to finite element method analysis (FEM) of the mechanism contact fatigue degradation of ball bearings. This is manifested under form of peeling phenomenon due to the heavy loads applied.

A numerical finite element method was used to calculate the fatigue life of ball bearings. These predictive calculations require knowledge of the damage parameters caused by the mechanical and environmental stresses. The study shows an acceptable consistency of less than 7% between the results given by the FEM and the analytical formulation developed by Basquin. The influence of temperature, coefficient of friction, rotational speed and applied load on the service life of the ball bearings is treated using the Basquin equation which allows the prediction of the service life of the ball bearings. The reliability index is calculated and the influence parameters are studied.

Keywords: Ball bearing, fatigue, modeling, MEF, lifetime