Les dernières connaissances en tribologie appliquées à la lubrification automatique, un fini de surface amélioré et le contrôle de la propreté peuvent clairement contribuer à optimiser la durée de vie de l'engrenage. Il en résulte de nouvelles opportunités de réduction du surdimensionnement et d'amélioration de l'efficacité mécanique. Aujourd'hui, au sein des organismes de normalisation des engrenages, des efforts considérables sont déployés pour évaluer le risque de micro-écaillage (micropiqûres) des engrenages [5], ce qui montre l'importance de cet aspect pour la durée de vie de ces pièces. Cependant, à ce jour, les aspects tribologiques (autrement dit le risque de micro-écaillage) ne peuvent être pris en compte dans le processus de conception des engrenages que de manière indirecte et, contrairement aux roulements, aucune ligne directrice n'est fournie concernant la durée de vie nominale des engrenages. À l'inverse, les roulements tirent profit depuis de nombreuses années de fonctionnalités de modélisation uniques et pointues pour la prédiction de la durée en fatigue théorique du contact de roulement, en fonction des conditions de service.
On définit la durée de vie d'un roulement comme le nombre de tours qu'il peut effectuer sous une charge donnée avant qu'apparaisse le premier signe d'écaillage. 6. 1 Calcul de la durée nominale L10 Lundberg et Palmgren ont publié en 1947 une analyse théorique de la probabilité d'écaillage des roulements en reprenant la théorie de Weibull (1939) sur la résistance en fatigue des matériaux. Dans la fatigue du roulement, les auteurs se basent sur le fait que la fissuration, avant de provoquer l'écaillage de surface, naît en sous-couche là où la contrainte orthogonale de cisaillement est maximale. La formulation statistique est nécessaire car on constate une grande dispersion des durées de vie; ainsi 50% environ de la population d'un même lot de roulements identiques testés dans les mêmes conditions atteindra 5 fois la durée de vie au bout... BIBLIOGRAPHIE (1) - BOUSSINESCQ (J. ) - Application des potentiels à l'étude de l'équilibre et du mouvement des solides élastiques. - Librairie scientifique et technique, A. Blanchard, Paris, Chap 5, p. 230-255 (1885).
La norme AGMA [4] introduit des coefficients de sécurité supplémentaires dans l'équation de Lewis afin de tenir compte de la concentration de contraintes en pied de dent et de la distribution de la charge sur la dent. En plus de la résistance à la fatigue du pied de dent, cette norme intègre également la vérification de l'état de contrainte maximale sur la surface de contact de la dent. Elle introduit une équation de durée de la surface basée sur des contraintes de contact « sec », de sorte que, lorsque la contrainte de contact dépasse une certaine valeur critique, on considère que les dents de l'engrenage présentent un écaillage. Ces méthodes sont utilisées avec succès pour la conception et le dimensionnement des engrenages depuis plusieurs décennies. Cependant, face à une demande croissante de l'industrie pour réduire les dimensions des pièces mécaniques, la consommation d'énergie et les coûts de production, les ingénieurs sont constamment en quête de solutions innovantes pour optimiser les dimensions des pièces.
L'ISO/TS 16281:2008 s'applique aux roulements radiaux à une rangée de billes et désalignés, soumis à une charge radiale et axiale avec prise en compte de leur jeu radial et de leur désalignement. Elle s'applique également aux roulements à une rangée de rouleaux et désalignés, soumis à une charge radiale pure avec prise en compte de leur jeu radial, des contraintes en extrémité de rouleaux et de leur désalignement. Des renvois aux méthodes de calcul de la répartition des charges internes, sous charge générale, sont donnés. Le calcul de la répartition des charges internes et de la durée nominale de référence corrigée pour les roulements à plusieurs rangées ou pour les roulements ayant une géométrie plus complexe peut être déterminé à partir des équations données dans l'ISO/TS 16281:2008. Pour ces roulements, la répartition des charges doit être étudiée pour chaque rangée. L'ISO/TS 16281:2008 est principalement destinée à être utilisée pour les programmes informatiques et, associée à l'ISO 281, elle couvre les informations nécessaires pour les calculs de la durée de vie.
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