Abstract :
[fr] Le comportement des roulements à billes de moteurs cryotechniques, soit ceux rencontrés sur bon nombre de lanceurs spatiaux, est difficile à cerner. Les hautes vitesses de rotation, les fortes charges ainsi que l’absence de lubrifiant traditionnel sont autant de facteurs délicats à gérer lors de la phase de conception des roulements de turbopompes à ergols liquides.
Cette thèse propose une nouvelle méthode de calcul dédiée aux roulements à billes nécessitant une lubrification solide, notamment utilisée en ambiance cryogénique. En particulier, la principale originalité du présent travail consiste en l’établissement du lien entre les contacts bille/bague et la cinématique des éléments roulants, ce quelles que soient les sollicitations imposées à ce type d’organe mécanique. De plus, une description de la dynamique de la cage, pièce chargée de séparer les billes, y est également exposée.
Ces modèles mathématiques, une fois mis sous format informatique, conduisent naturellement à examiner les principaux aspects critiques des roulements à billes cryotechniques. Ainsi, en plus de démontrer par l’exemple l’intérêt de l’approche précitée en tant qu’outil de design, ce document fournit un éclairage neuf sur leur fonctionnement si spécifique.
[en] The behavior of cryogenic ball bearings, that is to say those included in several space rocket engines, is quite difficult to estimate. The high speed effects, heavy loads and lack of conventional lubrication are among the main concerns during the conception phase.
This doctoral thesis proposes a new numerical method to evaluate the way solid lubricated ball bearings are working. The main originality of the survey is the determination of the link between the ball/ring contacts and the rolling elements kinematics, for any kind of bearing loading or rotational speed. Moreover, the dissertation includes a mathematical model of the cage dynamics.
The result of the whole exposed method is a computer program, which allows to deal with critical aspects of cryogenic ball bearings. Indeed, a set of examples demonstrates the capabilities of the new method as a design tool and provides a deep understanding of the specific features of such ball bearings.
