Étude de la conductance thermique de transport entre les bagues d'un roulement à rouleaux

• Published in: Revue générale de thermique 1997-09, Vol.36 (8), p.610-623
• Main Authors: Briot, Jean-Marc, Bourouga, Brahim, Bardon, Jean-Pierre
• Format: Article
• Language: fre
• Subjects: conductance thermique de transport; Conduction thermique; contact roulant; cylindrical roller bearing; Domaines classiques de la physique (y compris les applications); dynamic constriction phenomenon; Genie mecanique. Construction mecanique; mesure de température; Paliers, coussinets, roulements; Physique; phénomène de constriction dynamique; rolling contact; roulement à rouleaux; Sciences appliquees; Sciences exactes et technologie; temperature measurement; thermal transport conductance; Transfert de chaleur; Transmissions
• ISSN: 0035-3159; 1879-2049
• DOI: 10.1016/S0035-3159(97)89988-6

This theoretical and experimental study deals with heat transfer mechanisms between the two rings of a cylindrical roller bearing. Theoretical analysis concerns conduction heat transfer at the interfaces of the roller-rings. Rolling thermal conductance is modelled in the angular area of radial load distribution (double rolling contact area). This modelling is based on the dynamic macroconstriction phenomenon. Contact areas between rollers and rings are determined using Hertz's theory. Results show the influence of rotational speed, radial load and diametral clearance. Concerning the experimental results, heat transfer is modelled by a global thermal conductance which takes into account the three modes of transfer (conduction, convection and radiation). Knowing the temperature fields inside both rings of the bearing and in the heating device (filament resistance), thermal conductance may be estimated. For that purpose, a 2D inverse technique is used. Experimental results are presented for a rotational speed N < 800 rpm, and no radial load applied. The mean rolling thermal conductance is found to be about 160 W.m −2.K −1 for the NU 208E G15 roller bearing. Theoretical results are very high compared to the experimental ones. This difference is due to the important hypothesis of smooth contact in Hertz's theory, which involves smaller constriction resistance. Cet article traite d'une double approche théorique et expérimentale des mécanismes de transfert de chaleur entre les deux bagues d'un roulement à rouleaux cylindriques. Sur le plan théorique, on caractérise la composante du flux transmis par conduction aux interfaces rouleaux-bagues. On modélise la conductance thermique de transport par roulement (CTT) uniquement dans la zone angulaire de répartition de la charge, en faisant appel à la notion de macro-constriction dynamique. Les surfaces de contact rouleaux-bagues sont déterminées par la théorie de Hertz. Les résultats de calcul ont permis de faire ressortir l'influence du jeu radial, de la vitesse de rotation et de la charge. Dans l'approche expérimentale, les transferts de chaleur sont modélisés par une CTT globale, où toutes les voies de passage du flux de chaleur sont prises en compte. Cette conductance est déterminée à partir du champ de température mesuré dans les bagues et la chaufferette. Les essais expérimentaux se limitent à un domaine de vitesse N < 800 tr.min −1 , pour une charge extérieure nulle. La conductance thermique de transport moyenne