Www.umr6253roberval.fr, [email protected] Conception dun Micro-tribomètre Laboratoire Roberval,...
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Temps (s)
3A-Mod 3A-Exp
4A-Mod 4A-Exp
5A-Mod 5A-Exp
6A-Mod 6A-Exp
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Po
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Temps (ms)
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www.umr6253roberval.fr, [email protected]
Conception d’un Micro-tribomètre
Laboratoire Roberval, Unité de Recherche en Mécanique, Acoustique et Matériaux
UMR 6253 UTC-CNRS
Objectif : Développer une méthode pour déterminer la valeur du coefficient Objectif : Développer une méthode pour déterminer la valeur du coefficient de frottement à l’aide d’un dispositif sans jonction mécaniquede frottement à l’aide d’un dispositif sans jonction mécanique
Perspectives : Qualification expérimentale, test de l’aptitude à mesurer Perspectives : Qualification expérimentale, test de l’aptitude à mesurer l’usure et étude de l’influence de la rugosité sur le coefficient de frottement.l’usure et étude de l’influence de la rugosité sur le coefficient de frottement.
Actionneur numérique à quatre positions discrètes
Basculement : Effort électromagnétique Maintien : Effort magnétique
Capteur optique
Course 0.5 mmCourse 1 mm
Aimant Mobile (AM)
5 mm
Aimants Fixes (AFs) Conducteurs
Caractéristiques du dispositif expérimental
Aimants
Dimensions 5 × 5 × 2 mm
Aimantation 1,35 T
Masse 0,38 g
Distances
d1 8,5 mm
d2 222 µm
d3 458 µm
Efforts
Maintien 0,96 mN
Pilotage 3 A – CS 4,35 mN
Pilotage 3 A – CI 4,04 mN
Lame de verre
Épaisseur 170 µm
Phénomènes de frottement considérés (modèle de Coulomb) :- Entre l’AM et la lame de verre- Entre l’AM et la butée latérale en aluminium
Comparaisons entre expérimentation et modélisation :
Pilotage avec CS / Maintien avec CI
Fixation d’un échantillon mobile sur l’AM
Utilisation d’un Aimant Vertical (AV) placé sous l’AM afin de générer un effort normal entre les deux échantillons Variation de la valeur de l’effort normal en fonction de la distance d4
Nécessité de mesurer le déplacement de l’AM lors des expérimentations Utilisation d’un capteur optique ou d’un capteur à effet Hall
Performances : FN max = 1 N, FT max = 14 mN, Fréquence max = 115 Hz
Courant de pilotage 3 A Courant de pilotage 7 A
Étude analytique de la sensibilité du dispositif au coefficient de frottement
Maximisation de la sensibilité :• Courant de pilotage faible• Courant de maintien élevé• Effort normal élevé
Mesure expérimentale Courbes théoriques Identification f = 0,4
Un tribomètre basé sur le concept d’un actionneur électromagnétique numérique est présenté. Un dispositif expérimental a été fabriqué et une modélisation a été développée et validée à l’aide de mesures expérimentales. Une étude de la sensibilité de ce dispositif a montré que cette
dernière peut être maximisée en fonction des valeurs des courants de pilotage et de maintien mais aussi de l’effort normal. Enfin, la valeur du coefficient de frottement est obtenue à l’aide d’une méthode inverse à partir de mesures expérimentales et de courbes de déplacement théoriques.
Influence du courant de pilotage
Erreur moyenne sur les temps de montée : 4.2%
Influence du courant de maintien
Conducteur pour basculement selon l’axe y
Aimant Mobile (AM)
Conducteur pour basculement selon l’axe x
Butéed1
d1
Conducteur pour basculement selon l’axe x
Conducteur Supérieur (CS)
Aimants Fixes (AFs)
x
z
Direction de l’aimantation
Lame de verre
d3
1 mmd2
Conducteur pour basculement selon l’axe y Conducteur Inférieur (CI)
x
y
Aimant Mobile (AM)
Aimants Fixes (AFs)
d4
Échantillon mobile
Échantillon fixe
Aimant Vertical (AV)
Principe de l’actionneurPrincipe de l’actionneur Dispositif expérimental Dispositif expérimental
ModélisationModélisation TribomètreTribomètre
SensibilitéSensibilité
Détermination du coefficient de frottementDétermination du coefficient de frottement
ConclusionConclusion