Face à la nécessité de réduire les temps d’immobilisation des véhicules poids lourds et d’optimiser les coûts de maintenance, les constructeurs s’orientent vers des solutions prédictives capables de détecter les endommagements avant qu’ils ne deviennent critiques. Dans le cadre du développement d’une nouvelle boîte de vitesses pour pont électrique, présentant une architecture inédite, Gaël Spaggiari a exploré des méthodes innovantes basées sur la modélisation numérique multi-physique et la surveillance.
Ses travaux se sont concentrés sur deux approches complémentaires :
Après une étude bibliographique mettant en évidence le potentiel de ces méthodes pour la détection des défauts, Gaël Spaggiari a développé un modèle dynamique et un modèle thermique de la transmission étudiée. Ces modèles ont été validés par comparaison avec des mesures réelles, puis utilisés pour simuler l’influence des défauts et définir des indicateurs pertinents.
Un essai d’endurance sur la transmission réelle a ensuite été mené, avec des conditions de chargement et de lubrification favorisant l’apparition naturelle d’endommagements. Les mesures ont permis de confirmer que l’analyse des températures, couplée au jumeau numérique, constitue un outil efficace pour détecter et localiser un défaut de roulement. En revanche, les résultats concernant la VRI n’ont pas permis de conclure, en raison de contraintes expérimentales.
Ces travaux démontrent la pertinence des approches numériques pour anticiper les défaillances et améliorer la fiabilité des systèmes électriques. En combinant rigueur scientifique, modélisation avancée et essais expérimentaux, le LabECAM confirme son rôle de partenaire stratégique auprès des acteurs industriels.
Résumé
L’intérêt pour les méthodes de maintenance prédictive basées sur la détection précoce d’endommagements est grandissant. Dans le domaine du poids lourd, elles se présentent comme un moyen prometteur d’optimiser la planification des opérations de maintenance et réduire le temps d’inactivité. Une telle approche est d’autant plus pertinente dans le cadre du développement d’une nouvelle boîte de vitesses d’un pont électrique, présentant une architecture différente des transmissions existantes, qui amène avec elle de nouveaux défis de tenue mécanique.
Les méthodes de surveillance des transmissions mécaniques se basent le plus souvent sur l’analyse de signaux vibratoires. D’autres méthodes de surveillance existent cependant. Celles basées sur l’analyse des températures, et sur l’analyse de la Vitesse de Rotation Instantanée (VRI) ont été retenues pour les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit.
Une étude bibliographique a permis de mettre en avant leurs capacités pour la détection des défauts des roulements et des engrenages. Le manque de travaux appliqués à des boîtes de vitesses d’une complexité comparable à celle étudiée dans ce manuscrit a cependant été souligné. Il est alors pertinent d’étudier l’applicabilité de ces approches sur le système étudié.
Un modèle dynamique et un modèle thermique de la transmission ont été construits sur la base de travaux antérieurs. La comparaison des simulations avec les mesures a d’abord permis de mettre en avant la cohérence des modèles. Ils ont ensuite été utilisés afin d’estimer l’influence des défauts et déduire des indicateurs de leur présence.
Un essai d’endurance sur la transmission réelle a ensuite été mené. Des mesures de températures et de VRI ont été faites. Des endommagements au niveau d’un roulement et d’un engrenage ont été créés naturellement au cours de l’essai, grâce à des conditions de chargement et de lubrification spécifiques. Les mesures ont finalement permis de conclure que l’analyse des températures peut permettre de détecter et localiser un défaut de roulement, par le biais d’indicateurs déterminés à l’aide du modèle numérique. Les mesures réalisées n’ont en revanche pas permis de conclure sur les capacités de l’approche basée sur la VRI, à cause de l’apparition des endommagements survenue plus tôt que prévu et de la mesure non automatisée de la VRI.
