ETUDE DES LIAISONS

ETUDE DES LIAISONSGuidage en rotation

Sommaire

Principe

- I Typologie des solutions

- II Précision du guidage

- III Guidage en rotation par contact direct

- IV Guidage en rotation par paliers lisses

- V Guidage par roulements

- Principe :

L’objectif du guidage en rotation est de réaliser une liaison pivot ayant des

caractéristiques adaptées aux conditions de fonctionnement.

Sommaire

Principe

Typologie des solutions

Il existe 4 solutions principales permettant de réaliser guidage en rotation :- par contact direct- par interposition d'une bague de frottement- par interposition d'éléments roulants- par interposition d'un film d'huile

La dernière solution, le film d’huile (exemple ci-dessous : la roulette de dentiste) ne sera pas étudiée dans le cadres de ce cours (palier hydrodynamique)

Il existe 4 solutions principales permettant de réaliser guidage en rotation :

Le critère de choix d’une solution se fait en fonction des conditions de fonctionnement : précision, vitesse, charge.

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Principe

Jeu axial, jeu radial :

- II Précision du guidage :

La présence de jeu radial entraîne un phénomène de rotulage.(jeu angulaire )

Un assemblage n’est jamais parfait.

Pour permettre le fonctionnement, il faut laisser un jeu fonctionnel axial évitant le serrage.

Modèle cinématique d’un guidage en rotation

-si l / d 1,5 : liaison pivot ou pivot glissant (le rotulage est faible)

Du fait du rotulage on considère généralement :

-si l / d 0,5 : liaison rotule ou linéaire annulaire ( le rotulage est trop important pour pouvoir être négligé)

Solutions adoptées pour limiter le rotulage

Montage A (hyperstatique)

Afin d’augmenter la stabilité du guidage, la liaison pivot est souvent réalisée par l’intermédiaire de deux paliers.

Montage B (isostatique)

Remarque : Le rotulage d’un palier est bénéfique car il limite le moment destructeur pour la liason en cas de fléchissement de l’arbre.

Articulation en chape ou en porte à faux

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Principe

Ce guidage est peu précis, mais le coût est très faible. Son utilisation est limitée à des vitesses de rotation faibles et des efforts faibles.

Ce type de positionnement a déjà été abordé ;

voir études MIP-MAP

Sommaire

Principe

- III Guidage en rotation par paliers lisses Principe :

On interpose un coussinet ayant de bonnes caractéristiques de frottement et/ou de résistance entre l'arbre et l'alésage.

- III Guidage en rotation par paliers lissesMontage des coussinets :

Le coussinet est monté serré dans l'alésage et glissant sur l'arbre.

Remarque : Lorsque l'effort à transmettre n'est par purement radial, il est conseillé d'utiliser un coussinet à collerette.

- III Guidage en rotation par paliers lissesType de coussinets :

A - Coussinets nécessitant une lubrification continue (en bronze, fonte, …)

B - Coussinets sans graissage ( carbone-graphite, nylon, PTFE)

Il est nécessaire de prévoir un dispositif de graissage afin d’assurer une présence continue de lubrifiant pendant le fonctionnementIls sont très pratiques mais sont constitués de matériaux peu résistants. Ils ne supportent que des efforts très faibles.

- III Guidage en rotation par paliers lissesType de coussinets :

A - Coussinets nécessitant une lubrification continue (en bronze, fonte, …)

B - Coussinets sans graissage ( carbone-graphite, nylon, PTFE)

D - Coussinets auto-lubrifiants

Le coussinet est imprégné d'huile. La rotation de l'arbre crée un film d'huile entre le coussinet et l'arbre. Qui est rabsorbé par le coussinet à l’arrêt.

Il est constitué de poudre de bronze (cuivre + étain) ou encore d'alliages ferreux (fer + cuivre +plomb) compactée. (frittage)

C - Coussinets en tôle roulée

Il s’agit d’une bague constituée d'une tôle roulée recouverte de bronze fritté et d'une couche de résine PTFE imprégnée du lubrifiant solide (graphite ou plomb) dont le coefficient de frottement avec l'acier est très faible (0.01 à 0.05).

- III Guidage en rotation par paliers lissesAvantages et limites d'utilisation des coussinets :

Avantages :

- réduction du coefficient de frottement et fonctionnement sans lubrification

- augmentation de la durée de vie des pièces.

- fonctionnement silencieux

- encombrement radial réduit

- coût réduit

Limites d'utilisation :

- encombrement en longueur

- sensibilité aux défauts d'alignement

- capacité de charge inversement proportionnelle à la vitesse

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Principe

- V Guidage par roulements - V Guidage par roulements

- III Guidage par roulementsAvantage du roulement

Le guidage par palier lisse (coussinets) présente les inconvénients suivants : Usure , échauffement , Perte de puissance par frottement.

Pour éviter ces inconvénients, une solution consiste à interposer des éléments roulants entre les pièces mobiles (arbre et alésage)

- III Guidage par roulementsCritères de choix d’un roulement :

Le roulement est choisi en fonction de sa Vitesse de rotation, de la direction et de l’ intensité des efforts

Il existe différents types de roulements pouvant être classés suivant différents critères : - III Guidage par roulements

- forme de l’élément roulant- Billes

- Rouleaux - Aiguilles.

- forme de l’élément roulant

- décalage possible entre les bagues

- Billes

- Aucun (roulements rigides)

- Rotulage (roulements à rotule)- Translation

- charge supportée

- Billes

- Radiale faible ou moyenne

- Axiale faible

- Radiale importante

- Axiale moyenne- Axiale élevée- Axiale très élevée

- charge supportée

- Billes

- vitesse élevée

- Radiale faible ou moyenne

- Axiale faible

- Radiale importante

- Axiale moyenne- Axiale élevée- Axiale très élevée

- III Guidage par roulementsRègles de montage des roulements

Les roulements sont généralement montés par paire. Il faut alors respecter des règles pour obtenir un assemblage non seulement isostatique mais aussi qui aura une bonne durée de vie.

Isostatique : le jeu axial doit être respecté sur l’ensemble du montage. La MIP des bagues doit être fiable.

Durée de vie : Il faut éviter le phénomène de laminage des bagues de roulements.

Règle n°1 :- La bague du roulement qui tourne par rapport à la direction de la charge doit être montée avec serrage

Phénomène de laminage des bagues :

Si le roulement est monté avec un jeu radial alors, les billes et la portée cylindrique qui tournese comportent comme des rouleaux de laminoirs.

La bague est dont peu à peu laminée (elle perd son épaisseur)

Règle n°2 :- La bague du roulement qui est fixe par rapport à la

direction de la charge doit être montée avec jeu.

Phénomène de laminage des bagues :

Ainsi, toutes les bagues tournantes par rapport à la charge sont montées serrées, et sont difficilement démontables.

Par souci de commodité pour la maintenance, on préfèrera monter les bagues fixes par rapport à la charge avec un certain jeu

Règle n°3 :- La bague du roulement qui est montée “serrée”

doit être immobilisée des deux cotés.

Préserver l’isostatisme du montage :

Les bagues montées serrées risquent d’être déplacées par un effort parasite sans pouvoir revenir à leur place initiale

- « Heu… et les autres bagues ? »…

Règle n°4 :- Le positionnement axial de l’arbre par rapport à

l’alésage doit être réalisé une seule fois dans chaque sens.

Préserver l’isostatisme du montage :

Le jeu axial entre la partie fixe et la partie tournante doit être unique. Cette condition doit être respectée y-compris pour les montages avec roulements.

Ainsi, il est inutile d’arrêter une partie 2 fois dans le même sens

Règle n°4 :- Le positionnement axial de l’arbre par rapport à l’Alésage doit être réalisé une seule fois dans chaque sens.

Résumé des 4 règles :

Règle n°3 :- La bague du roulement qui est montée “serrée” doit être immobilisée des deux cotés.

Règle n°2 :- La bague du roulement qui est fixe par rapport à la direction de la charge doit être montée avec jeu.

Règle n°1 :- La bague du roulement qui tourne par rapport à la direction de la charge doit être montée avec serrage

- III Guidage par roulements

Règles de montage des roulements

Exemples de montages de roulements : bague extérieure serrée

Exemples de montages de roulements: bague intérieure serrée

- III Guidage par roulementsExemples de solutions technologiques :

Comment arrêter la bague intérieure sur l’arbre ?

- III Guidage par roulementsExemples de solutions technologiques :

Comment arrêter la bague extérieure dans l’alésage ?

- III Guidage par roulements Exemples

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