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5/14/2018 Construction Liaison Pivot - slidepdf.com

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Transport d'un taureau ailé au moyen de rouleaux (- 680 av. J.-C.).

INTRODUCTION : •Historique : Dès l'Antiquité, l'homme eut à affronter les forces de lanature. Et il s'aperçut bien vite que, pour déplacer de lourdes charges, saforce, ou même celle des animaux qu'il avait domestiqués, était

insuffisante. Il contourna la difficulté principale - le frottement desmatériaux - en substituant le roulement au frottement de glissement.•Deux types de guidage :



CONSTRUCTION D’UNE LIAISON PIVOT

Construction d’une liaison pivot




Introduction :

Le mouvement relatif de rotation entredeux parties mécaniques se révèlenécessaire dans de nombreux produits etapplications industrielles : moteurs,réducteurs, broches de machine outils,boites de vitesses, roues de véhicules,industrie papetière…

On utilise couramment les termes d’arbre et de logement ou alésage pourdésigner les deux parties en mouvement relatif de rotation.




Introduction :

Représentation d’uneliaison pivot d’axe X :

X

La solution constructive qui réalise une liaison pivot est appelée :

guidage en rotation.




1- Fonctions d’un guidage en rotation :

1-1 Description des fonctions :

Pour établir un guidage en rotation, la solution constructive doit remplir lesfonctions techniques suivantes :

•Positionner les pièces entre elles (arbre / alésage) •Permettre le mouvement relatif de rotation autour d’un axe

•Transmettre les efforts :

N’oublions pas non plus les fonctions secondaires :•Résister au milieu environnant•Etre d’un encombrement minimal (pour certaines constructions)•Assurer un fonctionnement silencieux

L’ensemble de ces fonctions doit être satisfait au moindre coût.

z y x A

x A pivot liaison A

N Z

M Y

X

,,

);_(_

0




1- Fonctions d’un guidage en rotation :

1-2 Critères d’évaluation d’un guidage en rotation :

Fonctions Caractérisation des fonctions

Critèresd’appréciation

Niveau Flexibi

lité

Positionner les deuxpièces entre elles

Précision deguidage

Tx, Ty, Tz en mmRy, Rz en degrés

maximum

Permettre le mouvementde rotation autour d’un axe

Rendement mini = en % minimum

Vitesse derotation

En rd/s ou trs/min tolérance

Transmettre et supporter

les efforts

Efforts statiquesEfforts dynamiques

tolérance

Durée de vie Nombre de cycles ou heuresde fonctionnement

minimum

Résister au milieuenvironnant

Espacemententre les visites

Nombre de cycles ou heuresde fonctionnement

minimum

Durée de vie Nombre d’heures minimum

z y x A

x A pivot liaison A

N Z

M Y

X

,,

);_(_

0




2- Solutions constructives :

La figure suivante présente les types de solution permettant d’établir un

guidage en rotation entre deux pièces.

Contact direct dessurfaces frottantes

Interposition de baguesde frottementInterposition d’éléments

roulantsInterposition d’un

film d’huile

Guidage enrotation par





2-1 Construction par contact direct entre surfaces :

Solution en porte à faux Solution en chape







L’arbre a une seule

cotation : js6

20M7js6 20F7js620H7f6






Avantages Inconvénients

Solution simpleRésistance passive élevée

Coût peu élevé

Rendement médiocreEfforts transmissibles modérés

Vitesses d’utilisation faibles Échauffement important possible

La détermination des caractéristiques (Longueur de guidage, diamètrenominal, ajustements) s’appuie sur :

·Précision de guidage souhaitée (jeu angulaire : tan = jeu radial / L )

· Efforts transmissibles (pression de contact)· Durée de vie souhaitée· Comportement thermique





2-2 Construction par interposition de bagues de frottement :

Une performance supérieure est atteinte en interposant des bagues oucoussinets en matériaux choisis pour leur propriété antifriction (bronze,étain, plomb, graphite, téflon (PTFE), polyamide, nylon…)

Usinés à sec ou lubrifiés, ils permettent aussi un report d’usure.

Coussinet Coussinet aveccollerette

(supporte lesefforts axiaux)






Avantages Inconvénients

· Simple, léger, silencieux, robuste

· Encombrement radial réduit

Peut fonctionner sans lubrification

Convient pour les mouvementsoscillants· Résiste aux milieux chimiquesagressifs· Coût réduit

· Jeu radial important 1/100ème mm

· Sensible aux défauts d’alignement

Capacité de charge inversementproportionnelle à la vitesse

· Rodage parfois nécessaire

· Usure






On peut distinguer essentiellement 3 classes de coussinets :

• Les coussinets autolubrifiants

• Les coussinets composites type glacier (glycodur)

• Les coussinets polymères






Bronzeporeux

2-2-a – Les coussinets autolubrifiants :

Ils sont fabriqués en métal frittéà base de bronze poreux

(porosités entre 15 et 35% envolume), avec incorporation delubrifiant (huile, graphite…) dansles porosités.

Dans le cas d’huile, la structure estcomparable à une éponge, quirestitue l’huile en fonctionnement etl’absorbe à l’arrêt.






2-2-b – Les coussinets composites (glycodur) :

Acier roulé

Bronze fritté

PTFE +lubrifiant solide

Ils sont constitués de troiscouches différentes.La base est une tôle en acierroulée, recouverte d’une couchede bronze fritté. La surfacefrottante peut être en résineacétal ou en PTFE avec additiond’un lubrifiant solide ; plomb,graphite, bisulfure de molybdèneMoS2.

Ils peuvent fonctionner à sec ou avec unléger graissage au montage sous desvitesses périphériques faibles.






2-2-c – Les coussinets polymères :

Ils peuvent être fabriqués à partirde différents matériaux : nylon,PTFE, acétal… Ils sont utiliséslorsqu’il est nécessaire d’avoir une bonne résistance chimique(acides, bases).

Le fluage sous charge de ces matériaux

rendent ces coussinets peu résistants.De plus un faible coefficient deconductibilité thermique empêche unebonne évacuation des calories, ce quiles limite en vitesse périphérique.

Nylon,acétal






2-2-d – Calcul des coussinets :

F : charge sur le palier (N)d : diamètre de l’arbre (mm) L : longueur du coussinet (mm)P : pression diamétrale (MPa ou N/mm2)

1. Pression diamétrale :

Elle se calcule de la manièresuivante :

avec :

Ld

F P







V : vitesse circonférentielle (m/s)r : rayon de l’arbre (m) : vitesse de rotation (rad/s)

2. Vitesse circonférentielle :

Elle se calcule de la manièresuivante :

V = r .

avec :







3. Produit PV :

Ce produit est déterminant : il permet de mesurer la capacité dumatériau à supporter l’énergie engendrée par le frottement. En cas dedépassement, la température du palier augmente et la destruction estrapide.

Produit PV (MPa.m/s) ou (W/mm2)






2-2-e – Caractéristiques des coussinets :

Coussinetautolubrifiant

Coussinetcomposite

Coussinetpolymère

P admissible(MPa) 7 à 8 14 à 20 7 à 10

V admissible (m/s) 20 à 30 2 à 3 2 à 3

PV admissible

(W/mm2)1.8 à 2 0.5 à 1.5 0.1 à 0.3

T admissible (°C) >250 -100 à +150 -60 à +120

Remarque : Ces valeurs ne sont que des ordres de grandeur par famille de

coussinet. Pour une étude plus approfondie, se référer aux données constructeur.






2-2-f – Montage des coussinets :

Les coussinets sont fabriqués detelle sorte qu’en respectant lesindications (f7 pour l’arbre et H7pour l’alésage), ils seront serrésdans l’alésage et glissants dansl’arbre.

Des spécifications particulières

seront exigées concernant lesétats de surface des portées descoussinets.







20f724H7







36f740H7





2-3 Construction par interposition d’éléments roulants:

(billes, rouleaux, aiguilles)2-3-a – Historique :

Le principe de cette famille de solutions consisteà substituer à l’effet du glissement un effet deroulement, afin de réduire la résistance au

mouvement.La résistance au roulementest plus faible que larésistance au glissement, ilest donc intéressant de

remplacer les contacts avecfrottement par des roulements.La puissance absorbée dansla liaison étant inférieure, lerendement du mécanismes’en trouve amélioré.






2-3-a – Historique :

C’est en 3500 av J.C que la roueest apparue en mésopotamie.

Les Assyriens ont eu l’idée de remplacerle glissement avec frottement par leroulement pour déplacer de lourdescharges, en interposant des élémentscylindriques entre le sol et les

éléments à transporter.







C’est à Léonard de Vinci que l’on attribue l’invention au 15ème siècledes roulements à billes.

C’est au 18ème siècle qu’apparaissent les véritables prototypes de nosroulements actuels.

Les premiers roulements

à billes apparaissent vers1870, pour se développerau 19ème siècle avecl’invention de la bicyclette,puis au 20ème siècle avecl’industrie automobile.







Le couple de résistance ouroulement peut être évalué grâce

à la relation approximativesuivante :

mr RF f Cf f : frottement interne du roulementFr : charge radiale exercéeCf : couple résistant

Rm : rayon moyen du roulement = (d+D)/2







Voici quelques valeurs de coefficient de frottement interne aux roulements :

• f =0,0010 pour les roulements à rotule sur billes.• f=0,0011 pour les roulements à rouleaux cylindriques.• f=0,0013 pour les roulements à billes.

• f=0,0015 pour les roulements rigides à billes.• f=0,0018 pour les roulements à rouleaux cylindriques et rotule sur rouleaux.• f=0,0045 pour les roulements à aiguilles sans cage.

Remarque : il existe une grande diversité de composants à éléments roulants.Le plus courant est le roulement rigide à billes à contact radial.

mr RF f Cf






2-3-b – Constitution des roulements :




2- Solutions constructives :2-3 Construction par interposition d’éléments roulants:

2-3-b – Constitution des roulements :Un roulement est constitué de : Type de

contact Visualisation des pressions

de contact

Une bague intérieure dans laquelle vients’insérer l’arbre

Des élémentsroulants permettantla rotation relative desdeux bagues en lespositionnant l’une parrapport à l’autre

Billes Ponctuel

Rouleaux Aiguilles

Linéaire

Une bague extérieurequi s’insère dans le logement

(ou alésage)

Une cage séparant les éléments roulants et

maintenant leur équidistance




2-3-b – Constitutiondes roulements :

Différents types deroulements :





2-3-c – Nature de la charge appliquée sur le roulement :

Quand un roulement est en service, il transmet des efforts entre l’arbre etle logement avec ou sans mouvement de rotation relatif entre ces derniers.Les actions mécaniques de contact exercées par les élémentsroulants sur les bagues du roulement sont modélisées par des forces

aussi appelées charges.






• La charge radiale (Fr) : la direction passe par le centre géométrique duroulement, et est perpendiculaire à l’axe de rotation du roulement.

• La charge axiale (Fa) : la direction est celle de l’axe du roulement.

• La charge combinée ou oblique (F) : c’est la combinaison d’une chargeradiale et axiale. La direction de F passe par le centre de poussée du roulement(centre géométrique du chemin de roulement).

Il existe troistypes de charge :






Présentation des charges pouvant être supportées par les roulements :

Les roulements à rouleaux cylindriques et à aiguilles ne supportentaucun effort axial





2-3-d – Modélisation cinématique des roulements :

Prenons l’exemple d’un roulement rigide à billes :

Si on admet que les contacts entre les éléments roulants,

d’une part, et les cages extérieure et intérieure, d’autre part,s’effectuent sans jeu, alors les axes des deux bagues restentconfondus au cours du fonctionnement.

Un seul mouvement relatif entre les deux bagues est

autorisé : Rx.

C i d’ li i i






En réalité, un jeu interne au roulement permet un léger défautd’alignement (angle de déversement) entre les axes des deuxbagues.

C i d’ li i i






: angle de déversement

ll existe donc une possibilité de rotulage autour du point A entreles deux bagues.

Angle de déversement : .

C t ti d’ li i i t






: angle de déversement

Ce mouvement de rotulage résulte de la combinaison :

· Rx : rotation principale illimitée autour de l’axe principal (Ax)

· Ry : rotation limitée autour de l’axe (Ay) : double de l’angle dedéversement

· Rz : rotation limitée autour de l’axe (Az) : double de l’angle dedéversement

C t ti d’ li i i t






A la liaison qu’établit un roulement rigide à une rangée de billes entre un arbreet un logement, on peut associer des modèles cinématiques différents suivant lesarrêts axiaux :

· Rotule : épaulement bilatéral sur les deux bagues

· Linéaire annulaire :une bague épaulée bilatéralement, l’autre non épaulée

· Rotule unilatérale : arrêt axial unilatéral en opposition sur chacune desbagues.

Rotule Linéaire annulaire Rotule unilatérale




Construction d une liaison pivot



On est amené àréaliser une liaisonpivot enassociant deuxroulements selon

les configurationsdécrites ci-contre







On est amené àréaliser une liaisonpivot enassociant deuxroulements selon

desconfigurationsdécrites ci-contre :

Guidage modélisépar deux rotulesunilatérales

Linéaire annulaire + rotule Linéaire annulaire + rotule

Montage en « X »Montage en « O »





2-3-d – Modélisationcinématique des roulements :





Exemple de montage Nature et nomdu roulement

Angle derotulage

Schémaarchitectural

Degré

d’hyperstatisme

=10’

=

0’

=2 à 6





= 1 à 3°

= 3°

= 0’

= 2 à 6’

Rappel : sur le degré d’hyperstatisme : hh = nombre de degrés de liaisons créé par chacune des liaisons élémentaires – nombre de degrés de liaison nécessaire pour réaliser la liaison.


S





2-3-e – Montage des roulements :

Phénomène de laminage :

Le laminage consiste à faire passerune masse métallique entre deuxcylindres tournant en sens inverse, afind’en réduire la section (et parconséquent l’allonger), et lui donneréventuellement un profil particulier.

Vitesse d’avance

Effort presseur F

Effort presseur F

Rotation inversée


2 S l i i



p



Prenons l’exemple d’un arbre tournantet d’un logement fixe (figure ci-contre) ;l’arbre est soumis à une force verticaleconstante, et supposons qu’il existe un

jeu entre la bague intérieure du

roulement et l’arbre…

On constate un roulement de l’arbre dans la bague intérieure

Effort radial

Effort radial

Vitesse d’avance

Arbre

BI

BEfixe


2 S l i i



p



Effort radial

Effort radial

Vitesse d’avance

Arbre

BI

BEfixe

Dans la représentation ci-contre, labague intérieure est soumise aulaminage : elle sera donc très

rapidement détériorée.

Analysons ce même cas, si on monteserrée la bague qui tourne par rapport àla direction de la charge (ici la bagueintérieure, car c’est elle qui est sujette aulaminage !!!).


2 S l ti t ti



p



Analysons ce même cas, si on monteserrée la bague qui tourne par rapportà la direction de la charge (ici la bague

intérieure, car c’est elle qui est sujette aulaminage !!!).

Effort radial

Effort radial

Vitesse d’avance

Arbre

BI

BEfixe


2 S l ti t ti





Effort radial

Effort radial

Vitesse d’avance

Arbre

BI

BEfixeDans ce cas, on observe que l’ensemble

{arbre ; BI} roule simplement sur leséléments roulants.Plus aucun élément n’est soumis aulaminage.

Pour éviter le laminage, on doitmonter serrée la bague qui tournepar rapport à la direction de lacharge.


2 S l ti t ti





Exemple :

Pour un diamètre de l’arbre (tournant à 800trs/min) de 19,95 mm et un diamètre de labague intérieure de 20 mm,

cette vitesse de roulage peut être calculée de lamanière suivante :


2 S l ti t ti





Si M est le point de contact entre l’arbre et labague intérieure, alors :

2

arbrearbrearbre M

d V

2 BI BI BI M

d V

BI M arbre M V V

22

BI BI

arbrearbre

d d

BI

arbre

arbre BI d

d

min / 79820

95,19800 trs

d

d N N

BI

arbrearbre BI

Si alors

donc


2 Solutions constructives





min / 79820

95,19800 trs

d

d N N

BI

arbrearbre BI

Donc, le fréquence de rotation de la bague intérieure du roulement estde 798 trs/min.

Cette différence de vitesse (2 trs/min) produit ce phénomène de

laminage entre l’arbre et la bague Intérieure. Le laminage entre surfacessoumises à des charges importantes provoque une usure rapide de l’arbre et de la bague.

Pour éviter ce phénomène, il suffit de supprimer le jeu auniveau de la bague tournante par rapport à le charge.


2 Solutions constructives :





En pratique, on a :

nominal de l’arbre = nominal de la BI

nominal de l’alésage = nominal de la BE

Il convient de choisir correctement lestolérances de l’arbre et de l’alésage pourobtenir les conditions fonctionnelles voulues :

Jeu ou serrage







Règles de montage :

1- La bague qui tourne par rapport à la direction de la chargeappliquée sur le roulement est ajustée avec serrage.

2- La bague fixe par rapport à la direction de la charge appliquéesur le roulement doit être ajustée avec jeu (pour le montage).

3 - Les bagues tournantes par rapport à la direction de la charge,ajustées serrées doivent être complètement immobiliséesaxialement.







Règle 1 : La bague qui tourne par rapport à la direction de la chargeappliquée sur le roulement est ajustée avec serrage.

Remarque : avant toute application des trois règles successives demontage, il convient :

D’identifier la bague tournante et la bague fixe D’identifier la charge (effort radial), et d’analyser si celle-ci estfixe ou mobile.

Arbre tournant Logement tournant

BE fixe BI mobile BE mobile BI fixe

Chargetournante

Serrageradial

Jeu radial Jeu radial Serrageradial

Chargefixe

Jeuradial

Serrageradial

Serrageradial

Jeuradial







Règle 3 : Les bagues tournantes par rapport à la direction de la charge, ajustéesserrées doivent être complètement immobilisées axialement.







Exemples de montage : Bague montée serrée

Bague libre

**********************************








Bague libre

Charge fixe – arbre tournant








Bague libre

******************************








Bague libre

Charge tournante – arbre tournant








Bague libre

********************************





2 Solutions constructives :2-3 Construction par interposition d’éléments roulants:



Bague libre

Charge fixe – alésage tournant






2-3-f – Calcul de durée de vie des roulements :

1- Durée de vie normalisée L10 :

Sous charge et au cours du mouvement de rotation, les chemins desbagues de roulements reçoivent de la part des éléments roulants(billes, aiguilles ou rouleaux) des millions de compressionsélastiques intermittentes.







1- Durée de vie normalisée L10 :

Il en résulte, avec le temps, desfissurations amenant progressivement un

écaillage des surfaces. C’est lephénomène de fatigue.

La durée de vie L10 d’une série de roulements identiques, soumis à la mêmecharge, est égale au nombre de tours réalisés par 90% des roulements de lasérie, avant qu’apparaissent les signes de fatigue. (ISO 281)







2 - Capacité de charge dynamique :

La durée de vie des roulements dépend principalement de la charge supportée.Plus la charge est faible, plus la durée de vie est longue, et inversement.

Définition : La charge dynamique de base C, d’une série de roulementsidentiques, est la charge radiale (axiale pour une butée), constante enintensité et en direction que peut endurer 90% des roulements du groupe,pendant 1 million de tours, avant qu’apparaisse les premiers signes defatigue.

La capacité C est une des caractéristiques de base des roulements. Elle estindiquée dans les catalogues des fabricants.







3 - Calcul de la charge dynamique équivalente P :

La charge équivalente P est une

charge radiale pure (axiale pour lesbutées), donnant exactement la

même durée de vie que lacombinaison charge axiale Fa pluscharge radiale Fr réellement exercéesur le roulement considéré.







3 - Calcul de la charge dynamique équivalente P :

La charge axiale Fa ainsi que la charge radiale Fr étant connues, la charge équivalente P estcalculée à l’aide de la relation :

P = X . Fr + Y . Fa







4 - Relation entre la durée de vie L10 et la charge dynamique C :

Durée de vie en millions de tours :

n

PC

L 10

L10 : durée de vie nominale du roulement en millions de tours.C : charge dynamique de base

P : charge équivalente exercée sur le roulementn = 3 pour les roulements à billesn = 10/3 pour les roulements à rouleaux ou aiguilles

Durée de vie en heures de fonctionnement :

L10 : durée de vie nominale en millions de tours.L10H : durée de vie nominale en heuresN : fréquence de rotation en tr/min N

L L H

.60

10. 6

1010





So ut o s co st uct es2-3 Construction par interposition d’éléments roulants:


4 - Relation entre la durée de vie L10 et la charge dynamique C :

Durées de vie indicatives de quelques guidages par roulements

Mode d’emploi Exemples d’emploi

Durée de vie L10H

Usages intermittentsElectroménager, automobiles,appareils de manutention et de

levage… 1000 à 15 0000

Fonctionnant 8 h / jourVéhicules industriels, machines outils,

de production… 15 000 à 35 000

Service en continu24h / 24

Convoyeurs, compresseurs,ventilateurs…

35 000 à 60 000

Machines dont la fiabilitéest très importante

Machines à papier, machines textile,navires, barrages…

100 000 à 200 000







5 - Durée de vie corrigée, Fiabilité F et probabilité de Défaillance D :

• Détermination de la durée de vie pour une fiabilité donnée :

Si on désire obtenir une durée de vie Ln supérieure à L10, celle ci peut êtreobtenue par L

n= a

1. L

10.

Fiabilités différentes de 90% Ln = a1 . L10

Fiabilité

F en % 90 95 96 97 98 99 99.5 99.9

Ln L10 L5 L4 L3 L2 L1 L0.5 L0.1

a1 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 0.15 0.06







5 - Durée de vie corrigée, Fiabilité F et probabilité de Défaillance D :

• Détermination de la fiabilité et de la probabilité de défaillance d’un roulement :

La durée de vie prévue d’un roulementest généralement L10. Si on souhaite

connaître sa fiabilité au bout d’une durée de fonctionnement égale à L, ilfaut utiliser la relation suivante :

483.1

10

439.4

02.0

exp

L L

F

Nous pouvons en déduire facilement la probabilité de défaillance : D = 1 - F







6 - Durée de vie d’une association de roulements :

Lorsqu’un ensemble de roulements (E) comprend plusieurs roulementsfonctionnant en même temps (exemple : arbre guidé par 2 roulements), la duréede vie LE10 de l’ensemble est fonction de la durée de vie Li.10 de chacun desroulements.

Elle est définie par la relation suivante :

5.1

1

5.1

10.

5.1

10.2

5.1

10.1

10 1.....11

n

E

L L L L







7 - Durée de vie pondérée :

Lorsqu’un roulement fonctionne dans un mécanisme selon un cycle où lesconditions de fonctionnement sont variables, on calcule sa durée Lp en pondérantles durées nominales calculées Li pour chaque période i où les conditions defonctionnement (charges, vitesse…) peuvent être considérées comme constantes.

1

i

iP

L

a L

Avec ai taux d’utilisation défini par le rapport entre la durée de lapériode i et celle du cycle considérée.







7 - Durée de vie pondérée : 1

i

iP

L

a LExemple :

Roulement fonctionnant dans des conditions de charges et devitesses différentes selon la répartition suivante :

Taux

d’utilisationhoraire ai Charge Vitesse

Durée calculée

L10 correspondante

55 % P1 N1 3500 h

30 % P2 N2 1500 h

15 % P3 N3 500 h

Total 100 %

Durée pondérée : h LP 1520500

15,0

1500

30,0

3500

55,01







8 - Résistance quasi-statique :

Pour un roulement chargé à l’arrêt, ou dans le cas de mouvements de faible amplitude et de petitesoscillations, C0 représente la charge statique limite à ne pas dépasser. Au delà de cette charge, ladéformation des éléments roulants deviennent inadmissibles.C0 est une grandeur caractéristique du roulement indiquée dans les catalogues fabricant. Ellecorrespond à une déformation maximale admissible égale à 0.0001 du diamètre moyen de l’élément

roulant.

Comme C, C0 est une charge radiale pure. Si le roulement est soumis à une charge combinée Fa plus Fr, il est nécessaire de calculer au préalable la charge statique équivalente P0.

P0 = X0 . Fr + Y0 . Fa

La condition de résistance est la suivante :

C0 S0 . P0 0.5 S0 0.8 : cas de faibles exigences (régulier et sans choc)0.8 S0 1.2 : cas d’exigences normales 0.5 S0 0.8 : cas d’exigences sévères (chocs)






2-3- g – Entretien des roulements :

Surveillance et entretien préventif :

Une amorce de détérioration peut être diagnostiquée par undépassement par le roulement de son niveau normal en :

• Vibration • Bruit • Température • Couple résistant de rotation

Analyse thermique :

Dans le cas de roulements

lubrifiés à la graisse, le suividu niveau thermique estaussi un indicateur de l’état du roulement.

Analyse vibratoire :

Le moyen de contrôle le plusgénéral porte sur le niveauvibratoire.







Expertise des roulementsdétériorés :







Importance de la lubrification :

La lubrification est un élément essentiel pour le bon fonctionnement du roulement. Elle apour objectifs :

• Interposer un film de lubrifiant (dit film d’huile) entre les corps roulants et le

chemin de roulement, afin d’éviter l’usure des éléments en contact.

• Assurer une protection contre l’oxydation et la pollution extérieure.

• Assurer (dans le cas de l’huile) un refroidissement et une évacuation descorps étrangers








La lubrification est un élément essentiel pour le bon fonctionnement du roulement.

Représentation du contact et de la pression decontact corps roulant sur chemin.

Roulement non lubrifié Roulement lubrifié







Utiliser l’huile de la

machineChoisir

l’huile

La graisse suffit en

général

Choisir la

graisse

La vitessecirconférentiell

e est-elleélevée ?

La vitessecirconférentiell

e est-elleélevée ?

Y a-t-il de fortes charges ?

Un fonctionnement

continu ?Des calories à évacuer ?

Le roulement est-ilintégré dans une

machine lubrifiée àl’huile ?

Oui Oui Oui

Oui

Non

Non

Non Non

Choix de la lubrification








Lubrification à l’huile Lubrification à la graisse

Avantages

· Bonne pénétration dans le roulement· Bonne stabilité physico-chimique· Refroidissement

· Evacuation des corps étrangersContrôle aisé du lubrifiant : état et

niveau

· Propreté du mécanisme· Etanchéité plus facile à réaliser· Barrière de protection

· Facilité de manipulation· Réduction ou suppression dugraissage d’appoint · Possibilité d’utiliser des roulementsprégraissés

Inconvénients

· Etanchéité nécessaire du montage

· Mauvaise protection contre l’oxydation en cas d’arrêt prolongé

· Retard au démarrage

· Coefficient de frottement plus élevé

que l’huile · Evacuation thermique plus faible

Le remplacement requiert souvent ledémontage du roulement

· Pas de possibilité de vérifier un niveaude graisse






Mode de la lubrification :

Lubrification à la graisse Lubrification à l’huile






Etanchéité :

Etanchéité avec frottementEtanchéité sans frottement


2- Solutions constructives :2 3 C t ti i t iti d’élé t l t




2-3- g – Entretien des roulements :Montage et démontage des roulements :

Montage du roulement

à froid à chaud

Les roulements de petite dimension peuventêtre montés à l’aide d’une presse ou de coups

de marteau appliqués sur un tube placé contreune des bagues du roulement. Les têtes de marteau

tendre ne conviennent pas, des écailles pouvant se produire etpénétrer dans le roulement.

Pour faciliter le montage et réduire le risque dedétérioration, la portée du roulement doit êtreenduite avec une huile de faible viscosité.

Autre façon : chauffer le roulement (ou leslogements) avant montage.

Si l’on prévoit un ajustement serré sur l’arbre, leroulement doit être chauffé à une températuresupérieure de 90° à celle de l’arbre, maisjamais au-dessus de 125°C. Enfoncer leroulement sur l’arbre, contre l’épaulement e tlemaintenir jusqu’à ce que l’ajustement serrésoit réalisé.

Construction d’une liaison pivot Démontage du roulement

à froid à chaud



à froid à chaud

Les roulements de petitedimension peuvent être démontésà l’aide d’un extracteur usuel.

Si le roulement est monté avecajustement serré sur l’arbre, ilest préférable que les griffes del’extracteur prennent appui sur

la bague intérieure.

mécanique hydraulique

La mise en œuvre pour les roulements detaille moyenne ou de grande taille.

Cette méthode consiste à introduire del’huile sous forte pression entre laportée du roulement et la bagueintérieure par des canaux et desgorges de répartition jusqu’à ce que

l’huile forme un film uniforme quisépare les éléments.

Méthode pour les BI desroulements à rouleauxcylindriques. Un de cessystèmes est une baguechauffante en aluminium.

Enduire le chemin de la bagueintérieure avec de l’huile résistant à l’oxydation. Laisserla bague chauffante atteindre250°C, la placer autour de labague intérieure du roulementpuis rapprocher les poignées.

Utiliser l’outil pour extraire labague intérieure dès qu’elle selibère.Enlever immédiatement labague de l’outil.




2-3- h – Fabricationdes roulements :


2- Solutions constructives :2 3 C t ti i t iti d’élé t l t




2-3- h – Fabrication des roulements :

Matériaux utilisés pour les bagues et les éléments roulants :

• L’acier au chrome à haute teneur en carbone est l’acier le plus généralement

utilisé. Sa nuance la plus courante est l’acier 100Cr6 dégazé sous vide.

• Sont également utilisés les aciers de cémentation (20NiCrMO2) ou XC68.

Matériaux utilisés pour les cages :

• Les cages en tôle emboutie, soudées, rivetées sont en acier doux ou en laiton.

• Les cages usinées sont en résine phénolique, alliage cuivreux ou alliaged’aluminium.

• Les cages moulées sont principalement en polyamide (faible coeff de frottement,élasticité, bonne résistance aux chocs et vibrations).

CONSTRUCTION MECANIQUE



PALIERS À ROULEMENT

•Généralités

•Classification, types de roulements etutilisation

•Facteurs affectant le choix d’un roulement •Désignation et choix d’un roulement du

catalogue

•Durée de vie d’un roulement

•Montages des roulements

•Lubrification

•Dispositifs d’étanchéité

CONSTRUCTION MECANIQUE (CFM4)

Composantes d’un palier à roulement



Composantes d’un palier à roulement




Types de roulements ( BC )

• Ne se démontent pas• Conviennent pour des charges élevées

• Nécessitent l’alignement des paliers




Types de roulements ( BT )

• Ne se démontent pas

• Supportent des charges axiales dans un seul sens

• Pour supporter des charges axiales dans les deux sens , ces roulement semontent en opposition

• Le jeu axial en fonctionnement doit être nul




Roulement à billes à contact oblique à deuxrangées ( BE )

• Remplissent les mêmes fonctions que deux roulements BT disposés en O

• Supportent des charges radiales et axiales élevées

• Sert pour le guidage d’un arbre court

• Pour un arbre long , il sera accouplé avec un RU ou RN

CONSTRUCTION MECANIQUE (CFM4) Roulement à rotule sur billes ( BS )



Roulement à rotule sur billes ( BS )

• Basculement possible de la bague intérieure par rapport à la bagueextérieure

• Conviennent pour des arbres longs se déformant à la flexion

• Charges1. Axiales faibles

2. Radiales importantes


l l li d i



Roulement à rouleaux cylindrique ( RU& RN )

• Sont à bagues séparables

• Supportent que des charges radiales

• Conviennent pour des grandes vitesses de rotation

• Résistent aux chocs

• RU : bague intérieure sans épaulement

• RN : bague extérieure sans épaulement


R l t à t l d é d l



Roulement à rotules sur deux rangées de rouleaux(SC)

• Même type que les BS

• Supportent des charges radiales très élevées• Supportent des charges radiales et axiales combinées

• Ils sont utilisés lorsque l’alignement précis des paliers est difficile ( paliers

pour arbre de transmission fortement chargé )


Ro lement à ro lea coniq es ( KB)



Roulement à rouleaux coniques ( KB)

• Admettent des charges axiales dans un seul sens

• Supportent des charges radiales importantes

• Création d’efforts axial induit

• Disposition en O ou X

• Jeu interne nul lors du fonctionnement


R l à i ill ( NE )



Roulement à aiguilles ( NE )

• Conviennent uniquement pour des charges radiales

• Conviennent pour de grandes fréquences de rotation

• Faible encombrement

• Résistent aux chocs• Exigent une très bonne coaxialité des portées de l’arbre et des

alésages des logements

• Surfaces de roulement exigent un HRCmin=57 et Ramax =0.4


Butées à billes



Butées à billes

• Supportent des charges axiales uniquement mais très importants

• Faibles fréquences de rotation

• Ne sont pas conçues pour le guidage en rotation d’un arbre

CONSTRUCTION MECANIQUE Désignation des roulements



Ben aissa chokri

Désignation des roulements




Ben aissa chokri

CONSTRUCTION MECANIQUE (CFM4) Roulements combinés



Roulements combinés

• Peuvent supporter des charges axiales et radiales importantes• Grandes fréquences de rotation

• Résistent aux chocs

Ben aissa chokri



LES MONTAGES• La direction de la charge

appliquée1. Radiale2. Axiale3. Radiale et axiale

• L’importance du fléchissement

1. Effort appliqué important2. Entraxe important3. Défaut d’alignement

Positionnement axial de l’arbre par rapport à l’arbre



rapport à l arbre

• On doit éviter la surabondanced’obstacles assurant la position axiale

• Hyperstatisme

• Dilatation axiale inégale de l’arbre et

du logement

accélération du processus devieillissement si non blocage dumécanisme

Énoncé des règles de montage pour



les roulements

• Montage des roulements à billes rigides(BC )

• Montage des roulements à rouleauxcylindriques (RU & RN)

• Montage des roulements à rotule (BS & SC)

Direction de la charge radiale est fixe Par

t à l b té i



rapport à la bague extérieur

( Arbre tournant )

Direction de la charge radiale est mobilePar rapport à la bague extérieur



pp g

( logement tournant )

Montages particuliers pour arbre



Montages particuliers pour arbrecourt

• Quand l’entraxe entre les deux paliers est réduit, les montages suivants sont admissibles,

bien qu’il présente un certain hyperstatisme dans le positionnement axial relatif de

l’arbre et du logement.

M t ti li ( it )



Montages particuliers ( suite )

Cas dit de « l’arbre tournant »

M t ti li ( it )



Montages particuliers ( suite )

Cas dit de « logement tournant »

Remarque ( roulement à rouleaux



Remarque ( roulement à rouleaux

cylindrique)

Énoncé des règles de montage



pour les roulements

• Montage des roulements à une rangée debilles à contact oblique ( BT )

• Montage des roulements à rouleauxconiques ( KB )

Direction de la charge radiale est fixe Parrapport à la bague extérieur ( Arbre



tournant )

• Les arrêts axiaux :1. Sur l’arbre :

– Des circlips extérieurs si Fa estfaible

– Des épaulements

2. Sur le logement : – Des circlips intérieurs – Pénétration cylindrique d’un

couvercle

X




rapport à la bague extérieur ( Arbre

tournant )

Direction de la charge radiale est mobilePar rapport à la bague extérieur ( logement



tournant )

– Un écrou à encoches etrondelles à encoches

– Tout écrou freiné ODirection de la charge radiale est mobile

P t à l b té i ( l t



Par rapport à la bague extérieur ( logement

tournant )

Montage des roulements pour



g p

arbres longs





pp g (

tournant )





pp g (

tournant )

Direction de la charge radiale est mobile

Par rapport à la bague extérieur ( logement



pp g ( g

tournant )

Direction de la charge radiale est mobile Par

rapport à la bague extérieur ( logement tournant )



rapport à la bague extérieur ( logement tournant )
