ETUDE DES LIAISONS. ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Sommaire Principe - I Typologie des solutions - II Précision du guidage - III Guidage en rotation.

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1 ETUDE DES LIAISONS

2 ETUDE DES LIAISONS Guidage 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

3 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - Principe : L’objectif du guidage en rotation est de réaliser une liaison pivot ayant des caractéristiques adaptées aux conditions de fonctionnement.

4 ETUDE DES LIAISONS Guidage 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 - I Typologie des solutions

5 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation 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

6 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Typologie des solutions 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 :

7 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Typologie des solutions 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.

8 ETUDE DES LIAISONS Guidage 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 - II Précision du guidage

9 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation 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.

10 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Modèle cinématique d’un guidage en rotation - II Précision du guidage : -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)

11 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Solutions adoptées pour limiter le rotulage - II Précision du guidage : 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.

12 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Articulation en chape ou en porte à faux - II Précision du guidage :

13 ETUDE DES LIAISONS Guidage 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 - III Guidage en rotation par contact direct

14 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage en rotation par contact direct 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

15 ETUDE DES LIAISONS Guidage 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 - IV Guidage en rotation par paliers lisses

16 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - 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.

17 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage en rotation par paliers lisses Montage 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.

18 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage en rotation par paliers lisses Type 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 fonctionnement Ils sont très pratiques mais sont constitués de matériaux peu résistants. Ils ne supportent que des efforts très faibles.

19 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage en rotation par paliers lisses Type 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).

20 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage en rotation par paliers lisses Avantages 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

21 ETUDE DES LIAISONS Guidage 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

22 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Avantage 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)

23 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Critères 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

24 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Il existe différents types de roulements pouvant être classés suivant différents critères : - III Guidage par roulements - forme de l’élément roulant - Billes - Rouleaux - Aiguilles.

25 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Il existe différents types de roulements pouvant être classés suivant différents critères : - III Guidage par roulements - forme de l’élément roulant - décalage possible entre les bagues - Billes - Rouleaux - Aiguilles. - Aucun (roulements rigides) - Rotulage (roulements à rotule) - Translation

26 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Il existe différents types de roulements pouvant être classés suivant différents critères : - III Guidage par roulements - forme de l’élément roulant - décalage possible entre les bagues - charge supportée - Billes - Rouleaux - Aiguilles. - Aucun (roulements rigides) - Rotulage (roulements à rotule) - Translation - Radiale faible ou moyenne - Axiale faible - Radiale importante - Axiale moyenne - Axiale élevée - Axiale très élevée

27 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation Il existe différents types de roulements pouvant être classés suivant différents critères : - III Guidage par roulements - forme de l’élément roulant - décalage possible entre les bagues - charge supportée - Billes - Rouleaux - Aiguilles. - Aucun (roulements rigides) - Rotulage (roulements à rotule) - Translation - vitesse élevée - Radiale faible ou moyenne - Axiale faible - Radiale importante - Axiale moyenne - Axiale élevée - Axiale très élevée

28 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Règles 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.

29 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Règles de montage des 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 tourne se comportent comme des rouleaux de laminoirs. La bague est dont peu à peu laminée (elle perd son épaisseur)

30 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Règles de montage des roulements  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

31 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Règles de montage des roulements  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 ? »…

32 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Règles de montage des roulements  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

33 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Règles de montage des roulements  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

34 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Règles de montage des roulements Exemples de montages de roulements : bague extérieure serrée

35 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Règles de montage des roulements Exemples de montages de roulements: bague intérieure serrée

36 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Exemples de solutions technologiques : Comment arrêter la bague intérieure sur l’arbre ?

37 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Exemples de solutions technologiques : Comment arrêter la bague extérieure dans l’alésage ?

38 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Exemples

39 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Exemples

40 ETUDE DES LIAISONS Guidage en rotation - III Guidage par roulements Exemples