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BE_UE2_F222 OR. BE. IUT GMP TOULON VAR

[email protected] http://orquera.univ-tln.fr

LA LIAISON PIVOT

PAR ROULEMENTS

1ère Partie

2/21 OR. BE. IUT GMP TOULON VAR [email protected]

http://orquera.univ-tln.fr BE_UE2_F222

SOMMAIRE

I- Problématique ________________________________________________________________ 3

1- Quelles sont les fonctions ?____________________________________________________ 3

2- Critères de conception _______________________________________________________ 3

3- Classement_________________________________________________________________ 3

II- REGLES DE MONTAGE DES ROULEMENTS A CONTACT RADIAL ______________ 5

1- Phénomène de laminage. _____________________________________________________ 5

a) Définition ________________________________________________________________ 5

b) Conséquences de ce phénomène_______________________________________________ 7

c) Règles de montage de roulement pour éviter le laminage.___________________________ 7

d) Ajustements ______________________________________________________________ 7

2- Arrêts axiaux_______________________________________________________________ 7

a) Détermination des arrêts_____________________________________________________ 7

b) Exemples d'immobilisations axiales des bagues d'un roulement ______________________ 8

c) Equivalence cinématique ____________________________________________________ 9

d) Analyse du montage des arrêts axiaux __________________________________________ 9

3- Applications_______________________________________________________________ 10

a) Moyeu arrière de vélo______________________________________________________ 10

b) Logement tournant, charge radiale fixe par rapport à l’arbre________________________ 11

c) Roue arrière d'une voiture de course __________________________________________ 11

d) Centrifugeuse ____________________________________________________________ 12

e) Montage d'arbre tournant, charge radiale _______________________________________ 12

f) Réducteur roue et vis sans fin________________________________________________ 13

g) Solution « économique » : Réducteur Roue et Vis sans fin RI 40 ____________________ 13

h) Solution « économique » : Galet orientable _____________________________________ 14

i) Montage d'arbre tournant charge radiale fixe par rapport à l'alésage __________________ 14

III- DURÉE DE VIE des roulements à CONTACT RADIAL ____________________________ 15

1- Définition _________________________________________________________________ 15

2- Méthode de calcul de la durée de vie d’un roulement à contact radial par la méthode ISO __ 16

3- Application ________________________________________________________________ 17

IV- Bibliographie ________________________________________________________________ 21



I- Problématique

1- Quelles sont les fonctions ?

2- Critères de conception

− Nature de la charge (radiale Fr, axiale Fa ou combinée Fc) − Intensité des charges − Vitesse de rotation N (tr/min) − encombrement − durée de vie exigée − conditions de montage − précision demandée − perturbation choc-vibrations − nuisance sonore − coût − …

3- Classement Symboles � Croix pour billes � Trait // pour rouleaux et aiguilles

Réaliser une liaison pivot entre 2 pièces FP

Positionner deux pièces entre elles FT1

Permettre un mouvement relatif de rotation suivant un axe

FT2

Transmettre les efforts FT3

��r

��a

��c

Po

ur

é

cr

ir

e

vo

s

no

te

s



Charges Fortes Charges Moyennes

Effort Radial

Effort Combiné

Eff

ort A

xial

Po

ur

é

cr

ir

e

vo

s

no

te

s



II- REGLES DE MONTAGE DES ROULEMENTS A CONTACT RADIAL

1- Phénomène de laminage.

a) Définition Quand on diminue l’épaisseur d’une tôle incandescente en « l’écrasant » à l’aide d’un rouleau compresseur, on la lamine Exemples concret :

• Pétrisseur de pâte à pain

Rouleau Compresseur

Tôle

Tapis Roulant

e

e’

e’<e

Moteur �



Configuration :

ALESAGE

ARBRE

CHARGE

Croquis du montage de roulement :

• Vibreur d’olivier Automoteur Configuration :

ALESAGE

ARBRE

CHARGE

Croquis du montage de roulement :

B

1

BI

BE

2 A

Défauts exagérés

B

1

BI

BE

2 A

Défauts exagérés



b) Conséquences de ce phénomène Suivant le montage

− BI se fait laminer entre les éléments roulant et l’arbre − ou bien BE se fait laminer entre les éléments roulant et l’alésage.

Le laminage provoque la déformation des bagues entraînant un mauvais guidage en rotation et une fin de vie prématurée. Pour éviter cela, il faut éliminer le jeu entre la bague qui se lamine et son logement (on va monter serré la bague qui se lamine)

c) Règles de montage de roulement pour éviter le laminage.

��

��

Règle 1 :

d) Ajustements

Bague Intérieure montée serrée,

Bague Extérieure montée glissante

Alésage H7 ; Arbre k6

Bague Intérieure montée glissante,

Bague Extérieure montée serrée

Alésage N7 ; Arbre g6

Rq : Les roulements sont des pièces de commerce, on ne cotera donc que l’arbre et l’alésage et non ces roulements

2- Arrêts axiaux

a) Détermination des arrêts Les arrêts axiaux doivent empêcher la translation de l’arbre par rapport à l'alésage pour réaliser le pivot Règle 2 : Règle 3 :



Attention � Il ne faut pas d’arrêts surabondants � Les arrêts axiaux doivent permettre le montage des roulements et empêcher la translation de

l’arbre par rapport à l’alésage (à vérifier à chaque fois)

b) Exemples d'immobilisations axiales des bagues d'un roulement

• Immobilisation axiale des Bagues Extérieures d'un roulement

• Immobilisation axiale des Bagues Intérieures d'un roulement

Ecrou à encoches Ou Ecrou SKF

Ecrou autofreiné



c) Equivalence cinématique Tout roulement à billes admet un léger rotulage, alors :

d) Analyse du montage des arrêts axiaux

BAGUE INTERIEURE SERREE BAGUE EXTERIEURE SERREE Schéma technologique Schéma architectural

� Si l’arbre se dilate :

� Si l’arbre se dilate:



Règle 4 :

3- Applications

a) Moyeu arrière de vélo

Hypothèse : trajectoire droite, sol plat

1− Nommez le type de charge supportée par les roulements. Tracez là. 2− Quelle est a bague à monter serrer ? 3− Reportez les ajustements correspondants. 4− Citez les arrêts axiaux employés. 5− Représentez un schéma technologique. 6− Conclure sur le montage



b) Logement tournant, charge radiale fixe par rapport à l’arbre 1− Citez le nom des roulements 2− Nommez le type de charge (axiale, combinée, radiale) supportée par les roulements. Tracez là. 3− Quel est l'élément tournant (arbre ou alésage) par rapport à la charge ? En déduire la bague des roulements qui doit être montée serrée. 4− Reportez les ajustements correspondants. 5− Citez les arrêts axiaux employés (circlips, épaulement …). 6− Représentez sur un schéma technologique et architectural la disposition des arrêts axiaux. 7− Conclure sur le montage (disposition des arrêts, isostatisme, …)

c) Roue arrière d'une voiture de course 1− Nommez le type de charge supportée par les roulements. Tracez là. 2− Quelle est a bague à monter serrer ? 3− Reportez les ajustements correspondants. 4− Citez les arrêts axiaux employés. 5− Représentez un schéma technologique et architectural. 6− Conclure sur le montage

��



d) Centrifugeuse Une centrifugeuse est utilisée pour entraîner les pilotes et les astronautes à subir de fortes accélérations. Ces accélérations normales sont exprimées en multiple ou sous-multiple de l'accélération de la pesanteur. On supposera que la liaison pivot entre 0 et 1 est réalisée par 2 roulements à billes à contact radial de même diamètre. 1− Nommez le type de charge supportée par les

roulements. Tracez là. 2− Quelle est a bague à monter serrer ? 3− Représentez sur un schéma technologique la

disposition des arrêts axiaux que vous préconisez. 4− Proposez pour chacun des arrêts une solution

technologique (circlips, épaulement…) que vous justifierez

e) Montage d'arbre tournant, charge radiale 1− Citez le nom des roulements 2− Quel est l'élément tournant (arbre ou alésage) par

rapport à la charge ? 3− Reportez les ajustements correspondants. 4− Citez les arrêts axiaux employés. 5− Représentez un schéma architectural.



f) Réducteur roue et vis sans fin 1− Citez le nom des roulements 2− Où se trouve la vis, où se trouve la roue ? 3− Nommez le type de charge supportée par les

roulements, en quel point s'applique t'elle ? 4− Quelle est la bague des roulements qui doit être

montée serrée. 5− Reportez les ajustements correspondants. 6− Citez les arrêts axiaux employés. 7− Représentez un schéma technologique et

architectural. 8− Conclure sur le montage (disposition des arrêts,

isostatisme, choix du conception…) 9− Proposez un ajustement pour toutes les surfaces

fonctionnelles de ce mécanisme

g) Solution « économique » : Réducteur Roue et Vis sans fin RI 40 1− Où se trouve la vis, où se trouve la roue ? 2− Nommez le type de charge supportée par les roulements, en quel point s'applique t'elle ? 3− Quelle est la bague des roulements qui doit être montée serrée. 4− Reportez les ajustements correspondants. 5− Citez les arrêts axiaux employés. 6− Représentez un schéma technologique. 7− Conclure sur le montage (disposition des arrêts, isostatisme, choix du conception…)



Ø35 g6

Ø50 N7

Ø35 g6

Ø50 N7

Ø50

k6

Ø60

H7

Ø50

k6

Ø60

H7

Ø60

H7-

h6

h) Solution « économique » : Galet orientable

1− Quel est le type de charge ? Force radiale fixe par rapport à l’arbre 2− Quel est l'élément tournant (arbre ou alésage) par rapport à la charge ? BE qui tourne % à la charge =>BE

serrée 3333−−−− Reportez les ajustements correspondants. N7-g6 4444−−−− Citez les arrêts axiaux employés. BE RLT G: Anneau élastique ; BI RLT G : Déflecteur BE RLT Anneau élastique; BI RLT D : Déflecteur 5− Représentez un schéma architectural. 6666−−−− Conclure sur ce montage Lorsque les charges axiales sont faibles voire inexistantes, on peut se permettre de

mettre en tout que 2 arrêts axiaux sur les bagues serrées. Les déflecteurs empêchent la graisse de sortir et la poussière de rentrer.

i) Montage d'arbre tournant charge radiale fixe par rapport à l'alésage

Rlt à rouleaux cylindriques+billes à contact radial BI qui tourne % à la charge =>BI serrée H7 k6 Rq : Il y a surabondance d’arrêts axiaux car le rlt à rouleaux cylindriques et non rigide et assure un pivot glissant. Il n’y a que le rlt de droite qui encaisse les efforts et le rlt de gauche a pour rôle d’augmenter la précision du guidage (en diminuant la flexion de l'arbre) tout en permettant à l’arbre de se dilater.



III- DURÉE DE VIE des roulements à CONTACT RADIAL

1- Définition

La fin de vie d’un roulement est causée par le phénomène d’écaillage du chemin de roulement (fatigue aléatoire de la matière qui « s’écaille »).

Le calcul de la durée de vie L10 est statistique, c’est la durée de vie nominale à probabilité de défaillance à 10%. C'est-à-dire que 10% des roulements n’iront pas jusqu’à L10.

Ordre de grandeur de L10

Roulements Ecaillés (Rouleaux en haut, billes ci contre)



2- Méthode de calcul de la durée de vie d’un roulement à contact radial par la méthode ISO

Charge statique Co : Charge statique donnant la pression maximale que peut supporter le matériau du roulement. Co est établit par le constructeur de RLT à partir de divers essais. Charge dynamique C : Charge Radiale fixe permettant au roulement d’atteindre 1 million de tour C est établit par le constructeur de RLT à partir de divers essais. Charge équivalente P : C’est la Charge Radiale équivalente qui, exercée sur le roulement, donnerai la même durée de vie que celle obtenue par la charge combinée (Fa+Fr). C’est à nous de la déterminer à partir de tableau fournisseur.

Rq : Pour les roulements à

Billes : n=3 Rouleaux, Aiguilles : n=10/3

1 Regrouper tous les éléments du cahier des charges :

Type de roulement Fréquence de rotation Charges appliquées sur l’arbre (schéma architectural)

2 Déterminez par les théorèmes généraux de la statique, les efforts radiaux Fr et axiaux

Fa s’appliquant sur chaque roulement.

3 Calculez Fa/Co pour le ou les roulements soumis à une charge axiale

6 Calcul de la charge équivalente P

Si |Fa/Fr|<e alors

Si |Fa/Fr|>e

alors

4 À la valeur de Fa/Co correspond une valeur « e » donnée par les constructeurs

5 Calculez Fa/Fr

7 P=X.|Fr|+Y.|Fa| X et Y sont des données constructeurs

7' P=Fr

8 Durée de vie en

Million de tours : L10= [C/P]n

Heures : L10 = [C/P]n.(106/60.N)

Fa�0

Fa=0

Extrait de tableau constructeur pour des roulements à billes à contact

radial

Courbe d'équidurée :



Rq: Cette formule de durée de vie ne s'applique que si les "conditions de fonctionnement ne perturbent pas la répartition normale des charges". Ces conditions dites "normales", sont les suivantes :

− Niveau de charge convenable − Bonne précision des portées et appuis − Défaut d'alignement minimal entre la BI et la BE − Jeu de fonctionnement proche du jeu nul − Vitesse suffisante mais inférieure à la vitesse limite − Température de fonctionnement comprise entre -20°C et +120°C − Lubrification efficace − Pas de pollution

3- Application

Déterminer la durée de vie des roulements A et B.

CdCf : N= 100 tr/min d Arbre = 30 mm Dalésage= 55 mm Lrlt=13 mm A B C 2200N

3200N

80 20 ��

��



Extrait du catalogue SKF



Extrait du catalogue HPC Europe



IV- Bibliographie

C. BARLIER, R. BOURGEOIS, Mémotech Conception et Dessin, Educalivre

C. HAZARD, Mémotech Dessin Technique, Normes CAO, Educalivre

FAG Roulements, Montage et Démontage de Roulements, FAG Kugelfischer AG

SNR Roulements, Les Roulements, Nathan

SNR-Group, Technologies du roulement, SNR

KOYO SEIKO CO, Roulements a billes et a rouleaux, dimensions courantes, KOYO

Catalogues 2006 HPC Europe www.hpceurope.com

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