Transcript Effort Radial

LA LIAISON PIVOT
PAR
ROULEMENTS
BE_UE2_F222
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
1/84
I.Problématique
Poly p3
1) Quelles sont les Fonctions?
Positionner deux pièces
FT1
entre elles
FP
Réaliser une
liaison pivot
entre 2 pièces
Permettre un mouvement
FT2 relatif de rotation suivant
un axe
FT3
Transmettre les
efforts
…/…
BE_UE2_F222
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
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2)Critères de choix (Fonctions contraintes)
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Nature de la charge (Fr, Fa ou 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
…
FRadiale
FCombinée
FAxiale
…/…
BE_UE2_F222
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Composition d’un roulement
Bague Extérieure « BE »
Bague Intérieure « BI »
Éléments roulants (billes,
rouleaux, aiguilles,
tonneaux…)
Cage
Flasque
…/…
BE_UE2_F222
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4/84
Effort Radial
3) Classement
Rlt à 2 rangées de
billes
Poly p4
Rlt à aiguilles
Encombrement faible
N très élevé
Rlt à rouleaux cylindriques
Effort Combiné
Rlt à rouleaux
coniques
Rlt à billes à
contact radial
Rlt à 2 rangées de
billes à contact
oblique
Rlt à billes à
contact oblique
Rlt à billes à 4
points
Butée à rouleaux
coniques
Butée à billes
Butée à aiguilles
Effort Axial
Charges Fortes
Charges
Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
Charges
Moyennes
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…/…
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Effort Radial
Les roulements à billes
Symbole:
•Bille en contact
Effort Combiné
=> petit trait
•Bille libre
=> grand trait
Rlt rigide
Supporte les efforts radiaux
moyens et axiaux faibles dans
les 2 directions
Très couramment utilisé
Vitesse de rotation très élevée
Peu bruyant
Rlt à billes à contact radial
Admet un léger rotulage (0,15°)
Le moins cher
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
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Les roulements à billes
Définition de rigide
1ère Surface
encaissant
l’effort axial
2ème Surface
encaissant
l’effort axial
BI ne peut pas
translater d’avantage %
à BE
…/…
BE_UE2_F222
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
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Les roulements à billes
Définition de rigide
BE ne se « démonte »
par % à BI
=> RLT rigide
…/…
BE_UE2_F222
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[email protected]
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Effort Radial
Les roulements à billes
Rlt à 2 rangées de billes à
contact radial
Symbole:
Effort Combiné
Rlt rigide
Supporte les efforts
radiaux élevés et axiaux
faibles dans les 2
directions
Coûteux
Réalise un pivot à lui tout
seul (aucun rotulage)
Rlt à billes à contact radial
Vitesse de rotation faible
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
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[email protected]
…/…
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Effort Radial
Les roulements à billes
Rlt à 2 rangées de billes à
contact radial
Symbole:
Effort Combiné
Rlt non rigide
Supporte les efforts
radiaux moyens et
axiaux élevés dans un
seul sens
Vitesse de rotation
moyenne
Rlt à billes à contact radial
Admet un léger rotulage
Rlt à billes à contact oblique
(0,10°)
Coûteux
Effort Axial
Doit être monté par paire
et en opposition
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
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Les roulements à billes
Définition de NON rigide
1ère Surface
encaissant
l’effort axial
2ème Surface
encaissant
l’effort axial
montage par paire et en opposition
BE_UE2_F222
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
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Effort Radial
Les roulements à billes
Rlt à 2 rangées de billes à
contact radial
Symbole:
Effort Combiné
Rlt rigide
Supporte les efforts radiaux
moyens et axiaux élevés dans
les 2 directions
Vitesse de rotation faible
Réalise un pivot à lui tout seul
Très coûteux
Rlt à 2 rangées de
billes à contact oblique
Rlt à billes à contact radial
Rlt à billes à contact oblique
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
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Effort Radial
Les roulements à billes
Rlt à 2 rangées de billes à
contact radial
Rlt non rigide
Effort Combiné
Supporte les efforts radiaux
moyens et axiaux élevés dans
les 2 directions
Vitesse de rotation et précision
élevées
Très grande durée de vie
Très coûteux
Rlt à 2 rangées de
billes à contact oblique
à billes
à contact
radial
Rlt Rlt
à billes
à contact
oblique
Rlt à billes à 4 points
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
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Effort Radial
Les roulements à billes
Symbole:
Rlt à 2 rangées de
billes
Rlt non rigide
Effort Combiné
Ne supporte que les efforts
axiaux (élevés) dans 1
direction
Rlt à billes à
contact radial
Vitesse de rotation très
faible
Rlt à 2 rangées de
billes à contact
oblique
Rlt à billes à
contact oblique
Précision élevée (pas de
Rlt à billes à 4
rotulage)
points
Peu coûteux
Butée à billes
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
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[email protected]
…/…
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Les roulements à billes
Vocabulaire
Rondelle Arbre
Bille
Rondelle Alésage
Cage
…/…
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Effort Radial
Les roulements à billes
Symbole:
Rlt à 2 rangées de
billes
Rlt non rigide
Effort Combiné
Supporte les efforts axiaux
élevés dans 1 direction
Rlt à billes à
Supporte les efforts
radiaux
contact radial
très faibles
Rlt à 2 rangées de
billes à contact
oblique
Rlt à billes à
contact oblique
Rlt à billes à 4
points
Vitesse de rotation très
faible
Précision élevée (pas de
rotulage)
Butée à billes
Peu coûteux
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
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Les roulements à rouleaux
cylindriques
Symbole:
Effort Combiné
Effort Radial
Rlt à rouleaux
cylindriques
Rlt non rigide
Ne supporte que les efforts
Radiaux
Vitesse de rotation élevée
Précision élevée (pas de
rotulage 0,06°) => pivot
glissant
Peu coûteux
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
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Effort Radial
Les roulements à aiguilles
Ne
Effort Combiné
supporte que les efforts
Radiaux ( et très élevés)
Vitesse de rotation
moyenne
Rlt à aiguilles
Précision élevée (pas de
rotulage) => pivot glissant
Très faible encombrement
Peu coûteux
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
18/84
Les roulements à aiguilles
Effort Radial
Effort Combiné
Rlt non rigide
Ne supporte que les efforts
axiaux ( et très élevés)
Rlt à aiguilles
Vitesse de rotation très
faible
Précision élevée
Très faible encombrement
Butée à aiguilles
Peu coûteux
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
OR_BE_IUT GMP_TOULON VAR
[email protected]
…/…
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Les roulements à rouleaux
coniques
Effort Combiné
Symbole:
Effort Radial
Rlt non rigide
Supporte les efforts radiaux
très élevés
Supporte les efforts axiaux
très élevés dans un seul
sens
Doit être monté par paire et
en opposition
Rlt à rouleaux coniques
Vitesse de rotation très
faible
Précision élevée
Effort Axial
Charges Fortes
BE_UE2_F222
Charges Moyennes
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[email protected]
Coûteux
…/…
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Mais encore …
Roulement à rouleaux sphériques,
Roulement à aiguilles combiné
Roulement à rouleaux coniques à 2
rangées montés en O
…
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139 m²
70 tonnes = 46 voitures
Pour une tourelle de Navire
…/…
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II.
REGLES DE MONTAGE
DES ROULEMENTS A
CONTACT RADIAL
A CONTACT RADIAL
…/…
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1) a- Phénomène de laminage
Poly p5
Rouleau
compresseur
Tôle laminée
Tôle en
incandescence
e
Tapis roulant
e’
e’<e
…/…
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24/84
1)
Pétrisseur de pâte à pain
…/…
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1)
EXEMPLE DE CONFIGURATION
Alésage fixe
Arbre tournant
Charge sur l’arbre, fixe % à l’alésage
Pétrisseur de
pâte à pain
W
Fcourroie/poulie
…/…
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1)
EXEMPLE DE CONFIGURATION
Alésage fixe
Arbre tournant
Charge sur l’arbre, fixe % à l’alésage
Quel est l’élément qui rempli le rôle
•de tapis roulant
•de compresseur
•de la tôle?
1
Quelle est la bague
qui se lamine?
BE
tapis roulant : l’arbre
BI
la tôle : BI
compresseur : la bille
2
Défauts exagérés
BE_UE2_F222
A
B
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BI SE LAMINE
…/…
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Vibreur d’olivier Automoteur
Poly p6
Roulements
…/…
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28/84
EXEMPLE DE CONFIGURATION
Alésage fixe
Arbre tournant
Charge sur l’arbre, fixe % à L’ARBRE
1
BE
BI
2
Défauts exagérés
A
B
…/…
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[email protected]
29/84
EXEMPLE DE CONFIGURATION
Alésage fixe
Arbre tournant
Charge sur l’arbre, fixe % à L’ARBRE
1
BE
BI
2
Défauts exagérés
A
B
…/…
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30/84
EXEMPLE DE CONFIGURATION
Alésage fixe
Arbre tournant
Charge sur l’arbre, fixe % à L’ARBRE
tapis roulant : l’arbre
la tôle : BE
compresseur : la bille
1
BE
BI
BE SE LAMINE
2
Défauts exagérés
A
Et s’use dans
l’alésage
B
…/…
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1)
b- Conséquences
du laminage sur les roulements
BI se déforme et provoque une détérioration prématurée du
guidage en rotation
Le laminage est à éviter
à tout prix!
Qu’est-ce qui provoque le laminage?
Jeu
1
BE
BI
2
A
B
…/…
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1) cQUE FAUT-IL FAIRE???
Il faut éliminer le jeu entre la bague qui se lamine et son
logement
monter serré cette bague dans son logement.
Mais qu’elle est la bague qui se lamine BE ou BI ???
LA BAGUE QUI SE LAMINE EST TOUJOURS CELLE QUI
TOURNE PAR RAPPORT A LA CHARGE
…/…
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1) c- Règles de montage
Poly p7
REGLE 1 :
LA BAGUE TOURNANTE PAR
RAPPORT A LA CHARGE DOIT
ÊTRE MONTEE SERREE
PA
R
LA BAGUE FIXE PAR RAPPORT
À LA CHARGE DOIT ÊTRE
MONTÉE GLISSANTE
…/…
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1) c- Règles de montage
•Comment l’indiquer sur un dessin?
=> Par les ajustements
Oui, mais…
•On ne fabrique pas les roulements,
on les achète!
•On ne peut pas y imposer un
usinage ajusté (=ajustement).
=> On impose l’ajustement
uniquement sur l’arbre et sur
l’alésage
…/…
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BI tournante % à la charge
BI montée serrée, BE glissante
Ø60 H7
Ø40 k6
PAR
BE tournante % à la charge
BE montée serrée, BI glissante
Ø60 N7
Ø40 g6
…/…
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2) Arrêts axiaux: Rôle des arrêts axiaux
Poly p7
Exemple :
l’arbre peut translater
liaison pivot glissant !!!
Ø60 N7
Ø40 g6
Conséquence de cet
ajustement :
Ø60 N7
Ø40 g6
Charge tournante par
rapport à l’alésage
Les arrêts axiaux
doivent empêcher
toutes translations
entre l’arbre et
l’alésage
…/…
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2) Arrêts axiaux: Règles de montage
Exemple :
Ø60 N7
Ø40 g6
Ø60 N7
Ø40 g6
Charge tournante par
rapport à l’alésage
Malgré l’ajustement serré,
si la charge est trop élevée,
l’arbre peut translater % l’alésage
=> Perte d’ajustement et risque
de laminage
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…/…
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2) Arrêts axiaux: Règles de montage
P
A
R
REGLE 2 :
POUR DES RAISONS DE
ARRÊTS AXIAUX
=>
Ø60 N7
Ø40 g6
MONTÉE SERRÉE AURA 2
Ø60 N7
Ø40 g6
SÉCURITÉ, TOUTE BAGUE
4 ARRÊTS AXIAUX SUR LES
BAGUES SERRÉES POUR UN
COUPLE DE ROULEMENT.
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…/…
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2) a) Arrêts axiaux: Règles de montage
P
A
R
REGLE 3 :
POUR UN COUPLE DE
2 ARRÊTS AXIAUX SUR
LES BAGUES MONTÉES
Ø60 N7
Ø40 g6
TOUT
Ø60 N7
Ø40 g6
ROULEMENT, IL Y AURA EN
GLISSANTES
…/…
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2) b) Arrêts axiaux: technologie des arrêts
Poly p8
Immobilisation axiale des Bagues Extérieures d'un roulement
Ø80 H7-h6
boîtier de rlt
Ø85 H7-h6
anneau
élastique
entretoise
Ø70 H11-d11
Épaulement
Ø80 H7-h6
chapeau
centré
…/…
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2) b) Arrêts axiaux: technologie des arrêts
Immobilisation axiale des Bagues Extérieures d'un roulement
chapeau
centré fileté
chapeau centré
sur rlt
Ø80 H7
chapeau sur rlt rainuré
Ø80 H7-h6
Cale
Boîtier de rlt
réglable
…/…
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2) b) Arrêts axiaux: technologie des arrêts
Immobilisation axiale des Bagues Intérieures d'un roulement
bague en 2 parties
anneau
élastique
Épaulement
Ø70 H11-d11
entretoise
…/…
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43/84
Écrou à encoche ou Écrou SKF
Poly p8
Écrou à encoches
avec
manchon
conique fendu
…/…
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44/84
…/…
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[email protected]
45/84
2) c) Arrêts axiaux: Équivalence cinématique
Poly p9
Liaison correspondante ? Liaison correspondante ?
Liaison correspondante ?
Pas de translation
possible + Léger rotulage
Translation possible +
Léger rotulage
Translation dans 1 seul
sens + Léger rotulage
=> Rotule
=> Linéaire annulaire
=> Rotule UNILATERALE
…/…
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2) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage
Ø60 N7
Ø40 g6
Ø60 N7
Ø40 g6
Poly p9
…/…
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47/84
2) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage
Poly p9
Représentation schématique
des arrêts + symbole de
roulements
=> Schéma technologique
Arrêts des bagues
glissantes
Arrêts des bagues
serrées
…/…
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2) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage
Bague intérieure serrée
Poly p9
Rappel:
4 arrêts sur les BI
2 arrêts sur le couple de BE
Schéma architectural
Si l’arbre se dilate,
risque de coincement
=>nécessite un jeu J
Pour arbre court
J
Montage facile
…/…
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Solution
technologique
de l’arrêt ?
Pourquoi montage facile ?
Un anneau élastique
risque de sortir de son
logement
Épaulement correct
P
A
R
J
Les autres arrêts sont
à choisir en fonction du
montage, des efforts, de
l’encombrement …
REGLE 4 :
BAGUE MONTEE
SERREE
=
BAGUE A MONTER
EN PREMIER
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…/…
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Insertion de l’arbre dans
l’alésage par la droite
ou par la gauche
Toujours penser à la
cotation fonctionnelle
LES
ROULEMENTS
GONFLABLES
N’EXISTENT
PAS !!!
Ø60 H7
Ø40 k6
J
=> Multitude de choix d’arrêts
Ø60 H7
Ø40 k6
Pourquoi montage facile ?
J
…/…
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2) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage
Bague extérieure serrée
Poly p9
Rappel:
4 arrêts sur les BE
2 arrêts sur le couple de BI
Si l’arbre se dilate,
Pas de risque de coincement
Création d’un jeu J => risque de vibration
Pour arbre court
Montage facile
…/…
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2) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage
Poly p9
Bague intérieure serrée
Schéma architectural
Si l’arbre se dilate,
=>aucun problème !
Pour arbre court ou long
Montage peu facile
Préconisé pour les couples de rlt de
diamètres différents
BE_UE2_F222
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[email protected]
…/…
53/84
Pourquoi montage peu facile ?
LES CIRCLIPS
GONFLABLES
N’EXISTENT
PAS !!!
BAGUE SERREE
=
BAGUE A MONTER
EN PREMIER
…/…
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54/84
Pourquoi montage peu facile ?
=> Pas beaucoup de choix d’arrêts
boîtier de rlt
…/…
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55/84
Pourquoi montage peu facile ?
=> Préconisé pour les couples de rlt de
diamètres différents
…/…
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[email protected]
56/84
2) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage
Poly p9
Bague extérieure serrée
Schéma architectural
Si l’arbre se dilate,
=>aucun problème !
Pour arbre court ou long
Montage peu facile
Préconisé pour les couples de rlt de
diamètres différents
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…/…
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2) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage
Poly p9
Bague intérieure serrée
Schéma architectural
Si l’arbre se dilate,
Pas de risque de coincement
Création d’un jeu J => risque de vibration
Pour arbre court
Montage peu facile
…/…
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58/84
Pourquoi montage peu facile ?
Vis de pression
=> Très peu de choix d’arrêt
LES
EPAULEMENTS
GONFLABLES
N’EXISTENT
PAS !!!
…/…
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2) d) Arrêts axiaux: Analyse du montage
Poly p9
Bague extérieure serrée
Si l’arbre se dilate,
risque de coincement
=>nécessite un jeu J
Pour arbre court
Très grande difficulté de montage
J
…/…
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3)
b) Application
Poly p10
…/…
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62/84
3)
b) Application
1) type de chacun des roulements
Rlt à billes à contact radial
…/…
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63/84
3)
b) Application
2) Type de charge
F poids/arbre
F sol/roue
…/…
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64/84
3)
b) Application
2) Type de charge
radiale
F roue/rlt
…/…
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3)
b) Application
3) Quel est l'élément tournant (arbre ou alésage) par rapport à la charge ?
la roue (= l’alésage) tourne % à la charge,
En déduire la bague des roulements qui doit être montée serrée.
BE tournante par rapport à la charge donc montée serrée
Coloriez-la en rouge
…/…
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3)
b) Application
4) Indiquez les ajustements.
Alésage N7 ; arbre g6
…/…
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3)
b) Application
5) Citez les arrêts axiaux employés
BE Gauche : Ecrou pour alésage, épaulement
BI G : Ecrou H étanche pour arbre
BE Droite : Ecrou pour alésage, épaulement
BI D : épaulement
…/…
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3)
b) Application
6) schéma technologique
Avec la dilatation de l'arbre un jeu J va se créer.
Ce jeu va provoquer des vibrations et de l'usure prématurée,
l'écrou 5+6 sera vissé un peu plus pour régler ce jeu.
…/…
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Ø70 H7-h6
Ø60 H7
PAGE 10
Ø45 k6
Ø70 H7
Ø50 k6
Cannelures
ROUE
Fsol/roue
…/…
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…/…
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Ø60 H7
Ø50 k6
Rlt à rouleaux cylindriques
Rlt à billes à contact radial
Force combinée
BI qui tourne % à la charge
=>BI serrée
Ø60 H7
Ø50 k6
Ø60 H7-h6
…/…
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II.
DURÉE DE VIE DES ROULEMENTS
À CONTACT RADIAL
Poly p13
1)Définition (rappel)
L10 durée de vie nominale à probabilité de
défaillance de 10%
Fin de durée de vie lorsqu’il y a écaillage
…/…
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2) Calcul de L10 par la méthode ISO
Déterminez la durée de vie
des roulements A et B
…/…
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Roulement à billes à contact
radial
N= 100 tr/min
dArbre = 30 mm
DAlésage= 55 mm
Poly p17
Roulement SKF 30BC10
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I.
Roulement à billes à contact radial
N= 100 tr/min
dArbre = 30 mm
DAlésage= 55 mm
:
Roulement SKF 30BC10
Charge Statique :
•donne la pression maximale que
peut supporter le matériau du
roulement.
•établit par le constructeur de RLT à
partir de divers essais.
Ici: Co = 680 daN
Charge Dynamique :
•Charge Radiale fixe permettant au
roulement d’atteindre 1 million de
tours
•C est établit par le constructeur de
RLT à partir de divers essais.
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Ici: C = 1 330 daN
Roulement à billes à contact radial
N= 100 tr/min
Roulement SKF 30BC10
Co = 680 daN
C = 1 330 daN
Charges appliquées sur l’arbre?
Xc= - 2200N
Yc= - 3200N
Schéma architectural
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YC
XA
A
YA
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B
C
YB
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XC
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7) P=X.|Ya|+Y. |Xa|
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).
L10
Fr
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Fa
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7) P=X.|Ya|+Y. |Xa|
X et Y données constructeurs
X est le coefficient de charge
radiale et Y de charge axiale
Ici:
X= 0,56 et Y= 1,15
D’où
PA= 0,56. |-800|+1,15. |2200|
PA= 2978 N
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8) Durée de vie
En Million de tours :
LA10= [CA/PA]n
n=3 pour les billes et
n=10/3 pour les rouleaux
Charge dynamique : C=1330daN
LA10 = (13300/ 2978)3=89 Mtr
En Heures :
LA10 = [C/P]n.(106/60.N)
N en tr/min !!!
LA10 = [13300/2978]3.(106/60.100)
LA10 = = 14 846.7 Heures
Rq : Raisonnement identique pour le
RLT B sauf que (au 7’) P= Yb=4000
LB10= [CB/PB ]n =36,7 Mtr
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Remarques
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 :
1)Niveau de charge convenable
2)Bonne précision des portées et appuis
3)Défaut d'alignement minimal entre la BI et la BE
4)Jeu de fonctionnement proche du jeu nul
5)Vitesse suffisante mais inférieure à la vitesse limite
6)Température de fonctionnement comprise entre -20°C
et +120°C
7)Lubrification efficace
8)Pas de pollution
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DEFAUT D'ALIGNEMENT
DEFAUT DE LUBRIFICATION
FATIGUE DU ROULEMENT
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