Le palier est un organe de guidage d’un arbre dans son mouvement de rotation
Il existe deux types de paliers très différents suivant que le guidage est réalisé
-avec glissement : paliers lisses et butées
-avec roulement : paliers à roulement l’étude de ce 2eme type de paliers à roulement se ramène à celle des organes appelés roulements
Propriétés recherchés sont :
-la précision du guidage ; un palier doit assurer avec précision la position de l’arbre que des sollicitations tendent à déplacer.
-rendement : sous l’effet de ces sollicitations, des pertes d’énergie par frottement ou par roulement en résultent ;la réduction de ces pertes améliore le roulement.
Les charges supportées :
De la part de l’arbre et des organes solidaires, un palier peut supporter deux genres d’efforts ou charges séparément ou simultanément :
-Effort radial : poids de l’arbre (horizontal),tirage de courroie, composante radiale de la réaction d’un engrenage conique.
-Effort axial : poids de l’arbre (vertical), composante axiale de la réaction d’un engrenage, réaction d’un fluide (arbre porte-hélice ou de ventilateur)
Classification des clapiers
La position de l’arbre et prépondérance d’un des efforts permettent de distinguer :
1. Palier horizontal à charge radiale ou simplement palier à charge axiale ou palier de butée (la charge radiale peut être également importante)
2. Palier vertical : à charge radiale : en bout ou palier de tète intermédiaire ou Baltard
:à charge axiale :à la partie inférieure :pivot(rendement faible) ou crapaudine(rendement important)à la partie supérieure (rare).
2.Paliers lisses
Précision du guidage :
Elle dépend du jeu existant entre taurillon et palier. Nécessaire au fonctionnement ,le jeu doit être prévu en tenant compte
-de la place du lubrifiant, formation d’un film d’huile
-de la dilatation possible de l’arbre.
Le jeu est fonction de l’arbre ?on prend 1 mm=k.D/1000mm ,k de 0,8à2 pour D=20à 140
L’usure par frottement fonction de la charge , augmente le jeu ; nécessité d’un dispositif de rattrapage sur machines e de précision
Pertes par frottement.
.LA puissance absorbée a pour valeur P=T v soit P=N.f.3,14D.n/60
N charge et n tours/minute sont fixés. La diminution de la puissance absorbée est obtenue par :
-réduction de diamètre D , limité par des considérations de résistance des matériaux et de pression de graissage
-faible valeur du coefficient de frottement, du choix des matériaux de contact et du mode de lubrification dépend essentiellement le rendement d’un palier.
Choix des matériaux en contact
L’usure dite ou frottement doit être reportée sur une pièce dont le remplacement soit facile et peu onéreux, ce qui conduit à choisir :
-pour l’arbre : un taurillon de bonne dureté superficielle , obtenue par trempe nitruration
- pour le palier : un coussinet d’épaisseur réduite, de forme simple et lié à celui-ci
Les coussinets sont réalisés en :
-bronze U-E 9,U-E 12 ,U-E 14 suivant charge et si le graissage est assuré
-Fonte ou bronze garni d’antifriction pour éviter les conséquences désastreuses d’un grippage en cas de graissage défectueux (moteurs électriques ou à explosions).
- matériaux frittés (coussinets auto-lubrifiants) pour arbre tournant sous très faible charge lorsque ne peut assurer qu’un graissage périodique
-résines synthétiques, nylon , rilsan, téflon…. Bois imprégnés pour coussinet fonctionnant en atmosphère corrosive ou sous charge très élevée à faible vitesse
Lubrification :
Les dimensions du coussinet, le mode d’alimentation et de répartition du lubrifiant doivent être étudiés de façon : c
1.que la pression de contact soit inférieure à la charge unitaire d’expulsion du lubrifiant :pression maximale admissible de 10 à 30 kgf2 (=10 à 30 bars)
Selon état de surface et mode de graissage en construction ordinaire peut atteindre 200kg/ cm2 pour faibles vitesses
2.à permettre éventuellement la formation du film d’huile :
-par chanfrein sur demi coussinet ou rainure sur arbre pour réalisation du coin.
-par bassins-relais dans le cas de fortes pressions.
-par fonctionnements en éléments indépendants rapportés ou non possédant chacun un chanfrein de formation de coin d’huile. Palier mtchel
Coussinet en une pièce :
Douille cylindrique emmanchée à force ou lié au palier par vis à telon ,vis pointeau vis entre cuir et chair, goupille élastique
Coussinet en une pièce :
1.Douille cylindrique :emmenchée à force ou liée au pallier,par vis à télon,vis-pointeau,vis entre cuir et chair,goupille élastique….Rattrapage de jeu impossible.Lubrification par graisseur ou trou graisseur .Montage parfois sur palier-bride.Sur petits mécanismes ;bague autolubrifiante.
Autres types :bague de caoutchouc fixée au métal par vulcanisation.Lubrification à l’eau :équipement de pompes.
2.Douille conique fendue :la déformation élastique du métal compense l’usure radiale.
Liaison en translation :formation conique et écrous de réglage ;
en rotation :par clavette parallèle.
Graissage par tampon :Utilisation ,broche de tour.
Coussinet en deux pièces :
Facilité de montage.Plan de joint passant par l’axe ;à plat joint ou avec embrèvement.Deux types de forme de coussinet supérieur en cas de graissage par bague.Possibilité de rattrapage de jeu par rabotage(ou utilisation de cales) et réalésage ;le plan de joint doit être perpendiculaire à la direction de l’effort ,le déplacement de l’axe est inévitable.
Ce type de coussinet nécessite :
*un palier en deux pièces ;corps et chapeau
*une liaison entre coussinet et palier .Celle-ci peut être :
Rigide :
Liaison en translation par joues ,
en rotation par forme prismatisique ergot ou télon ou vis.
Les deux parties du coussinet sont de plus serrées l’une contre l’autre entre corps et chapeau.
Usure à craindre en bout en cas de déformation de l’arbre.
A rotule
L’articulation centrée en un point de l’axe assure une meilleure répartition de la charge radiale en cas d’alignement défectueux.Ajustement tournant,liaison en rotation par ergot.
Différents types ,le palier Micro-sphère permet le réglage du jeu sans modification du centrage.
Corps du palier et chapeau :liaison
En assier ou fonte grise.Usinage limité de contact et trous.
Chapeau :avec dispositif de graissage(graisseur ou orifice de remplissage d’huile).
Corps :avec semelle évidée(diminution de poids et d’usinage)et trous allongés pour réglage transversal .Il forme réservoir d’huile et présente un orifice de vidange.
Assemblage à embrèvement rectiligne ; palier rigide.
Cylindrique ; palier à rotule.
Par boulon ; ajusté (rare).
Fixation chapeau /corps : par 2 ou 4 boulons à tête carrée dans logement venu de fonderie dans le corps. Rarement par vis ou goujons.
Étanchéité : introduction des poussières et sortie d’huile évitées par l’emploi de feutre , chicane ou anneau pare-huile.
Palier fluide :
Autour de l’arbre, une couche de fluide(huile)est réalisée est amené par des gicleurs et circule dans des fentes pratiquées dans le coussinet
Pression de fluide de 5 à 10 bars.
Sous l’effet de F ,j diminue ,P augmente et limite la variation de la position de l’arbre. L’équilibrage de la pression réalise le centrage automatique de l’arbre. Possibilité de supporter des efforts faibles de directions variables. Utilisation pour guidage de broche de rectifieuse.
Appareillage complexe ; pompe, circuit hydraulique…..
Équilibrage des poussées axiales
Réalisé de façon très générale en construction modéré par butée à billes .Néanmoins certains paliers peuvent équilibrer des poussées axiales : nature des matériaux en contact et types de surfaces selon intensité de l’effort .
Poussées faibles : embase ou bague solidaire de l’arbre en contact avec la joue du coussinet .Bille
Poussées moyennes : avec grain et contre-grain . Ex : support d’arbre vertical : crapaudine
Fortes poussées : butée à patins Michell. Ex : support d’arbre vertical non soumis au flambement : montage d’arbre de turbine hydraulique .
Palier vertical.
Conception générale analogue à celle des autres paliers.
Types :
- à surface d’appui verticale ou collier
- à surface d’appui horizontale ou boitard
Le graissage rendu délicat par la position verticale de l’arbre est réalisé :
- par capillarité : mèche , rotin ,tampon graisseur ;
- par circulation d’huile. Dispositif de retour d’guile nécessaire.
Remarque. –L’emploi d’arbres verticaux est à éviter. Il pose des problèmes de graissage et de support en bout toujours difficiles à résoudre.
3 .Supports de paliers
Le montage d’une ligne de transmission nécessite l’installation des paliers sur des supports fixés au bâtiment . Généralement en fonte, ces supports doivent :
- permettre le montage des oranges de transmission ;
- résister aux efforts ( titrage de courroies, réactions d’engrenages) en conservant une certaine légèreté : formes nervurées, évidements ;
- -faciliter le réglage de la position de l’arbre : trous allongés, rainures en T , éventuellement cales
Types :
- Semelle : installation de palier sur massif de maçonnerie
- Chaise : au sol, pendante ,murale, en bout