Guidage en Rotation

1 – Généralités Un guidage en rotation est destiné à assurer une liaison pivot entre deux pièces ou sous ensembles. Le seul degré de liberté restant est un mouvement de rotation. Un guidage en rotation comporte au minimum deux composants : L’arbre L’alésage, appelé aussi le moyeu

Guidage en Rotation

Guidage en Rotation 2. FONCTIONS A ASSURER Le guidage en rotation doit assurer les fonctions suivantes : • Positionner l’arbre et le logement : notions de jeu et de précision de guidage ; • Permettre un mouvement relatif (rotation) : notions de rendement et de vitesse de rotation ; • Résister au milieu environnant : fiabilité, matériaux, étanchéité, protection, etc… • Etre d’un encombrement adapté (voire minimal) ; • Minimiser les niveaux de bruit et de vibrations

3. LES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES 3.1 Contact direct * L’arbre est directement en contact avec l’alésage. * Un ajustement glissant est nécessaire * Les arrêts axiaux sont réalisés à l’aide d’épaulements, d’anneaux élastiques, d’écrou/rondelles, etc…

Guidage en Rotation

Avantages :cout moins élevé Inconvénients: Frottements

Guidage en Rotation 3.3Dimensionnement des coussinets: La procédure de calcul varie sensiblement d'une famille à l'autre et d'un fabricant à l'autre. Pour des choix précis utiliser les documents constructeurs. Cependant ces calculs (durée de vie, longueur du coussinet...) font régulièrement intervenir les notions de pression diamétrale p et de produit V.P

Guidage en Rotation 3.2 – Contact indirect Il est possible d’interposer entre l’arbre et le moyeu un composant appelé « palier lisse » ou encore « coussinet ». Leur fonctions est d’optimiser le guidage en améliorant certains paramètres (Diminuer le coefficient de frottement ; Augmenter la durée de vie de l’arbre et du logement ; Diminuer le bruit ; Reporter l’usure sur les bagues ) Les coussinets sont des bagues cylindriques en bronze ou en matière plastique montées serrées dans l’alésage. L’arbre est monté glissant dans le coussinet. Lorsque le coussinet dispose d’une collerette (comme celui représenté à gauche) il supporte des efforts axiaux.

Guidage en Rotation 3.4 Les roulements: Le principe est de remplacer le glissement avec frottement par roulement. Il y a donc diminution du frottement et amélioration des rendement 3.5 constituant d’un roulement: Un roulement se compose généralement de : 1 : Bague extérieure, liée à l’alésage (logement ) 2 : Bague intérieure, liée à l’arbre 3 : Cage, assure le maintien des éléments roulants 4 : Eléments roulants, situés entre les deux bagues

Guidage en Rotation 3.6 Types de charge supportées par les roulements : Charge radiale Fr : sa direction perpendiculaire à l’axe de rotation passe par le centre géométrique du roulement. Fr toujours porté par un rayon Charge axiale Fa : sa direction est celle de l’axe de rotation Charge combinée F : combinaison des deux cas précédents. La direction de F passe par le centre géométrique du roulement

Charge Radiale Charge Axiale Charge Combinée

Guidage en Rotation 3.7 LES PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS A BILLES ET A ROULEAUX :

Guidage en Rotation

Guidage en Rotation

3.7 Règles de montage des roulements :

Montage ARBRE TOURNANT Montage ALESAGE (moyeu) TOURNANT

La bague intérieure est TOURNANTE La bague extérieure est FIXE

La bague intérieure est FIXE La bague extérieure est TOURNANTE

La bague TOURNANTE par rapport à la direction de la charge est montée SERREE sur sa portée. La bague FIXE par rapport à la direction de la charge est montée GLISSANTE(avec jeu) sur sa portée.

Guidage en Rotation Montage ARBRE

TOURNANT Montage ALESAGE

(moyeu) TOURNANT

La bague intérieure est

La bague extérieure est

La bague intérieure est

La bague extérieure est

TOURNANTE

FIXE

FIXE

TOURNANTE

Guidage en Rotation I.Cotation des portées de roulement : Seul le diamètre des portées de l’arbre ∅ d et de l’alésage ∅ D sont à coter.

Ød

ØD

Tolérance sur l’alésage : H7

Tolérance sur l’arbre : k6

TOURNANT

FIXE

∅13

….

∅40

…...

Ajustement ………………………….

Ajustement ………………………….

– Montage des roulements à billes à contact radial :

1er cas : arbre tournant par rapport à la charge :

AJUSTEMENTS : Les bagues intérieures tournantes sont montées SERREES

Les bagues extérieures fixes sont montées GLISSANTES H

7

SERRE

AVEC JEU k6

ARRETS AXIAUX DES BAGUES :

Les bagues extérieures montées glissantes sont arrêtées en translation

par deux obstacles:

Les bagues intérieures montées serrées sont arrêtées en translation par

quatre obstacles: A, B, C et D

E et H

Exemple de montage :

Guidage en Rotation Arrêts axiaux des bagues Ils dépendent de la nature des roulements utilisés : bagues séparables ou non etc.. · Règle 1 : Les bagues tournantes et ajustées serrées doivent être fixées latéralement ou « épaulées » des deux cotés => 4 arrêts axiaux · Règle 2 : Les bagues fixes et ajustées libres doivent être fixées latéralement ou « épaulées » d’un coté => 2 arrêts axiaux

Tolérance sur l’alésage : M7

Tolérance sur l’arbre : g6

FIXE

TOURNANT

∅13

….

∅40

…

...

Ajustement ………………………….

Ajustement ………………………….

– Montage des roulements à billes à contact radial :

2ème cas : ALESAGE (moyeu) tournant par rapport à la charge :

AJUSTEMENTS : Les bagues intérieures fixes sont montées

SERREES Les bagues extérieures tournantes sont montées

GLISSANTES

M7

SERRE

AVEC JEU

ARRETS AXIAUX DES BAGUES :

Les bagues extérieures montées serrées sont arrêtées en translation par

quatre obstacles:

Les bagues intérieures montées glissantes sont arrêtées en translation

par deux obstacles: E et H

A, B, C et D g

6

Exemple de montage :

II.8 – Montage des roulements à rouleaux coniques :

Ces roulements doivent être montés par paire et en opposition (roulements montés inversés).

1er cas : ARBRE TOURNANT par rapport à la charge MONTAGE DIRECT EN « X »

Montage appelé en « X » car les perpendiculaires aux chemins de roulement dessinent un « X »

TOURNANT

FIXE

Ajustement ………………………….

Ajustement …………………………. ∅

14 …

.

∅45

…...

A

A

B

B

C

C

D

D

Tolérance sur l’alésage : H7

Tolérance sur l’arbre : m6

AJUSTEMENTS :

Les bagues intérieures tournantes sont montées SERREES

Les bagues extérieures fixes sont montées GLISSANTES

LIAISONS AXIALES DES BAGUES :

Les bagues extérieures avec l’alésage :

Les bagues intérieures avec l’arbre: Obstacles en A et B

Obstacles en C

Réglage axiale du montage enD

SERRE AVEC JEU

H7

Réglages

m6

A

A

B

B

C

C

D

D

FIXE

TOURNANT

Ajustement ………………………….

Ajustement ………………………….

∅14

….

∅45

…...

A

A

B

B

C

C

D

D

– Montage des roulements à rouleaux coniques :

2nd cas : ALESAGE (moyeu) TOURNANT par rapport à la charge MONTAGE INDIRECT EN « O »

Tolérance sur l’alésage : P7

Tolérance sur l’arbre : f6

AJUSTEMENTS :

Les bagues intérieures fixes sont montées

SERREES Les bagues extérieures tournantes sont montées

GLISSANTES

LIAISONS AXIALES DES BAGUES :

Les bagues extérieures avec l’alésage :

Les bagues intérieures avec l’arbre:

Obstacles en A et B

Obstacles en C

Réglage axiale du montage en D

P7

Montage appelé en « O » car les perpendiculaires aux chemins de roulement dessinent un « O »

Réglages

f6

Guidage en Rotation

Guidage en Rotation

Guidage en Rotation

Guidage en Rotation

Guidage en translation

I-1/- Définition : La liaison glissière est une liaison à un seul degré de liberté dont le mouvement relatif possible entre les deux solides est une translation.

I-2/- Système schématisation :

Liaison Glissière

La partie mobile est appelée coulisseau et la partie fixe (en général liée au bâti) est appelée glissière (ou guide).

V1/2 = 0 u

0 0

0 0

τ1/2 = 0 L Y M Z N

O O

O

O

Torseur cinématique Torseur statique

Liaison Glissière Le guidage en translation doit réaliser, en phase d’utilisation, deux fonctions définies par des critères:

Assurer le guidage en translation

FP

Assurer le guidage en translation par frottement de glissement

Assurer le guidage en translation par frottement de roulement

FP1

FP2

Liaison Glissière

Guidage précis: L 2d ≥

Liaison Glissière

Deux liaisons pivot glissant en parallèle n’autorisent qu’une translation

Liaison Glissière

Guidage par arbre coulissant La liaison glissière est réalisée par association d’un contact cylindrique (supprimant quatre degrés de liberté) et d’un arrêt en rotation. L’arrêt en rotation peut être réalisé à l’aide d’une clavette ou de cannelures

Liaison Glissière

Liaison Glissière

Liaison Glissière

Liaison Glissière

Système de rattrapage du jeu : L’usure provoque l’augmentation du jeu pour cela l’utilisation des dispositifs qui permettent le rattrapage de ce jeu.

Liaison Glissière

Intérêt : Dans le cas de deux glissières fortement chargées, il suffit pour réduire le frottement d’intercaler entre les surfaces de guidage des éléments roulants.

Liaison Glissière

Guidages par cages à éléments roulants Ils comportent 3 catégories de constituants : - les éléments roulants (avec ou sans cage) - les rails de guidage qui portent les chemins de roulement, liés respectivement au coulisseau et à la glissière. - les organes d’arrêt ou de protection

Liaison Glissière

Liaison Glissière

Les douilles à billes Ces douilles ne sont utilisables que pour des mouvements rectilignes. Aucune rotation n’est permise

Liaison Glissière

Guidages par patins Les patins sont des systèmes à recirculation d’éléments roulants. Ils sont toujours montés par paire.

Liaison Glissière

Guidages par systèmes complets Ce sont des systèmes à recirculation d’éléments roulants.

Liaison Glissière

•Le choix d’une solution constructive repose sur son aptitude à satisfaire le cahier des charges de l’application, en mettant en jeu le minimum de ressources. •Les principaux indicateurs de qualité sont les suivants : Précision du guidage Vitesse de déplacement maximale Intensité des actions mécaniques transmissibles Fiabilité (probabilité de bon fonctionnement) Encombrement Esthétique Coût

Critères de choix d’une solution