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Auteur(s)
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Roger GOJON : Ingénieur de l’École nationale supérieure d’électricité et de mécanique de Nancy - Ancien directeur technique de la Société industrielle des coussinets
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Lire l’articleINTRODUCTION
Confronté au problème de connexion de deux pièces en mouvement relatif, le concepteur doit choisir entre les diverses possibilités constituées par les nombreuses formes de paliers glissants, les différents types de roulements, voire même, si le mouvement est alternatif, les éléments déformables.
Ce choix doit être effectué sur une base technique qui prend en compte les caractéristiques du mouvement, l’intensité de la charge, les conditions d’ambiance et de nombreux autres aspects quelquefois moins contraignants mais pouvant en d’autres occasions se révéler décisifs. Par ailleurs, ce choix ne doit pas omettre l’aspect économique et donc correspondre à la solution globalement la moins coûteuse.
L’objectif de ce document est de présélectionner rapidement la plus économique de toutes les solutions techniquement possibles. Des calculs ultérieurs seront nécessaires pour valider ce choix, mais compte tenu de cette présélection ils se limiteront à un nombre restreint de solutions. L’article traite ces calculs de validation dans un ordre chronologique correspondant aux numéros de lignes des tableaux 2, 3, 4, 5 et 6 de sélection. Pour une même ligne, les particularités correspondant aux diverses ambiances possibles sont également considérées. Un choix de solution étant effectué dans le présent article, le concepteur pourra se contenter de la lecture du paragraphe correspondant de l’article pour disposer d’une documentation suffisante.
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Conditions d’ambiance, mouvement et charge
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1. Différents types de paliers
Tout mouvement relatif entre deux surfaces est freiné par une force résistante qui a pour effet de :
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provoquer de l’usure ;
-
consommer de l’énergie ;
-
engendrer des échauffements pouvant conduire à des soudures entre les surfaces.
Le guidage d’une pièce par une autre est assujetti aux difficultés ci-dessus. En fait, le problème du guidage en rotation est fort ancien puisqu’il remonte à l’histoire de la roue.
La solution a consisté :
a ) tout d’abord, à réduire la friction entre les deux surfaces grâce à l’emploi de lubrifiants et de matériaux de guidage adaptés au problème et dits matériaux antifriction. Ces lubrifiants ont été initialement des huiles ou des graisses et correspondent à un régime dit onctueux ; plus récemment, des lubrifiants solides sont également utilisés ;
b ) ensuite, à supprimer tout contact entre les deux surfaces grâce à la présence d’un film fluide dont la pérennité doit être assurée sous la charge à supporter :
-
dans le cas où le film fluide est généré par le mouvement relatif des deux surfaces, on est en présence de paliers : hydrodynamiques si le film est liquide, aérodynamiques si le film est gazeux ;
-
dans le cas où le film est créé par l’injection sous haute pression de fluide, on est en présence de paliers : hydrostatiques si le film est liquide, aérostatiques si le film est gazeux ;
-
pour réduire le coefficient de frottement statique puis dynamique durant la mise en vitesse, on réalise des paliers dits mixtes fonctionnant en hydro- ou aérostatique au départ puis en hydro- ou aérodynamique lorsqu’ils ont atteint leur vitesse de régime.
Depuis quelques décennies, la suppression de contacts entre les deux surfaces peut être obtenue par l’effet de champs magnétiques centrant le rotor à l’intérieur d’un palier dit magnétique ;
c ) à insérer entre les surfaces des éléments roulants (billes, aiguilles, galets). Cela correspond aux différentes formes de roulements ;
d ) enfin, dans le cas de mouvements alternatifs d’amplitude modérée, à remplacer le glissement par la déformation élastique...
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