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CHAPITRE : II

GUIDAGE EN ROTATION

1. INTRODUCTION

Un mouvement relatif de rotation entre deux parties mécaniques se révèle nécessaire dans de nombreux produits : moteurs électriques, broches de machines-outils, boîtes de vitesses, roues de véhicules, etc.

On utilise couramment les termes d’arbre et de logement (on parle également d’alésage) pour désigner les deux parties en mouvement relatif de rotation, sachant que :

-l’arbre peut être animé d’un mouvement de rotation dans un logement fixe comme dans le cas d’un moteur électrique ;

- le logement peut être d’un mouvement de rotation autour d’un arbre fixe comme dans le cas d’une roue de véhicule automobile.

La solution constructive qui réalise une liaison pivot est appelée guidage en rotation (figure 1).

2. FONCTION A ASSURER Pour établir un guidage en rotation entre deux pièces d’un mécanisme, une solution constructive

doit assurer, dans la phase utilisation, les fonctions suivantes : - positionner les deux pièces entre elles ; - permettre un mouvement relatif de rotation autour d’un axe ; - transmettre les efforts ; - résister au milieu environnant.

Pour certains mécanismes, la solution constructive associée doit également satisfaire les fonctions suivantes :

- être d’un encombrement minimal ; - être esthétique ; - assurer un fonctionnement silencieux.

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3. INDICATEURS DE QUALITE

Le choix d’une solution constructive associée à un guidage en rotation se fonde sur les indicateurs principaux suivants :

-degré de précision du guidage ; -intensité des actions mécaniques transmissibles ; -importance des vitesses de rotation ; -fiabilité ;

-maintenabilité ; -encombrement ; -esthétique ; -coût.

4. PRINCIPES ET MOYENS MIS EN ŒUVRE

Les solutions constructives qui permettent d’établir un guidage en rotation entre deux pièces s’appuient sur différents principes et mettent en œuvre des technologies diverses , comme cela peut être observé sur le dessin partiel de l’étiqueteuse : - guidage en rotation par contact direct entre surfaces (figure 2) ; - guidage en rotation par interposition de bagues de frottement (figure 3) ; - guidage en rotation par interposition d’éléments roulants (figure 4). - guidage en rotation par interposition d’un film d’huile (figure 5).

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5. GUIDAGE EN ROTATION PAR CONTACT DIRECT Il existe deux distributions principales de la géométrie du contact : - l’une dite en porte à faux (figure 6) ; - l’autre appelée chape (figure 7). Cette dernière répartit sur l’une des deux pièces le contact entre deux zones.

Avantages et inconvénients - Coût global réduit. - Utilisation à de faibles vitesses de rotation et à des efforts transmissibles modérés. - Durée de vie faible. - Fonctionnement sans lubrification à faible vitesse. - usure rapide fonction de la vitesse de rotation.

6. GUIDAGE EN ROTATION PAR INTERPOSITION DE BAGUES DE FROTTEMENT

L’interposition de bagues de frottement entre les pièces qui font l’objet d’un guidage en rotation permet d’atteindre des performances bien supérieures à celles obtenues avec un contact direct entre surfaces :

- réduction du coefficient de frottement ; - augmentation de la durée de vie, fonctionnement silencieux ; - report de l’usure sur les bagues.

Les principaux types de bagues de frottement utilisées pour assurer un guidage en rotation peuvent être classés en deux catégories :

- les coussinets (figure8) - les bagues en tôle roulée (figure 9).

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7. GUIDAGE EN ROTATION REALISE PAR ROULEMENT

Les égyptiens (pharaons, souverain de l’Égypte ancienne), les premiers, ont eu l’idée de remplacer le glissement avec frottement par le roulement pour déplacer de lourdes charges, en interposant des troncs d’arbre entre le sol et l’élément à transporter.

Un roulement est constitué d’éléments (billets, rouleaux ou aiguilles) interposés entre une bague

intérieure ajustée sur l’arbre à guider et une bague extérieure qui positionne le roulement dans l’alésage (figure 10).

Avantages et inconvénients - précision élevée ; - frottements internes réduits ; - durée de vie fonction de la charge ; - vitesse maximale possible, pouvant parfois être une limite.

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7. GUIDAGE EN ROTATION OBTENU PAR INTERPOSITION D’UN FILM D’HUILE 7.1. PALIER HYDRODYNAMIQUES Les paliers hydrodynamiques sont constitués de coussinets comportant une rainure permettant l’arrivée d’un lubrifiant sous pression (figure 11).

Avantages et inconvénients

- très grande précision ; - frottements internes très réduits ; - capacité en vitesse élevée ; - étanchéité difficile ; - prix très élevé ; - ils ne permettent que la rotation de l’arbre ; - ils supportent uniquement des charges radiales.

7.2. PALIER HYDROSTATIQUES Le principe de fonctionnement est différent de celui des paliers hydrodynamiques, il n’y a pas de formation de coin d’huile, la pression est fournie par une pompe qui envoie le fluide sous pression dans quatre chambres munies d’un étranglement constant. Le coefficient de frottement est inférieur à 0,002.