M18 Démontag montag syst mécaniq-TH2-GE-MMO

Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques

Module 18 : Démontage et montage des systèmes

mécaniques

OFPPT / DRIF / CDC Génie Electrique 47

1.6. Construction soudée NF E 04-020

1.6.1. Définitions

Le soudage permet de lier de manière permanente plusieurs pièces. On distingue :

- soudage autogène ou soudage : les pièces de même métal sont liées par fusion.

Le métal d’apport, lorsqu’il est utilisé, est de même nature que les éléments à

assembler. L’assemblage réalisé est homogène et résistant. L’importante

élévation thermique (300°C) peut engendrer des défo rmations, des tensions

internes nécessitant un recuit de stabilisation. Ce procédé est utilisé en

charpente, grosses tuyauteries, chaudronnerie, construction métallique.

- soudage électrique par résistance : assemblage obtenu par fusion locale entre

deux tôles serrées entre deux électrodes. Un procédé très utilisé en carrosserie

(grande série).

- brasage : permet d’assembler des pièces, qui peuvent être de matières

différentes par l’intermédiaire d’un métal liquide à base de laiton qui après

refroidissement lie fortement les éléments assemblés. Les déformations sont

réduites (température d’environ 900°C). Procédé uti lisé en tuyauterie, en

installations sanitaires, circuits électriques.

1.6.2. Représentation et symbolisation des soudures

Il existe six types de soudure (fig. 1-30) :



mécaniques


Fig. 1-30

a) Position du symbole et de la ligne de repère sur le dessin

La normalisation demande une position spécifique du symbole (fig. 1-31a) et de la

ligne de repère (fig. 1-31b) sur le dessin.

(1) : une ligne de repère par joint

(2) : une ligne de référence

(3) : cote ou symbole

(4) : symbole supplémentaire

(5) : cotation éventuelle

a)



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b)

Fig. 1-31

b) Indications complémentaires

- soudure périphérique (fig. 1-32a) : lorsque la soudure doit être

exécutée sur le pourtour d’une pièce il faut l’indiquer en traçant un

cercle comme indiqué ;

- soudure faite sur chantier (fig. 1-32b) : lorsque la soudure doit être

exécutée sur chantier il faut ajouter un drapeau comme indiqué ;

- indication du procédé de soudage (fig. 1-32c) : lorsqu’il est nécessaire

de préciser le procédé de soudage, le nombre qui indique le procédé

(fig. 1-32d) est inscrit entre deux branches d’une fourchette terminant la

ligne de référence.

a) b) c)

d)

Fig. 1-32

c) Cotation conventionnelle des soudures

La cotation doit porter les indications suivantes (fig. 1-33) :



mécaniques


A gauche du symbole :

(1) : dimension relative à la section de la

soudure

A droite du symbole :

(2) : nombre d’éléments de soudure

(cordon, point)

(3) : dimensions relatives à la mise en place

de la soudure sur les pièces à assembler.

Fig. 1-33

Le tableau ci-dessus présente quelques exemples de cotation selon le type de

soudure.



mécaniques


2. PRINCIPAUX ORGANES DE TRANSMISSION DE PUISSANCE

2.6. Transmission générale et individuelle

Dans les mécanismes on distingue d’une façon générale une partie motrice qui

fournie l’énergie et une partie réceptrice qui utilise cette énergie. Les organes qui

lient la partie motrice à la partie réceptrice sont nombreux. Ils sont choisis en fonction

de la disposition des deux parties et des efforts ainsi que les vitesses à transmettre.

2.7. Arbre de transmission

Dans le but de transmettre ou de recevoir un mouvement de rotation d’une machine

et de guider les organes de transmission à l’aide des paliers, on fait appel à des tiges

cylindriques métalliques communément appelées arbres . Comme on peut constater,

dans l’industrie il est pratiquement impossible de concevoir ou de fabriquer un

équipement sans l’utilisation des arbres.

2.7.1. Caractéristiques

Fig. 2-1



mécaniques


Les arbres doivent satisfaire certaines exigences : ils doivent être polis, usinables et

capables d’accepter des charges en torsion et en fléchissement sans être déformés.

Les diamètres et les longueurs des arbres sont proportionnels aux efforts transmis

aux machines (fig. 2-1).

Pour la fabrication des arbres, on utilise généralement de l’acier allié composé de

chrome, de nickel, de silicium, de carbone, de souffre, de phosphore, de molybdène,

etc., selon l’utilisation. Ces types d’acier permettent une grande résistance et une

grande solidité. Ce sont des aciers à trempabilité moyenne.

Afin de respecter différentes conditions environnementales, certains arbres doivent

être fabriqués en acier inoxydable (dans l’industrie alimentaire), en laiton, en

aluminium et même en plastique.

Au travail ou au repos les arbres sur les machines peuvent être soumis à deux efforts

majeurs : des forces de torsion et des forces en flexion. Les forces en torsion se

manifestent au moment du couple où l’arbre vainc la résistance de la machine. Les

forces de flexion se manifestent continuellement, elles sont principalement générées

par le poids de l’arbre lui-même et aussi par les éléments qu’il supporte.

2.7.2. Catégories d’arbres

On peut classer les arbres en deux catégories : les arbres tournants et les arbres

fixes.

- Arbres tournants

Cette catégorie d’arbres porte les organes de commande, reçoit et transmet le

couple moteur aux machines ou aux équipements industriels. Ces arbres peuvent

être de types suivants (fig. 2-2) : arbres pleins, arbres creux ou arbres flexibles.

Les arbres pleins ont l’aire de la section proportionnelle à leur diamètre extérieur. Ils

peuvent être courts ou longs et doivent être supportés par des paliers à différents



mécaniques


endroits, tout en respectant les normes établies par rapport à leurs dimensions et au

mode de transmission.

Fig. 2-2

Les arbres possèdent différents embouts qui leur permettent de recevoir les

éléments de transmission ou de supporter leurs extrémités. Les bouts d’arbres

peuvent être cylindriques droits ou cylindriques coniques.

Les arbres à bouts cylindriques peuvent être usinés et filetés. Le filetage est de

même diamètre que l’arbre (fig. 2-3a) et de dimension différent (fig. 2-3b). Les

embouts cylindriques à trou taraudé (fig. 2-3c) maintiennent les éléments à l’aide

d’une rondelle et d’une vis.

Fig. 2-3



mécaniques


Les embouts cylindriques à anneaux d’arrêt possèdent une rainure à l’extrémité de

l’arbre qui peut permettre un jeu axial de la pièce (fig. 2-4a).

Les embouts cylindriques goupillés possèdent un trou percé dans l’axe de la pièce.

Le trou peut être cylindrique ou conique. Ces trous sont destinés à l’insertion d’une

goupille mécanique résistant au cisaillement qui va assurer la fixation d’un élément

sur l’arbre. Sous l’effet d’un choc, elles peuvent se rompre, ce qui évite des bris sur

une machine (fig. 2-4b).

Les embouts cannelés possèdent des rainures de longueur appropriée. La partie du

moyeu correspondant porte des rainures de formes complémentaires que l’on obtient

par brochage (fig. 2-4c). Ces embouts d’arbres peuvent transmettre des puissances

plus considérables que les clavettes et permettent des mouvements en translation

sans éliminer les mouvements en rotation.

Il existe d’autres embouts d’arbres qui peuvent permettre des mouvements de

rotation et de translation, soit les embouts carrés, triangulaires et hexagonaux

(fig. 2-4d).



mécaniques


Fig. 2-4

Les bouts d’arbres coniques (fig. 2-5) permettent de fixer avec précision les éléments

d’entraînement ou de transmission. Ils sont de deux types : coniques à embout

taraudé et coniques à embout fileté.

Fig. 2-5

Les arbres creux sont vides à l’intérieur et ressemblent à un tube (fig. 2-6). Ses

dimensions sont normalisées à l’intérieur et à l’extérieur.

Fig. 2-6



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Il est conçu pour permettre un libre passage ou la fixation d’éléments ou

d’accessoires sur certaines machines, comme une broche de perceuse ou de tour, et

dans certaines conditions. Il peut être utilisé pour éliminer un surplus de masse tout

en respectant l’effort demandé.

L’arbre creux peut être muni de surfaces d’appui internes et externes, de chemins

clé, d’alésage et de différents embouts : fileté, conique, rainuré, etc. (fig. 2-7).

Fig. 2-7

Les arbres flexibles permettent de transmettre l’énergie mécanique dans toutes les

directions. Ils sont conçus pour transmettre la puissance de rotation et en translation

entre les mécanismes ne pouvant se relier par un arbre rigide. On les utilise pour

entraîner des mécanismes où la vibration se fait sentir, où les erreurs d’alignement

peuvent être éliminées. Ils sont utilisés avec les outils portatifs et sur les mécanismes

de contrôle à distance (fig. 2-8).



mécaniques


Fig. 2-8

Les principaux éléments sont le câble, qui est la partie interne représentant l’arbre de

transmission, les embouts du câble, qui permettent la liaison des éléments

entraînants et entraînés, la gaine composée d’un tuyau flexible, qui permet le libre

passage du câble, guide et support du câble, et les embouts du câble qui permettent

la fixation de la gaine du mécanisme fixe (fig. 2-9).

Fig. 2-9

- Arbres fixes

Les arbres fixes sont des arbres qui ne

tournent pas. Ils sont généralement

courts et appelés axe (fig. 2-10). On les

utilise pour l’installation des pièces

tournantes sur un axe telles que poulies,

roues d’auto.

Fig. 2-10



mécaniques


L’arbre est monté et ajusté serré ou soudé dans l’alésage qui le supporte. Les

embouts sont de même type que les arbres tournants. Ils doivent répondre aux

normes de fabrication ISO.

Les arbres fixes longs peuvent servir de guide ou de glissière sur différentes

machines (fig. 2-11). Dans ce cas, ils sont fixés et supportés par leurs extrémités.

Fig. 2-11

2.7.3. Tolérances d’ajustement

Les arbres en acier sont fabriqués en respectant des normes de tolérance sur les

diamètres. Ceci est dans le but de faciliter l’assemblage des éléments machines

entre eux sans devoir procéder à l’usinage de l’arbre.

- Notion de tolérance

Quelle que soit la forme de la section des éléments liés on convient de désigner

(fig. 2-12) : le contenant de l’ajustement comme ALESAGE (A) et le contenu de

l’ajustement comme arbre (a).

Fig. 2-12



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Un ajustement assure une fonction de liaison entre deux solides (A) et (a). Selon les

dimensions réelles de l’alésage et de l’arbre, l’ajustement sera avec jeu, avec

serrage ou incertain (fig. 2-13).

Fig. 2-13

- Désignation normalisée d’un ajustement

Il est à déterminer la notion de qualité d’une tolérance. La qualité, symbolisée par un

numéro, permet de connaître n intervalle de tolérance fondamental exprimé en

microns. Il existe 18 qualités de 01 – 0 - 1 – 2 - - 5 – 6 – 7 – 8 – 9 – 10 – 11 – 12 –

13 - - 16 (les indiquées en gras sont les plus utilisées). Pour une même qualité

l’intervalle de tolérance varie avec la dimension nominale. Le choix de la qualité est

plus précis sur l’arbre que sur l’alésage car il est plus aisé d’usiner une surface

extérieure qu’une surface intérieure.

- Principaux écarts pour les arbres exprimés en microns

Le tableau ci-dessous présente les écarts normalisés pour les arbres indiqués par la

position et par la qualité de la tolérance.



mécaniques




mécaniques


- Principaux écarts pour les alésages exprimés en microns

Le tableau ci-dessous présente les écarts normalisés pour les arbres indiqués par la

position et par la qualité de la tolérance.

2.8. Coussinets, roulements et paliers

Les bagues, les coussinets, les roulements et les paliers représentent les solutions

constructives qui assurent le guidage en rotation dans toutes les machines

mécaniques.



mécaniques


2.8.1. Bagues et coussinets

- Coussinets autolubrifiants frittés NF E 22-510

C’est une solution constructive

économique (fig. 2-14) permettant un

guidage en rotation autolubrifié,

silencieux avec un coefficient de

frottement faible (0,04 à 0,2). Les fortes

charges doivent être évitées.

Fig. 2-14

Obtenus par frittage (métallurgie des poudres) ces coussinets ont une structure

poreuse qui est imprégnée d’huile jusqu’à saturation. Ils sont fabriqués le plus

couramment en bronze fritté BP25 et en alliages ferreux FP15.

Il existent deux types de coussinets : cylindrique (fig. 2-15a) et à collerette (fig. 2-

15b). Ils sont désignés (fig. 2-15c) et ajustés avec jeu selon les normes (fig. 2-15d).

a) b)

c) d)

Fig. 2-15



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- Coussinets autolubrifiants composites NF E 25-511

Avec aptitudes très proches de celles des coussinets frittés avec encombrement

encore plus réduit, ces coussinets sont constitués d’une bague fendue en tôle roulée

revêtue intérieurement d’une couche poreuse en bronze dans laquelle on a incrusté

une résine spéciale (fig. 2-16).

Fig. 2-16

Les caractéristiques dimensionnelles de ces coussinets sont définies par l’alésage et

l’arbre. Leurs dimensions propres (supérieurs à D et à d avant resserrement de la

bague fendue au montage) ne sont pas prises en compte.

2.8.2. Roulements

Cette solution constructive est très

utilisée dès qu’il s’agit de guider en

rotation deux éléments (arbre, logement)

dans un mécanisme (fig. 2-17).

Fig. 2-17



mécaniques


Selon le type, les roulements peuvent être soumis à des charges et à des vitesses de

rotation plus ou moins importantes. Le guidage est assuré avec précision et avec un

frottement minimal.

- Composition d’un roulement

Le roulement est composé de quatre parties (fig. 2-18) :

Fig. 2-18

(1) : Eléments roulants situés entre les

deux bagues

(2) : Cage qui assure le maintien des

éléments roulants

(3) : Bague extérieure, liée à l’alésage

(logement du roulement)

(4) : Bague intérieure, liée à l’arbre

- Visualisation des principales aptitudes d’un roulement



mécaniques


- Roulements à billes et à rouleaux

Le tableau ci-dessous présente les principales aptitudes des roulements à billes et à

rouleaux.



mécaniques


a) Roulements à billes à contact radial, à une rangée de billes

Les roulements à billes à une rangée sont les plus simples et les plus répandus. Ils

sont fabriqués en quatre types de construction (fig. 2-19) :

Fig. 2-19

Les principales dimensions et la désignation (exemples extraits du catalogue SNR)

sont présentées sur la fig. 2-20 :

Fig. 2-20



mécaniques


b) Roulements à billes à contact oblique NF E 22-315

Ils supportent des charges radiales et axiales assez importantes (fig. 2-21). Ils

doivent être montés par paire en opposition ou en tandem et exigent un bon

alignement des portées.

Fig. 2-21

c) Roulements à rotule à deux rangées de billes

Ils doivent être montés par paire et permettent de compenser des défauts

d’alignement importants (fig. 2-22). Avec un manchon de serrage le roulement peut

être monté directement sur un arbre brut de laminage.

Fig. 2-22



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d) Roulements à rouleaux cylindriques

Ils ne supportent que des charges radiales très élevées (fig. 2-23) mais aucune

charge axiale, sauf pour les types NJ et NUP (faibles charges). Ils exigent un bon

alignement des portées.

Fig. 2-23

e) Roulements à rouleaux sphériques

Ils supportent des charges radiales très élevées (fig. 2-24). Le chemin sphérique

permet de compenser des défauts d’alignement importants. Avec un manchon de

serrage le roulement peut être monté directement sur un arbre brut de laminage.

Fig. 2-24



mécaniques


f) Roulements à rouleaux coniques

Ils supportent des charges radiales et axiales importantes (fig. 2-25). Ils doivent être

montés par paire en opposition et exigent un bon alignement des portées. Leurs

bagues sont séparables et facilitent le montage.

Fig. 2-25

- Tolérances sur les portées de roulements à billes et à rouleaux

a) Roulements à billes (fig. 2-26)

Fig. 2-26



mécaniques


b) Roulements à rouleaux coniques (fig. 2-27)

Fig. 2-27

- Règles de montage des roulements à billes

a) Arbre (bague intérieure) tournant et moyeu fixe (fig. 2-28) : Les bagues

intérieures tournantes sont montées serrées sur l’arbre (ajustement avec

serrage). Elles sont maintenues axialement sur l’arbre par quatre

obstacles en translation. Les bagues extérieures fixes sont montées

glissantes sur le moyeu (ajustement avec jeu). Une seule bague est

maintenue axialement sur le moyeu par deux obstacles en translation.

Fig. 2-28



mécaniques


Exemple de montage ARBRE TOURNANT avec charges normales (fig. 2-29)

Fig. 2-29

(1) : Ajustement serré bague

intérieure sur arbre

∅ 15 K6 k6

(2) : Ajustement glissant juste

bague extérieure sur moyeu

∅ 35 H7 h6

b) Moyeu (bague extérieure) tournant et arbre fixe (fig. 2-30) : Les bagues

extérieures tournantes sont montées serrées sur le moyeu (ajustement

avec serrage). Elles sont maintenues axialement sur le moyeu par quatre

obstacles en translation. Les bagues intérieures fixes sont montées

glissantes sur l’arbre (ajustement avec jeu). Une seule bague est

maintenue axialement sur l’arbre par deux obstacles en translation.

Fig. 2-30



mécaniques


Exemple de montage MOYEU TOURNANT avec charges normales (fig. 2-31)

Fig. 2-31



∅ 15 K6 k6


bague extérieure sur

moyeu

∅ 35 H7 h6

- Règles de montage des roulements à rouleaux coniques

a) Arbre (bague intérieure) tournant et moyeu fixe (fig. 2-32) : Les bagues

intérieures tournantes sont montées serrées sur l’arbre (ajustement avec

serrage). Elles sont maintenues axialement sur l’arbre par quatre

obstacles en translation (épaulements A et B). Les bagues extérieures

fixes sont montées glissantes sur le moyeu (ajustement avec jeu). Elles

sont maintenues axialement sur le moyeu par deux obstacles en

translation dont l’un est fixe (épaulement C) et l’autre réglable (R).

Montage en X

Fig. 2-32



mécaniques


Exemple de montage ARBRE TOURNANT avec charges normales (fig. 2-33)

Fig. 2-33



∅ 20 K6 m6



∅ 40 H7 h6

b) Moyeu (bague extérieure) tournant et arbre fixe (fig. 2-34) : Les bagues

extérieures tournantes sont montées serrées sur le moyeu (ajustement

avec serrage). Elles sont maintenues axialement sur le moyeu par deux

obstacles en translation (épaulements A et B). Les bagues intérieures

fixes sont montées glissantes sur l’arbre (ajustement avec jeu). Elles sont

maintenues axialement sur l’arbre par deux obstacles en translation dont

l’un est fixe (épaulement C) et l’autre réglable (R).

Montage en O

Fig. 2-34



mécaniques


Exemple de montage MOYEU TOURNANT avec charges normales (fig. 2-35)

Fig. 2-35



∅ 15 K6 f6



∅ 35 P7 h6

2.8.3. Roulements et douilles à aiguilles

- Roulements à aiguilles à bagues massives NF E 22-370

Les roulements à aiguilles sont de deux types : à aiguilles jointives et à cages

(fig. 2-36).

Fig. 2-36



mécaniques


Ces roulements ne supportent que des charges radiales importantes mais aucune

charges axiale. .

Ils sont choisis pour de grandes vitesses de rotation (N tr/min) .

L’alignement de l’arbre et du moyeu doit être précis (α → 0) .

C’est une solution constructive à encombrement radial réduit. Les roulements

peuvent être utilisés directement sur l’arbre (sans bague intérieure), si ce dernier

présente un bon état de surface et une dureté suffisante (58 < HRC < 64).

- Douilles à aiguilles NF E 22-370

Les douilles à aiguilles sont de deux types : cages à aiguilles et douilles à aiguilles

jointives (fig. 2-37).

Fig. 2-37



mécaniques


Les douilles possèdent les mêmes

aptitudes que les roulements à aiguilles.

Elles représentent une solution

constructive économique et fiable,

permettant un fonctionnement silencieux.

L’exemple de montage est donné sur la

fig. 2-38.

Fig. 2-38

Pour les désignations et les principales dimensions il faut consulter le catalogue du

fabricant.

2.8.4. Butées et roulements combinés

- Butées à billes NF E 22-320

Les butées à billes peuvent être à simple et à double effet (fig. 2-39). Les charges

radiales sont nulles et les charges axiales sont importantes : dans un seul sens

(butée simple effet) et alternées (butée double effet) . Les vitesses de

rotation (N tr/min) doivent être limitées (force centrifuge sur les billes) .

Fig. 2-39



mécaniques


L’exemple de montage est présenté sur

la fig. 2-40. Il est à retenir que la butée à

billes ne permet pas le guidage en

rotation qui doit être assuré par d’autres

roulements.

Fig. 2-40

- Roulements combinés à cage à rouleaux NF E 22-320

Les roulements combinés peuvent être avec contreplaque sans bague intérieure et

avec bague intérieure (fig. 2-41).

Fig. 2-41

Ces roulements combinés supportent des charges radiales et axiales importantes

. Les vitesses de rotation (N tr/min) peuvent être élevées . C’est une

solution constructive économique et peu encombrante.

Un exemple de montage (sans bague)

est présenté sur la fig. 2-42. Pour les

désignations et les principales

dimensions il faut consulter le catalogue

des fabricants.

Fig. 2-42



mécaniques


2.8.5. Paliers, manchons et coussinets

L’utilisation des coussinets représente le moyen le plus économique pour supporter

des pierres en rotation, pour centrer des arbres et combattre la friction dégagée par

une pièce en rotation, surtout lorsque le travail est exercé sous charge.

De conception très simple, il ne contient

pas de pièces mobiles. Il est de forme

tubulaire et de longueur qui diffère selon

le besoin. Selon le montage, ils sont

fixés dans de paliers ou des manchons

(fig. 2-43).

Fig. 2-43

Les coussinets fonctionnent sous le principe de l’antifriction produit par une pellicule

d’huile ou un alliage antifriction. Lorsque l’arbre tourne dans le coussinet, il entraîne

une certaine quantité d’huile qui se loge dans les rainures ou les gorges des

coussinets. Les principaux matériaux utilisés dans la lubrification des coussinets

doivent posséder les propriétés de résistance au striage, de résistance à la

corrosion, d’absorption des particules solides et d’une bonne conductivité thermique.

Les coussinets ne sont pas faits de la même matière que l’arbre. Certains sont

composés des matériaux suivants :

- Bronze : Matériau plus lourd que le régule et qui possède une capacité de

charge plus élevée, selon la charge spécifique et la vitesse. En étant plus dur

que le régule, il a tendance à occasionner des bris sur l’arbre. Lorsqu’il est

usé, il suffit de le remplacer.

- Bronze fretté : Le coussinet en bronze fretté est fabriqué selon la métallurgie

des poudres. Il renferme généralement du graphite mélangé avec des

particules de bronze. La porosité de ce type de coussinet constitue un

réservoir pour le lubrifiant.



mécaniques


- Régule (ou babbitt) : Ce matériau utilisé universellement permet d’accepter

des capacités de charge raisonnables selon les conditions d’usage. C’est un

alliage relativement mou qui minimise les dangers de grippage et de serrage

sur les arbres des machines. Allié avec le bronze, il peut supporter de plus

grandes charges à des températures plus élevées.

- Graphite de carbone : Le graphite de carbone est utilisé pour des applications

à des températures très élevées où l’utilisation des roulements est impossible.

Le coussinet en graphite de carbone ne requiert aucun lubrifiant, car le

matériel lui-même est un antifriction autolubrifiant. Il s’use graduellement par

la lubrification de l’arbre en laissant un léger dépôt de graphite. Ces

coussinets sont utilisés dans les fourneaux, les séchoirs et les fournaises, à

des vitesses relativement basses. Occasionnellement, ce type de coussinets

développe de hautes fréquences de vibration sur les machines.

- Fonte : Le coussinet en fonte est surtout utilisé pour les arbres oscillant

lentement ou sur des supports guides. Ses propriétés à l’usure sont attribuées

à la quantité de graphite que possède l’alliage de fonte. Un plus grand jeu est

nécessaire dans le montage car ce type de coussinets peut être utilisé à des

températures excessives.

- Types de coussinets

Fig. 2-44



mécaniques


Les coussinets les plus usuels sont en bronze coulé. Ils doivent être lubrifiés lors de

l’installation. Certaines possèdent des rainures de lubrification permettant d’y loger

une certaine quantité d’huile ou de graisse (fig. 2-44). Les tolérances d’ajustement

sur le grand diamètre jouent un rôle très important. Ils influencent le degré de jeu sur

l’arbre.

Les coussinets en bronze fretté (poreux) sont de même forme que ceux en bronze

ordinaire. L’avantage est que ce bronze absorbe une certaine quantité d’huile qui

permet un mode de lubrification instantané. Les tolérances d’ajustement diffèrent

légèrement des coussinets en bronze standard.

Certains coussinets sont fendus en

forme de V (fig. 2-45). Cette entaille en V

permet de diminuer l’usure de frottement

par rapport à une rainure droite. On

rencontre ce type de coussinets sur les

embouts des vilebrequins de petits

moteurs ou dans le têtes de bielles.

Fig.2-45

Ils sont faciles à changer et permettent une légère expansion à la chaleur et une

bonne lubrification.

Fig. 2-46



mécaniques


Les demi coussinets sont fabriqués en deus parties. Ils peuvent être sans butée ou

avec butée sur les côtés (fig. 2-46). Ils sont munis d’encoches qui permettent la

fixation, et de rainures qui permettent la lubrification. Ils sont surtout utilisés sur les

bielles de compresseurs et des moteurs à combustion. L’ajustement des tolérances

varie selon le type de la machine et les recommandations du fabricant.

- Paliers lisses pour coussinets

Dans un palier lisse, les surfaces d’ajustement de l’arbre glissent sur la surface

d’ajustement du palier. Ces surfaces cylindriques sont appelées « cylindres de

glissement ». L’ajustement des pièces est établi de telle sorte qu’un jeu soit créé

pour assurer une lubrification entre les surfaces de glissement (fig. 2-47).

Fig. 2-47

Les paliers qui font appel au glissement d’une surface sur une autre sont regroupés

en trois grandes catégories : les paliers radiaux , qui supportent des arbres rotatifs ;

les butées , qui supportent les charges axiales des pièces rotatives ; les guidages

rectilignes , qui guident les pièces mobiles en lignes droite.



mécaniques


Les paliers radiaux, ou à coussinets,

peuvent être de plusieurs types, mais les

plus courants sont les paliers ordinaires,

qui entourent complètement l’arbre et le

demi paliers, qui est en contact avec

l’arbre sur moins de 180°. Ce dernier

type de palier est utilisé lorsque la

direction de la charge est constante. Il

facilite la lubrification et réduit les pertes

de puissance par frottement (fig. 2-48).

Fig. 2-48

Le mouvement de l’arbre dans un palier ordinaire peut se faire par glissement simple,

en régime de lubrification hydrodynamique, en régime de lubrification hydrostatique

et par une combinaison des deux régimes précédents.

Les avantages et les inconvénients des paliers lisses par rapport aux paliers à

roulement sont les suivants :

- Avantages : Ils sont moins encombrants, plus silencieux, moins coûteux, surtout

lorsqu’ils sont produits en grand nombre. Plus rigides, ils sont moins sujets à la

fatigue.

- Inconvénients : Ils risquent de plus grandes pertes de puissance par frottement.

Ils sont plus sujets à des dommages causés par des impuretés dans le lubrifiant.

Ils sont plus exigeants quand à la lubrification et souffrent plus des dommages

causés par un manque de lubrification.

Les paliers radiaux peuvent porter des coussinets de nombreuses formes selon les

conditions d’usage (fig. 2-49).



mécaniques


Fig. 2-49



mécaniques


2.9. Contrôle de l’alignement des arbres

Dans le milieu industriel une multitude de machines fonctionnent à de très hautes

vitesses et sans arrêt. Leur durabilité dépend évidemment des soins que l’on leur

apporte.

Les problèmes de mauvais fonctionnement sont reliés, dans la moitié des cas, à un

défaut d’alignement. L’alignement consiste à accoupler les deux arbres de la

machine en ligne droite dans un même axe en respectant les tolérances demandées.

Un mauvais alignement (fig. 2-50a) provoque des bris de différentes natures :

- résistance dans les paliers et dans les arbres ;

- usures des points qui, par l’écoulement des graisses et des acides,

contaminent la base de la machine ;

- vibrations excessives qui occasionnent le bris des pièces internes et

externes.

a) b)

Fig. 2-50

Un alignement correct (fig. 2-50b) permet d’éliminer 50% de tous ces problèmes. Il

augmente la durée de vie des équipements, diminue le coût d’entretien, les pertes de



mécaniques


temps et la consommation de l’énergie. Selon la précision désirée et la vitesse de

rotation de la machine on peut recourir à différents procédés d’alignement.

2.9.1. Terminologie d’alignement

- Angularité, cales et colinéarité

On appelle l’angularité l’angle formé par le centre des arbres de deux machines

(fig. 2-51a). Les cales sont des plaquettes métalliques (fig. 2-51b) de différentes

épaisseurs qui sont placées sous les pieds de la machine afin d’amener un

déplacement vertical précis.

a) b)

c)

Fig. 2-51

Deux lignes sont dites colinéaires lorsqu’il n’existe aucune différence de position

angulaire et parallèle entre elles (fig. 2-51c).

- Déports parallèle et angulaire

On appelle déport parallèle la distance mesurée perpendiculairement avec l’axe de

l’arbre entre les centres de rotation en point donné de l’accouplement (fig. 2-52a).

Le déport angulaire est la valeur obtenue en soustrayant l’écartement entre les deux

surfaces d’accouplement (fig. 2 - 52b), déterminées par le diamètre d’accouplement

(fig. 2-52c). Il est mesuré sur le même rayon apposé à 180°.



mécaniques


a) b)

c)

Fig. 2-52

- Dilatation thermique

Le changement de dimensions résultant de la température d’opération des

machines, ce qui a pour l’effet de changer la hauteur des axes (fig. 2-53).

Fig. 2-53

- Jeux axial, radial et en torsion

Le jeu axial est le mouvement de déplacement parallèle d’un arbre selon son axe

permis par le palier ou le coussinet (fig. 2-54a). Le jeu radial est le jeu de paliers

perpendiculaires à l’axe des machines pouvant faire en sorte que l’arbre change de

position en rotation (fig. 2-54b). Le jeu en torsion est le jeu angulaire circulaire entre

les deux parties d’accouplement (fig. 2-54c).



mécaniques


a) b)

c)

Fig. 2-54

- Machine fixe, machine à déplacer, pied boiteux, repères d’alignement

La machine fixe est la machine qui sert d’alignement. Elle ne doit pas être déplacée

lors de l’alignement (fig. 2-55a). L’autre machine sera déplacée lors d’alignement,

soit verticalement, soit horizontalement.

Le pied boiteux est la patte ou support de machine qui n’appuie pas correctement sur

le socle (fig. 2-55b). Les repères d’alignement sont les positions dans lesquelles

seront prises les mesures d’alignement : 12 h, 3 h, 6 h et 9 h (fig. 2-55d).



mécaniques


a)

b) c)

Fig. 2-55

2.9.2. Types d’alignement

Les types d’alignement représentent les déviations verticales et horizontales

possibles sur un équipement. Ces déviations peuvent être angulaires ou parallèles.

Pour être capable d’interpréter et de mesurer précisément ces déviations, il faut

donner des points de repère.

Le repérage consiste à faire quatre marques équidistances sur la circonférence des

deux parties de l’accouplement et les numéroter (fig. 2-56). La lecture des mesures

se fait : à 12 heures vers le haut, à 6 heures vers le bas, à 3 heures à droite et à 9

heures à gauche.



mécaniques


Fig. 2-56

- Déport angulaire vertical

La valeur de ce déport est obtenue en soustrayant l’écartement entre les deux faces

d’accouplement, mesuré respectivement à 12 h et à 6 h. ce déport peut être négatif

(fig. 2-57a) ou positif (fig. 2-57b).

- Déport parallèle vertical

La valeur de ce déport est obtenue en mesurant la différence de hauteur de

l’accouplement sur les machines en position 12 h et 6 h. Ce type de défaut est

observé en regardant les machines à côté. On pourra parfois constater que le moteur

ou la machine fixe ne sont pas à la même hauteur. L’interprétation de la valeur du

déport parallèle vertical se fera en prenant comme référence la machine fixe.

a)



mécaniques


b)

Fig. 2-57

Si le moteur est plus haut que la machine fixe, la valeur du parallélisme vertical est

positive (fig. 2-58a). Si le moteur est plus bas que la machine fixe, la valeur du

parallélisme vertical sera négative (fig. 2-58b).

a)

b)

Fig. 2-58



mécaniques


- Déport angulaire horizontal

La valeur de ce dépôt est obtenue en soustrayant l’écartement entre les deux faces

d’un accouplement, mesuré respectivement à 3 h et à 9 h. Ce déport peut être

négatif (fig. 2-59a) ou positif (fig. 2-59b).

a)

b)

Fig. 2-59

- Déport parallèle horizontal

La valeur de ce déport est obtenue en mesurant perpendiculairement, à l’axe de la

machine, l’accouplement en position 3 h et 9 h. Ce type de défaut est observé en

regardant la machine par le dessus. On peut constater un déport parallèle horizontal

positif lorsque la machine à déplacer est positionnée à droite de la machine

(fig. 2-60a). Lorsque la machine est positionnée à gauche de la machine fixe, on

aura un déport parallèle horizontal négatif (fig. 2-60b).



mécaniques


a)

b)

Fig. 2-60

2.10. Guidage en translation

- Par glissement (liaison glissière « lisse »)

C’est une solution constructive adaptée lorsque les vitesses de déplacement sont

faibles ou modérées (chariot de machine-outil conventionnelle). La liaison doit être

lubrifiée (fig. 2-61).

Fig. 2-61



mécaniques


Le frottement élevé entraîne des phénomènes d’usure (perte de pression dans le

guidage). Les surfaces de frottement doivent présenter un bon état (rugosité très

soignée) et des caractéristiques mécaniques de surface adaptées (dureté élevée).

a) Solutions constructives avec « guidages maintenus » ou « fermés »

C’est une solution constructive permettant toutes les directions d’efforts sans risque

de déboîtement de la liaison glissière (fig. 2-62).

Fig. 2-62

Les solutions par profil rectangulaire et

par queue d’aronde nécessitent un

système de rattrapage de jeu (fig. 2-63).

Ce système permet de régler le jeu

fonctionnel nécessaire à la précision de

la liaison et de compenser l’usure liée

aux frottements élevés.

Fig. 2-63

b) Solutions constructives avec « guidages non maintenus » ou

« ouverts »

Les efforts latéraux (F) sollicitant la liaison (fig. 2-64) doivent être minimum (risque de

basculement). Cette solution constructive ne nécessite aucun système de rattrapage

de jeu.



mécaniques


Fig. 2-64

La solution avec vé en creux est favorable à la lubrification mais favorise

l’accumulation d’impuretés (poussières, fragments de copeaux, etc.).

- Par roulements (liaison glissière avec interfaces roulantes)

Ce sont des solutions constructives permettant des fonctionnements sans jeu, avec

des vitesses de déplacement élevées, de rendement performant (frottement très

faible), avec efforts réduits sur la liaison. Très utilisées sur les machines-outils

modernes : machine à commande numérique, centres d’usinage. Selon le type, le

coût des composants utilisés est plus ou moins élevé.

a) Avec douilles à billes

Les douilles en billes

permettent d’assurer un

mouvement en translation (pas

de rotation) (fig. 2-65).

Fig. 2-65

Elles présentent des aptitudes

proches des roulements

(frottement réduit, grande

précision des déplacements,

fiabilité dans le temps). Les



mécaniques


billes circulent, en se poussant

dans les canaux de la cage.

Elles sont tour à tour

chargées : en contact avec

l’arbre (fig. 2-66) ou non

chargées (dégagées de

l’arbre).

Fig. 2-66

Afin que toutes les billes soient sollicitées la longueur de course du chariot doit être

au moins quatre fois supérieure à la longueur (C) de la douille.

b) Avec systèmes de guidage à billes

Les systèmes KUE permettent des guidages linéaires précis, fiables, avec des

frottements réduits (fig. 2-67a). Ils réduisent les coûts de construction et de montage

à une valeur minimale.

a) b)

Fig. 2-67

Les systèmes présentes les caractéristiques spécifiques suivantes (fig. 2-67b) :

robustesse, facilité de montage, très bonne étanchéité, encombrement réduit en

hauteur, grande longueur de guidage.

c) Avec rails de guidage et plaquettes à aiguilles INA

C’est une solution constructive permettant un encombrement réduit, un entretien nul

et des frottements réduits. Les chemins de roulements doivent présenter une

rugosité précise (0,2 – 0,4) et une dureté minimale HRC 58. Comparées aux cages



mécaniques


plastiques, les cages métalliques assurent une durée de vie supérieure et

nécessitent une lubrification.

Le guidage en translation avec rails de guidage et plaquettes utilisent deux types de

plaquettes : grilles à cage plastique série et grilles en équerre à deux rangées

d’aiguilles à cage métallique série (fig. 2-68a).

Le guidage peut être « maintenu » ou « non maintenue » (en appui libre) (fig. 2-68b).

a) b)

Fig. 2-68

d) Avec rails de guidage à billes ou à rouleaux (type R)

Le guidage avec rails à billes ou à rouleaux (fig. 2-69a) possède les mêmes

caractéristiques que les précédents. La gamme du montage doit suivre les positions :

1 → 2 → 3 → blocage (fig. 2-69b).



mécaniques


a) b)

Fig. 2-69

2.11. Lubrification et graissage

Il existe deux cas de lubrification (fig. 2-70) :

- Les pièces (1 et 2) glissent l’une sur l’autre sans interposition de lubrifiant

entre les surfaces de liaison. Les contacts directs entre les aspérités de ces

dernières engendrent des échauffements, des arrachements qui accélèrent

l’usure et risquent de détériorer les surfaces (grippage) le frottement est

important.

- Un film de lubrifiant (d’épaisseur suffisante) est interposé entre les surfaces

qui ne sont plus en contact. Les problèmes précédents sont grandement

éliminés. Le frottement est très réduit (f ≅ 0,01).

Fig. 2-70



mécaniques


2.11.1. Huiles et graisses

- Huiles

Les huiles ont un champ d’applications industrielles extrêmement vaste (toutes

lubrifications : roulement, engrenage, coussinet …circuits hydrauliques, lubrifiant

pour la coupe).

La composition des huiles est fonction de leur utilisation. Elles sont classées (ISO,

SAE) à partir de leur propriété principale – la viscosité (inverse de la fluidité).

L’élévation de la température réduit le pouvoir de viscosité. Autres propriétés des

huiles : onctuosité (pouvoir adhésif), volatilité, résistance à l’oxydation, à la corrosion.

La désignation est faite à partir de la classification ISO (fig. 2-71). Le nombre 32

exprime une viscosité moyenne. Les valeurs limites de viscosité à 40°C de cette

huile est de 28,8 à 35,2.

Fig. 2-71

Les différentes techniques de lubrifications à l’huile sont :

- lubrification par bain d’huile ;

- lubrification par injection d’huile ;

- lubrification par brouillard d’huile ;

- lubrification par circulation d’huile.

- Graisses

Les graisses peuvent être utilisées pour la lubrification d’engrenage, de chaînes, de

câbles d’articulation, de roulements, de galets.



mécaniques


Elles sont en général classées à partir de leur propriété principale : la consistance

(résistance à la déformation de la grasse) qui est très sensible à l’élévation de la

température. Autres propriétés des graisses sont : point de goutte (tenue à la

chaleur), point de solidification, résistance au cisaillement.

- Analyse comparative succincte

2.11.2. Lubrification et protection des roulements

La lubrification permet d’accroître la durée de vie des roulements (diminution du

coefficient de frottement des éléments tournants, réduction de l’usure, élimination de

la corrosion, dissipation de la chaleur).

Les graisses et les huiles sont utilisées

pour lubrifier les roulements. La fig. 2-72

présente le graissage au montage des

roulements étanches ou protégés

(électroménager, moteur électrique de

petite puissance).

Fig. 2-72

- Système de lubrification à la graisse

Le graissage au montage ou à l’entretien peut être effectué à la main (fig. 2-73a) ou

par pompe à graisse (fig. 2-73b).

Le graissage manuel se fait sur les roulements étanches ou protégés et sur les

paliers. Le dispositif de graissage est inutile.



mécaniques


a) b)

Fig. 2-73

La pompe à graisse est un dispositif très courant pour graissages périodiques. La

graisse est acheminée le plus près possible des chemins de roulements.

- Système de lubrification à l’huile

La bain d’huile est un dispositif utilisé dans les mécanismes fermés et étanches (fig.

2-74a). Le niveau d’huile doit être au niveau des corps roulants inférieurs des

roulements les plus bas. La vitesse doit être modérée car la dissipation de la chaleur

est limitée.

a) b)

Fig. 2-74



mécaniques


Le système par circulation d’huile représente une pompe qui assure un débit

constant (fig. 2-74b). L’huile peut être filtrée et refroidie dans un échangeur ce qui

permet des montages à hautes performances (grandes vitesses de rotation).

- Protection des roulements

a) Dispositifs de protection non frottants (lubrification à la graisse)

b) Dispositifs de protection frottants (lubrification à la grasse et à l’huile)

2.11.3. Graisseurs, bouchons et voyants

- Graisseurs



mécaniques


- Bouchons de vidange NF E 27-432

La matière de production des bouchons est choisie selon le fluide en contact et

pression de service parmi : acier, laiton, aluminium et matière plastique. Les

dimensions (fig. 2-75a) sont normalisées ainsi que la désignation (fig. 2-75b).

a) b)

Fig. 2-75

- Voyants de niveau d’huile

La construction et les dimensions des voyants de niveau d’huile sont normalisées

(fig. 2-76).

Fig. 2-76

Documents

M18 Démontag montag syst mécaniq-TH2-GE-MMO