Fonctions et caractéristiques des coussinets - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Fonctions et caractéristiques des coussinets

1. Introduction

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 fabrication des coussinets doivent posséder les propriétés de résistance au striage, de résistance à la corrosion, d'absorption des particules solides et d'une bonne conductibilité thermique.

Les coussinets ne sont pas faits de la même matière que l'arbre. Certains sont composés soit de bronze, de régule ou babbitt, de graphite de carbone, ou de fonte, d'autres, d'alliage d'aluminium.

2. Matériaux

Bronze :

Ce matériau est plus lourd que le régule et possède une capacité de charge de 75 à 200 g plus élevée, selon la charge spécifique et la vitesse. Il doit être utilisé à des températures au-dessous de 150°C. 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 frété :

Le coussinet en bronze frété 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, soit environ 20 g. Il existe en dimension standard et est facile de remplacement.

Régule ou babbitt :

Ce matériau utilisé universellement permet d'accepter des capacités de charges 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. Ce type d'alliage peut travailler à des températures n'excédant pas 90°C. 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 au-dessus de 370°C 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 coussinet 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. Dans le montage, un plus grand jeu est nécessaire. Ce type de coussinet peut supporter des températures au-dessus de 530°C.

3. Types de coussinets

Les coussinets les plus usuels sont en bronze coulé. Ils doivent être lubrifiés lors de l'installation. Certains possèdent des rainures de lubrification permettant d'y loger une certaine quantité d'huile ou de graisse. La figure ci-dessous présente différentes formes de rainures dans les coussinets.

Coussinets à rainures de lubrification :

Polymotion ltée :

Les tolérances d'ajustement sur le grand diamètre jouent un rôle très important ; ils influencent le degré de jeu sur l'arbre (figures suivantes).

Tolérance d'ajustement pour coussinet en bronze :

Polymotion ltée

Tolérance d'ajustement pour coussinet en bronze poreux :

Polymotion ltée :

Les coussinets en bronze frété (poreux) sont de même forme que ceux en bronze ordinaire. L'avantage est que le 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. On peut se procurer ce type de matériau en barre cylindrique pleine ou creuse de même qu'en barre carrée ou rectangulaire.

Certains coussinets sont fendus en forme de V (split outer race) (figure ci-dessous). Cette entaille en V permet de diminuer l'usure de frottement par rapport à une rainure droite. On rencontre ce type de coussinet sur les embouts des vilebrequins de petits moteurs ou dans les têtes de bielles. Ils sont faciles à changer et permettent une légère expansion à la chaleur et une bonne lubrification.

Coussinet fendu :

Bearing Manual International Cyclopedia :

Les demi-coussinets sont fabriqués en deux parties. Ils peuvent être sans butée ou avec butée sur les côtés (figure ci-dessous). Ils sont munis d'encoches qui permettent la fixation, et de rainures qui permettent la lubrification. Ils sont surtout utilisés sur les bielles des compresseurs et des moteurs à combustion. L'ajustement des tolérances varie selon le type de machine et les recommandations des fabricants.

Demi-coussinets :

Caterpillar :

Pour connaître les dimensions standard des coussinets, consultez le manuel du fabricant ou du fournisseur, ou les spécifications du fabricant d'un type de machine en particulier. Lorsque vous ne pouvez vous reporter à des dimensions standard, relevez les dimensions et procédez à l'usinage à partir de matériau en barre.

4. Résumé sur les fonctions et caractéristiques

A la suite de cette étude, vous devriez retenir plus particulièrement les points suivants.

- L'utilisation des coussinets représente le moyen le plus économique de supporter des pièces en rotation.

- Les coussinets fonctionnent sous le principe de l'antifriction.

- Les propriétés des matériaux utilisés dans la fabrication des coussinets sont les suivants : résiste au striage, résiste à la corrosion, absorbe des particules solides et a une bonne conductibilité thermique.

- Les coussinets sont faits de bronze, de babbitt ou régule, de graphite, de carbone, de fonte et de certains alliages d'aluminium.

- La porosité des coussinets en bronze frété constitue un réservoir de lubrifiant (20 g).

- Le régule est le matériel le plus utilisé dans la fabrication des coussinets.

- On utilise des coussinets en graphite de carbone pour travailler à des températures au-dessus de 370°C.

- Les demi-coussinets sont en deux parties ; ils sont utilisés dans des paliers lisses séparables.

- Pour connaître les dimensions standard des coussinets, reportez-vous aux manuels des fabricants ou des fournisseurs.

Dans cette étude, vous avez appris à connaître les fonctions et les caractéristiques de différents coussinets. Une étude vous permet de vous familiariser avec les différents paliers lisses pour coussinets.

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