Montage et démontage des coussinets - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Montage et démontage des coussinets

Comme vous connaissez maintenant les différents types de paliers et de coussinets, vous êtes en mesure de procéder au démontage, au montage et à l'ajustement des coussinets dans les paliers.

1. Démontage des coussinets

Pour démonter les douilles de coussinets dans les paliers, la méthode la plus simple consiste à repousser le coussinet dans son logement, soit à l'aide d'une presse à mandrin et d'une douille légèrement plus petite que le manchon (figure suivante), soit en utilisant un extracteur muni d'un chasse-douille.

Extraction à la presse :

Source : CEMEQ.

Extracteur de douilles :

Source : CEMEQ.

On peut les enlever tout simplement en utilisant un marteau et une douille de frappe. Lors du démontage, il faut faire en sorte que le coussinet glisse sans accrochage sur les pièces externes afin d'éviter des bris dans le manchon.

2. Montage des coussinets

Il existe plusieurs méthodes pour monter un coussinet dans son logement. Le mode choisi dépendra de l'application, mais aussi de la facilité de montage et de démontage. En outre, les parois du palier devront avoir une épaisseur uniforme afin d'éviter que des points faibles ne conduisent pas à des écarts plastiques ou thermiques.

L'ajustement avec serrage est un mode de montage courant et efficace qui consiste à ajuster le coussinet dans son logement avec serrage. Cette méthode permet de maintenir une épaisseur uniforme des parois sur toute la longueur du palier.

Il y a sur le marché des coussinets dont les diamètres intérieurs sont finis en formats qui peuvent aller jusqu'à environ 5 pouces de diamètre intérieur. Le diamètre extérieur des coussinets standard de 3 pouces et moins mesure généralement entre 0,002 et 0,003 po de plus que le diamètre nominal. Pour les coussinets de plus de 3 po, le diamètre extérieur réel dépasse de 0,003 à 0,005 po le diamètre nominal. Étant donné que les coussinets standard respectent ces tolérances, le degré de serrage de l'ajustement dépend des dimensions de l'alésage de leur logement.

L'ajustement avec serrage a pour effet de resserrer légèrement l'intérieur du coussinet. En général, le diamètre intérieur est réduit d'environ 70 à 100 % du degré de serrage. N'essayez pas de prévoir précisément le degré de resserrement dans l'espoir d'éviter l'usinage de l'ajustement.

L'ajustement avec serrage peut être réalisé en refroidissant d'abord le coussinet dans l'air liquide ou dans un mélange d'alcool et de glace sèche. Il s'agit d'une méthode plus simple et plus recommandable que celle qui consiste à réchauffer le logement du coussinet. Le mélange d'alcool et de glace sèche atteint une température de - 43°C et l'air liquide commence à bouillir à - 190°C.

Lorsque vous poussez un coussinet dans son logement, il importe d'y appliquer une pression uniforme afin d'éviter tout coincement ou dérèglement du coussinet. Il est tout aussi important que les surfaces de contact de l'ajustement soient propres, lisses et exemptes de tout défaut d'usinage.

3. Mode de fixation

Il existe plusieurs méthodes pour maintenir la position du coussinet par rapport à son logement en les fixant l'un à l'autre. La figure suivante montre quelques-unes de ces méthodes : a) à vis de blocage, b) à clavettes disques ou Woodruff, c) à bride boulonnée, d) à coussinet vissé, e) à goupille cylindrique et f) à couvercle de logement.

Modes de fixation des coussinets :

Source : Recueil des normes de mécanique.

Les facteurs à considérer dans le choix d'un mode de fixation sont les suivants :

- Le maintien d'une paroi uniforme du coussinet, surtout dans la section qui supporte les charges.

- Le maintien d'un contact maximal entre le coussinet et son logement. Les surfaces de contact doivent être propres, lisses et exemptes de tout défaut d'usinage afin de favoriser le transfert de chaleur.

- La prévention de toute déformation locale du coussinet pouvant résulter du mode de fixation choisi.

Il est recommandé de procéder à l'usinage après la fixation du coussinet.

- La prévention de toute déformation pouvant résulter des effets du mode de fixation sur les variations de température.

Planification du montage :

Les dimensions étant respectées, assurez-vous que :

- les alésages soient alignés ;

- les portées d'arbres soient concentriques ;

- les butées soient perpendiculaires à l'axe ;

- les surfaces frottantes soient polies et cylindriques ;

- les jeux à froid soient suffisants pour conserver la valeur nécessaire en fonctionnement.

Après avoir effectué la vérification de ces éléments, sélectionnez le coussinet et ses fixations, ainsi que les outils et les appareils qui vous seront utiles pour l'assemblage (huileur, presse, extracteur, douille de frappe, marteau, etc.).

4. Montage des coussinets monopièces

Les coussinets cylindriques droits sont emmanchés à force dans les paliers ; la diminution du diamètre intérieur qui en résulte est compensée par le serrage. Les coussinets possèdent, sur une des extrémités, une partie conique de 5° qui facilite l'emmanchement (figure ci-dessous). Les douilles doivent être emmanchées bien d'aplomb ; vous pouvez utiliser un marteau avec tampon de protection et une douille de frappe (figure ci-après).

Coussinet :

Montage avec marteau à tampon :

Sources : CEMEQ.

L'emmanchement peut se faire à la presse à la main en utilisant le chasse-douille approprié. Les douilles en bronze frété doivent être chargées d'huile avant l'installation. Elles sont emmanchées à la presse à l'aide d'un tampon guide spécial (figure suivante) pour éviter la déviation et maintenir l'alésage au bon diamètre. Comme on l'a décrit antérieurement, l'emmanchement peut se faire par le refroidissement de la douille.

Après l'emmanchement des coussinets, vérifiez le jeu selon les dimensions prescrites, posez les éléments de fixation, faites les trous de lubrification s'il y a lieu et vérifiez l'arbre dans son assemblage.

Presse et tampon guide :

Source : CEMEQ.

5. Montage des demi-coussinets

Il se peut que vous ayez à changer les demi-coussinets sur une bielle de compresseur (figure suivante).

Bielle :

Source : Waukesha.

Démontez les demi-paliers et les demi-coussinets, vérifiez la dimension de la portée sur le vilebrequin et positionnez les demi-coussinets dans les demi-paliers. Ensuite, installez les demi-paliers et serrez les boulons des paliers avec une tension uniforme. Après le serrage, il doit rester un jeu qui permet la lubrification du palier. Ce jeu peut être contrôlé ou mesuré en insérant un plastique spécial (figure suivante) avant l'assemblage qui se déforme après le serrage des paliers. Démontez le palier et mesurez la largeur du plastique, ce qui donne le jeu de l'assemblage. Un autre contrôle peut se faire par l'effort de frottement : enduisez les surfaces glissantes de bleu de Prusse et tournez l'arbre dans son palier. S'il y a des déformations de paliers, le frottement ne sera pas uniforme. Cela veut dire que les ajustements sont insuffisants. Vérifiez les jeux recommandés et l'ajustement des coussinets.

Ajustement du jeu :

Source : Perfect Circle.

L'ajustement est très important. Un coussinet trop serré risque de surchauffer à grande vitesse. Un coussinet qui n'est pas assez serré risque de perdre son lubrifiant, produisant ainsi une usure prématurée.

Remplacement d'un coussinet à friction en bronze :

Vous utiliserez parfois des demi-coussinets de paliers garnis de bronze (figure suivante) pour satisfaire aux besoins de charges lourdes et pour les durs travaux. La lubrification se fait de la même façon que pour les coussinets de paliers coulés avec du régule.

Demi-coussinet en bronze :

Source : Dodge.

Les manchons de bronze en deux parties sont maintenus en place avec un goujon ou une vis dans le moulage ou par une broche sur le joint du chapeau et le coussinet. Certains de ces manchons de bronze peuvent être remplacés sans enlever l'arbre ou la base du coussinet (figure ci-dessous).

Fixation de demi-coussinets en bronze :

Source : Dodge.

Il s'agit d'enlever le chapeau du palier et sa demi-garniture, d'enlever la demi-garniture du dessous en tournant et de procéder de la même façon pour l'installation de la nouvelle garniture.

Lubrification :

La lubrification des coussinets se fait par l'intermédiaire des rainures qui sont pratiquées sur sa surface de glissement. Ces rainures ont deux fonctions : établir et maintenir un filon d'huile entre les surfaces, et favoriser le refroidissement du palier. Pour des raisons pratiques, l'entrée du lubrifiant doit se faire dans une section du coussinet où la pression est faible. La figure ci-dessous montre comment se répartit normalement la pression dans un palier ; la flèche W représente la charge appliquée au palier.

Répartition de la pression :

Source : recueil des normes de mécanique.

La figure suivante montre différents types de rainures utilisées pour les paliers radiaux.

Rainures dans les paliers :

Source : Recueil des normes de mécanique.

La figure ci-dessous montre les différents types de rainures utilisées sur les douilles de coussinets en bronze et en graphite.

Rainures dans les coussinets en bronze et en graphite :

Source : bearing Manual International Cyclopedia.

Diagnostic des bris des coussinets :

Après le démontage des coussinets, il est important de déterminer la cause de l'usure prématurée et les bris sur les surfaces de contact.

La majorité des bris est liée à des erreurs de montage, à la malpropreté, au manque de lubrifiant, aux surcharges et à la corrosion.

Erreurs de montage :

Une des premières erreurs concerne l'assise des coussinets qui peut être défectueuse dans le palier.

Dans ce cas, les charges sont mal réparties et mal soutenues, ce qui occasionne la destruction de surfaces de frottement, une mauvaise évacuation de la chaleur produite par le frottement, pouvant produire un échauffement dangereux.

Les vis des chapeaux mal serrées produisent le martèlement des demi-coussinets d'où la détérioration des surfaces de frottement.

Les faux ronds et le mauvais alignement lors du montage occasionnent des bris sur les surfaces de frottement, une pression exagérée sur les bords, un échauffement exagéré et une mauvaise lubrification.

Malpropreté :

Les coussinets doivent être nettoyés fréquemment et exempts de poussière. L'huile utilisée pour la lubrification doit être propre. La poussière peut s'introduire dans la surface de frottement du coussinet et causer une usure prématurée.

Lubrification insuffisante :

Lorsqu'il y a manque de lubrification, le coussinet peut saisir sur l'arbre et se détériorer en laissant des marques granuleuses et des bris considérables. A la limite, le coussinet peut être entraîné avec l'arbre et produire des dommages au palier.

Surcharge :

Un coussinet surchargé risque de chauffer et de s'user beaucoup plus rapidement. Dans ce cas, il faut vérifier les tolérances d'ajustement.

Corrosion :

La corrosion d'un coussinet est souvent causée par l'effet d'humidité ou un mauvais choix du lubrifiant, la présence de produits toxiques peut occasionner une détérioration de la matière. La corrosion peut se prévenir par le choix de la matière dont est fabriqué le coussinet et par l'utilisation du bon type de lubrifiant.

6. Résumé sur le montage et le démontage des coussinets

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

- Le démontage des coussinets consiste à repousser la douille du coussinet de son logement.

- Un coussinet peut être maintenu en position dans son logement par des vis de blocage, par une clavette, par une bride ; il peut être vissé par une goupille cylindrique ou avec un couvercle.

- Le montage des douilles de coussinets peut se faire à l'aide d'un marteau tampon et d'une douille de frappe, à la pression, à la main et par refroidissement.

- A l'emmanchement, les douilles en bronze frété doivent être imbibées d'huile et installées à l'aide d'un tampon guide spécial.

- Les demi-coussinets doivent être ajustés à l'assemblage.

- Un coussinet serré risque de surchauffer à grande vitesse. Un coussinet qui n'est pas assez serré risque de perdre son lubrifiant, ce qui créera une usure prématurée.

- Les coussinets à manchons de bronze en deux parties peuvent être remplacés sans démontage de l'arbre.

- La lubrification des coussinets se fait par l'intermédiaire des rainures qui sont pratiquées sur la surface de glissement.

- Les deux principales fonctions des rainures sont de maintenir un filon d'huile entre les surfaces et de favoriser le refroidissement.

- La majorité des bris sur les coussinets sont causés par des erreurs de montage, la malpropreté, le manque de lubrifiant, les surcharges et la corrosion.

Vous êtes maintenant capable d'installer différents types de coussinets dans les paliers.

Une étude traite du coulage de coussinets avec du régule.

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