Chapitre 4. Guidage des arbresFichier

1. Guidage des arbres

Un arbre est une pièce rectiligne de section circulaire sur laquelle tourne ou oscille une pièce mobile, comme par exemple une roue, un coussinet de palier, un levier, etc. Son rôle constructif est généralement la transmission d'un couple de torsion à une vitesse angulaire.
Le guidage en rotation par roulement consiste à réaliser une liaison pivot entre un arbre et un alésage (moyeu). On appelle roulement, un élément de machine destiné à supporter et à guider les arbres de puissance en rotation. De nos jours, les roulements sont soumis à des normes internationales de manière à faciliter leur remplacement standard. Plusieurs milliards de roulements sont fabriqués chaque année, les deux tiers sont des roulements à billes à gorge profonde.

I. Les arbres :

1. Définition de l’arbre :

L’arbre est une pièce de révolution d’une longueur grande en comparaison avec son diamètre, posé sur des paliers et sur lequel sont fixés poulies, roues dentées, embrayage ou autres organes qui s’appellent rotors comme pompes centrifuges, turbines, ventilateur, compresseur, etc. La fonction principale de l’arbre est la transmission du mouvement de rotation et la puissance d’un moteur vers un autre organe de machine.

2. Formes de l’arbre :
La grande majorité des arbres on un profil cylindrique pour des raisons de facilité d’usinage et de symétrie. Exceptionnellement, on trouve des arbres tubulaires qui sont plus légers mais à résistance égale avec un arbre plein, on trouve aussi des arbres cannelés.

Épaulement :

Congé :

Rainure :

Chanfrein :

Gorge :

II. Guidage

1. Le guidage en rotation

Lorsqu'un arbre est dans l’espace, il peut tourner sur n’importe quel sens suivant le nombre de degrés de liberté.
Dans un mécanisme comportant des éléments animés de mouvement de rotation, les différents organes transmettant les couples sont portés par des barres en acier, creuses ou pleines, de section circulaire en rotation autour de leur axe appelées « arbre ».
La partie de l’arbre permettant de guider celui-ci est appelé tourillon arbre/logement/ Des arrêts suppriment les degrés de liberté en translation. Coût peu élevé, mais l’inconvénient majeur est trop de frottement.

Un palier est composé d’un corps palier (ou logement), d’une bague de frottement ou glissement, d’un tourillon (là ou ça tourne).
Il existe deux formes de palier :
• Palier fermé généralement une bague;
• Palier ouvert qu’on appelle souvent coussinet coupé diamétralement.

Palier lisse

Coussinets

III. Les roulements

Montage des roulements

a) Montage des roulements à une rangée de bille à contact radial:

Montage des roulements à une rangée de billes à contact radial (arbre tournant)

Montage des roulements à une rangée de billes à contact radial (alésage tournant)

b) Montage des roulements à une rangée de bille à contact oblique ou roulement à rouleaux coniques :

Caractéristiques :
Ces roulements supportent des charges axiales relativement importantes dans un seul sens et des charges axiales et radiales combinées.

• Montage
•  Montage DIRECT ou montage en « X »

Montage appelé en « X » car les perpendiculaires aux chemins de roulement dessinent un « X » Ce type de montage est utilisé :

• Habituellement dans le cas des arbres tournants avec organes de transmission (engrenages,..) situés entre les roulements.

Exemple de montage en X:

Montage INDIRECT ou montage en «O»:

Montage appelé en «O» car les perpendiculaires aux chemins de roulement dessinent un «O» Ce type de montage est à privilégier lorsque :

• Les moyeux sont tournants.

Exemple de montage en O:

Remarque :
Le montage en « O » s’emploie aussi avec les arbres tournants lorsque les organes de transmission sont situés en dehors de la liaison (engrenage à porte à faux).

IV Lubrification des roulements

Le rôle du graissage dans le roulement est sa protection contre les piqûres de rouille, corrosion due à l’air et l’eau, empêcher la pénétration de la poussière, évacuer la chaleur, refroidir les composantes de roulement, réduire le frottement sur les chemins de celui-ci et faciliter les mouvements. Aux faibles températures on utilise une huile semi-fluide, pour les grandes températures, on utilise un lubrifiant un peu moins fluide (graisse).

                     Lubrification à l'huile                                   Lubrification à la graisse