Frottement dans les roulements et les butées ?

[charlely-p]

Bonjour,

Etudiant en 1ère année de BTS de conception microtechnique, je suis actuellement en stage dans une entreprise, où je dois concevoir un système vibrant pour une presse à découper ... Mais le problème n'est pas là, je vous explique la situation en simplifiant au mieux :
_ Un vérin développe un effort de 3 tonne verticalement, puis à son bout, perpendiculairement à l'axe du vérin, il y a un roulement ... Ce roulement Vient rouler sur une couronne ( dans l'axe est parallèle à celui du vérin ), celle ci étant en appuie sur une butée à aiguilles.

Expliqué comme cela, j'admets que ce n'est surement pas facile à comprendre pour quelqun d'autre que moi ... Je me suis dis qu'un beau dessin vaudrait mieux que ce long discours ( je vous l'ai mis en pièce jointe ).

Le but est donc de faire tourner cette couronne, prise entre le roulement et la butée, le tout écrasé par 3 tonnes. J'aurais donc besoin de savoir le couple à transmettre à cette couronne afin de la mettre en mouvement ...

Pour vous donner une idée de la taille du mécanisme : le roulement a un diamètre ext de 52 mm, int de 25 mm, et une épaisseur de 18, l’ecart entre les deux plaque verte sur la photo est de 110 mm.

Ma question est donc : comment connaitre le frottement à l'intérieur d'un roulement ( dans mon cas à rotule sur rouleaux ), et d'une butée à aiguilles ...

J'ai essayer d'être le plus clair possible dans mes propos, si je peux apporter plus de précision, je vous invite à me le faire remarquer.

Bien cordialement,

Charlely.

PS: je ne suis pas sur de mon coup pour la pièce jointe, merci de m'en informer si elle est inutilisable ...
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[mécano41]

Bonjour,

Le couple de frottement d'un roulement ou d'une butée est donné par le constructeur (ici j'ai pris SKF) par la formule suivante :

M = 0,5 µ F d

avec :

- M = couple en Nmm
- F = force appliquée en N
- d = diamètre alésage roulement en mm
- µ = coeff. frottement ( 0,0018 pour roulement à rotule sur rouleaux et 0,005 pour butée à aiguilles)

...cela dans un vieux catalogue SKF que j'ai sous la main, mais tu dois pouvoir retrouver cela sur leur site dans la rubrique Calculs (frottement)

A noter : il faudrait peut être consulter le fournisseur pour la butée car la charge n'est pas centrée (on n'utilise pas toutes les aiguilles de la même façon) et la durée de vie pourrait être réduite si dans le calcul elle a été considérée centrée...

Cordialement

[charlely-p]

Merci mecano41,

Juste après avoir poster le sujet, je suis tomber sur le site skf, mon vieux catalogue skf ne parlait pas des calculs ...

J'ai donc trouver la formule que tu m'as communiquer, et j'ai trouver un résultat avoisinant les 7500 Nmm, c'est tout à fait acceptable ( mon moteur en devellope en devellope 10Nm, et j'ai un raport de redution de 5 enter celui ci et ma couronne ...). J'ai egalement fait le calcul par une espèce de logiciel integré dans leur site web, où les valeurs des coeff de frottements n'étaient pas du tout les mêmes ... Mais au final, je trouve 5000 Nmm ... Je reste donc sur la valeur trouver avec l'ancien calcul.

Pour le problème de l'excentration de la charge, je vai suivre ton conseil pour voir ce qu'ils en pensent ... La courrone sera egalement monter sur un roulement à rouleaux conique, pour faciliter sa rotation, celui ci encaissera donc une partie des 3 tonnes ...

Merci pour ta réponse rapide.

Cordialement.

Charlely.

[mécano41]

... La courrone sera egalement monter sur un roulement à rouleaux conique, pour faciliter sa rotation, celui ci encaissera donc une partie des 3 tonnes ...

Tu ne peux pas faire porter à la fois sur le roulement conique et sur la butée ... il faut des roulements à aiguilles pour le maintien radial (donc : ça coulisse) et une butée dimensionnée pour reprendre la totalité de la charge axiale...


Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jaunin]

Bonjour, Charlely-p,
Encore bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Je suppose que le cylindre vert est l'axe de rotation de la couronne rouge.
Donc le roulement gris vient appuyer avec une force de 30'000 [N] sur la pente de la couronne rouge pour la faire tourner.
De plus la pente est en escalier pour donner des vibrations au système.
Il est prévu que la couronne une fois quelle à fait un tour, le piston remonte pour revenir en appui, mais comment la couronne se repositionne t-elle pour un nouveau départ.
Quel est le sens de rotation de la couronne.
Cordialement.
Jaunin__

[Jaunin]

Bonjour, Charlely-p,
Là, je crois que je marche sur la tête, c'est la couronne qui tourne et qui fais bouger le piston.
Désolé.
Cordialement.
Jaunin__

[charlely-p]

Je viens d'envoyer un message mais il n'est jamais partit ...

Je ne me suis pas trop étendu sur le fonctionnement du systeme dans mon premier message, mais tu y etais presque tout à l'heure ... Je t'explique plus profondement :

Tout d'abord, la couronne est entrainer en rotation par une courroie ( ou entrainement par obstacle, je ne me suis encore pas pencher sur la question ), puis par un moteur, celui ci, piloté par un API ...
Sur la version actuelle, il ne devrait plus y avoir de pente sur la couronne, en fait, avant d'avori un roulement au bout du piston, j'avais simplement un plan incliné, et la pente servait donc à aider la moteur à faire tourner la couronne ... J'avais calculé la pente de façon à m'approcher le plus possible de l'équilibre stricte, ainsi, le moteur n'avais qu'a fournir un très léger effort ... seulement, qui dit frottement, dit chaleur, dit usure ... Je me suis donc réorienté vers du roulement plutot que du frottement.

Tu comprends mieux ?

[charlely-p]

Bonjour,

Pour le coté calcul c'est tout bon ! Et pour le fait que l'effort ne sera pas répartit sur toute la périphérie de la butée, ce ne sera pas genant pour son bon fonctionnement, comme elle peut supporter plus du double de l'effort que nous allons lui appliquer, et que celui sera effectuer sur plus d'un quart de la surface de la butée, nous en avons déduis que cela fonctionnerait bien ... Je vous en remercie.
J'en profite pour dire que je trouve ce forum génial, par le fait qu'il animé par des personnes pleines de connaissance, qui répondent précisement et rapidement. C'est vraiment super !

J'ai encore une petite question, à laquelle je n'ai pas trouver de réponse sur le net :

Je ne m'y connais pas du tout en butée, je n'ai donc aucune connaissance sur la moyen de fixer celles-ci ... Sauriez vous m'éclairer ? Merci d'avance.

Bien cordialement.

Charlely.

[mécano41]

Bonjour,

...J'ai encore une petite question, à laquelle je n'ai pas trouver de réponse sur le net :

Je ne m'y connais pas du tout en butée, je n'ai donc aucune connaissance sur la moyen de fixer celles-ci ... Sauriez vous m'éclairer ? ...

Il faudrait aller voir dans les montages-types et ajustements indiqués dans les catalogues des fournisseurs (SKF, INA, NADELLA ....). En général, la partie fixe de la butée (en bas dans ton cas) est centrée sur le diamètre extérieur, l'autre plaque est centrée sur l'arbre tournant. Avec ces butées à aiguilles ou à rouleaux, pas de tenue radiale donc : roulement à aiguilles ou à rouleaux pour assurer cette tenue. Ne pas oublier, le cas échéant, de mettre quelque chose qui viendra en butée (avec jeu) dans le cas où l'ensemble tendrait à se soulever pour une raison quelconque, ceci afin que cet ensemble ne puisse pas se déboîter.

Cordialement

[charlely-p]

Bonjour,

Une butée à aiguille est bien constituer d'une cage à aiguille, entre deux "rondelles" ? Car ma cage à aiguille mesure 4 mm d'épaisseur, et les rondelles mesurent 2 mm chacune. Je ne vois pas très bien ou mettre un roulement ... Cela voudrait dire qu'il me faudrait un roulement qui fasse 2 mm d'épaisseur ? Et un Ø 90 ext ? Car si le roulement fait plus de 2 mm, il va entrer en contact avec la cage à aiguilles ? Celle ci ne tournant pas à la meme vitesse que la plaque sup, il risque de y avoir quelque problème non ?

Je ne comprends pas également ce qui empeche la cage à aiguilles de se désaxer des deux rondelles ... Contrairement au butée à billes, il n'y a pas de cheminx qui assurent la bonne direction des élements roulants ? J'ai bien compris qu'il fallait encastré la partie inf de ma butée avec le bas, et la partie sup avec ma couronne, mis je ne sais pas quoi faire avec la cage pour être sur qu'elle ne sorte pas des rondelles ? Une idée : ne serait il pas possible de se servir directement de la couronne comme partie sup pour ma butée ?

La couronne pesant près de 3 Kg, je ne pense pas qu'elle aura l'idée de se soulever tout seule, et je ne vois pas de quelle manière elle y arriverait ... Il suffira juste d'une certaine précaution au montage, pour éviter de retourner le systeme avant de le fixer, il n'aura plus lieu d'être démonter par la suite. De plus, le principal but de ce sujet est de concevoir quelque chose le plus simple possible, mais je te remercie tout de meme du conseil, c'est quelque chose auquel je n'avais pas pensé. Cela me servira surement une prochaine fois.

Je vai chercher quelque shema de montage-type qui pourront surement m'éclaircir.

Cordialement,

Charlely.

[mécano41]

...Une butée à aiguille est bien constituer d'une cage à aiguille, entre deux "rondelles" ? Car ma cage à aiguille mesure 4 mm d'épaisseur, et les rondelles mesurent 2 mm chacune. Je ne vois pas très bien ou mettre un roulement. Cela voudrait dire qu'il me faudrait un roulement qui fasse 2 mm d'épaisseur ? Et un Ø 90 ext ? Car si le roulement fait plus de 2 mm, il va entrer en contact avec la cage à aiguilles ? Celle ci ne tournant pas à la meme vitesse que la plaque sup, il risque de y avoir quelque problème non ?
...

Le roulement se place en dessous de la butée... tu peux aussi utiliser un roulement à aiguilles combiné ; il fait butée + roulement

...Je ne comprends pas également ce qui empeche la cage à aiguilles de se désaxer des deux rondelles ... Cela voudrait dire qu'il me faudrait un roulement qui fasse 2 mm d'épaisseur ? Et un Ø 90 ext ? Car si le roulement fait plus de 2 mm, il va entrer en contact avec la cage à aiguilles ? Celle ci ne tournant pas à la meme vitesse que la plaque sup, il risque de y avoir quelque problème non ?

En général, la cage est emprisonnée dans un carter fixé à l'une des plaques du roulement... Elle tourne dans ce carter.



Cordialement,

[charlely-p]

"Le roulement se place en dessous de la butée... " Je ne comprends pas à quoi peut servir un roulement sous une butée ... J'ai vraiment du mal de m'imaginer tout cela. Oserais je te demander un shema un peu plus explicatif que des gransd discours ?

[mécano41]

Quelque chose comme ceci ... Que tu peux remplacer par un combiné.

S'il peut y avoir un moment de basculement ( a priori non dans ton cas), il faut un second roulement plus bas.

Cordialement

[charlely-p]

Bonjour,

Merci pour ton dessin, c'est bien plus explicite. En fait, j'imaginais bien quelque chose dans ces gouts là, mais le truc qui me pose problème, c'est que dans le catalogue SKF, ils donnent les cotes de la butée, et ils donnent, pour les Ø interieur des trois partie ( donc la rondelle verte sur ton schema, la bleu, et la cage à aiguille entre les deux ), la même valeur ... Ce qui m'amène donc à penser que la partie épaulée au centre de la pièce blanche, en contact avec la rondelle verte de la butée, sera aussi en contact aevc la cage à aiguille et la rondelle fixe ( bleu ) ? Ces trois pièces n'ayant pas la meme vitesse, cela ne risque pas de poser problème ?

Sinon pour les autre question qui me posait problème, ton schema m'a bien aider, merci !

Cordialement.

Charlely.

[mécano41]

Bonjour,

...mais le truc qui me pose problème, c'est que dans le catalogue SKF, ils donnent les cotes de la butée, et ils donnent, pour les Ø interieur des trois partie ( donc la rondelle verte sur ton schema, la bleu, et la cage à aiguille entre les deux ), la même valeur ... Ce qui m'amène donc à penser que la partie épaulée au centre de la pièce blanche, en contact avec la rondelle verte de la butée, sera aussi en contact aevc la cage à aiguille et la rondelle fixe ( bleu ) ? Ces trois pièces n'ayant pas la meme vitesse, cela ne risque pas de poser problème ?

Le même diamètre seulement pour la plaque centrée sur l'arbre et pour la cage (cote d) mais pas avec la même tolérance sur ce diamètre. Regarde bien les différents tableaux de tolérances donnés par le constructeur... La cage est plus libre que la plaque. D'autre part, pour la plaque centrée dans le logement c'est la cote D1 qui doit être considérée, pas la cote d (voir les divers dessins).



Cordialement

[charlely-p]

Re,

D'accord, j'ai revérifié dans le bouquin du fabricant, et tu a raison, pour l'une le Ø int est de 90, et pour l'autre il est de 92 ... Par conter pour les Ø ext, il sont les trois à 120 ... Cela ne gêne pas, je guiderai seulement du bas, sans avoir de contact avec les deux autres.

Pour gain de place, je pensait utiliser ma couronne directement comme la pièce blanche dans le schema que tu m'a montrer, mais en placant le roulement à l'interieur, et non à l'exterieur ... Je t'ai fais un schema pour te montrer, si tu vois quelque chose qui choc, je compte sur toi pour me prévenir, mais à première vu cela m'a l'air fonctionnel ...

Pour précision, L'axe central sera monter glissant dans la platine inferieur, le roulement à rouleaux serré sur ce même axe, et pour le reste le schema le montre bien je pense ...

Cordialement.

Charlely.

[mécano41]

Oui, cela peut se monter ainsi. Attention cependant : il faut que l'arbre central soit en butée axiale quelque part sinon il va descendre en entraînant la bague du roulement ...

Autre point mais qui n'a rien d'obligatoire : lorsque l'on a des bagues emmanchées "serré", il est intéressant d'avoir un petit épaulement d'appui sur l'arbre ou dans l'alésage, selon le cas, qui donne une limite à l'emmanchement et facilite la mise en place si elle se fait manuellement.

Une question, juste pour comprendre : que fait ton système exactement (but?) ; tu donnes une rotation à la couronne (vitesse?) et la piste inclinée (forme hélicoïdale? petits escaliers? ...) donne un mouvement ascendant (vibrant?) au piston. Que se passe-t-il après 1 tour (choc ou retour arrière?)...

Cordialement

[charlely-p]

Oui, je penserai à faire un epeulement, ce sera plus pratique en effet.

Tu connais un peu le domaine du découpage ? Je n'ai pas trop le temp de t'expliquer cela, je pointe dans 4 minutes ^^. Je rentrer plus en profondeurs pour t'expliquer le projet dans ses moindres détails dès que j'ai un moment ce week end, ou dans le pire des cas lundi.

En résumé très rapide : Mon systeme est un module vibrant, qui se monte entre le "nez du verin" et le "nez de l'étampe", ainsi, grace à cette vibration, on peut obtenir une meilleur qualitée sur la surface découpée, adns le cas de la découpe de l'acier en particulier. Cela rapelle un peu le principe de la perceuse à percussion, et au lieu de découper d'un coup, et de déchirer la matière d'un seul dans toute son épaisseur, on progresse petit à petit, et éite ainsi de déchirer ... C'est cette déchirure qui est à la cause d'un mauvais état de surface.

Ce systeme est utiliser après une passe d'ébauche, lors du repassage.

Je t'en dirai plus une autre fois, je te souhaite un très bon week end, ainsi qu'à toute l'équipe FS !

Cordialement,

Charlely.

[charlely-p]

Bonjour,

Je m'excuse pour mon dernier message, je n'avais pas eu le temps de le relire, et je m'aperçois maintenant qu'il y a des fautes affreuse ...

Je n'ai pas eu le temps ce week end finalement ...

Pour répondre au question que tu m'a poser plus précisément, je te décris le cyclez que va effectuer cet ensemble :
_ Tout d'abord, le piston se trouve en position haute, il n'est pas en contact avec la couronne rouge. ( celle étant composée de petits escalier, 80 marches au total, tout les 4° ... Toutes les surface sont de niveau, plus de pente )
_ Le piston entame sa descente, l'ensemble étant solidaire avec le nez de l'étampe, il est donc immobiliser ... La partie grise, directement visser sur le nez du vérin coulisse donc pour arriver en contact avec la couronne rouge.
_ Le piston arrive donc en appuie sur le palier le plus haut de la couronne, celle ci étant encore maintenue immobile par le moteur, le vérin continu sa descente.
_ L'outil se referme donc normalement. Une fois les perceurs de celui ci arriver à 1/2 ou 1 mm au dessus de la pièce qui doit être rectifiée, la couronne est entrainer en rotation par le moteur, via courroie.
_ A chaque marche passée, cela provoquera une vibration de quelque centièmes, qui permettra de faire une sorte de pause, puis de reprendre le travail juste après, cela dans le but de ne pas déchirer la matière. Une fois la pièce terminée, le vérin remonte, puis la couronne est ramener en position initiale par le moteur. ( Moteur pas à pas 1.8° 13 N.m )

Je met quelque pièces jointes qui pourraient aider à la bonne compréhension de mon système ...

Cordialement,

Charlely.

[mécano41]

Bonjour,

Merci pour ces informations.

Je ne connais pas ce sujet particulier donc je ne pourrai pas te renseigner plus mais un point cependant auquel il faudra faire attention :

- tu as des vibrations (escaliers de la came + moteur pas-à-pas). Il faudra consulter sérieusement le constructeur des roulements sur ce fait ; d'abord pour la tenue des roulements dans le temps mais également pour le risque de corrosion rapide (rouille de contact) pouvant survenir en présence de vibrations. Cherche à "Rouille de contact" sur Google (tu trouveras même un lien au site SKF pour un produit censé la combattre - publicité non payée! )

- il y a longtemps, j'ai eu à concevoir un proto. de vérin électrique à moteur pas à pas. Aux essais d'endurance, nous avons eu la surprise de trouver, après quelque temps, la valeur d'un gros dé à coudre de rouille sous le palier avant. Je n'ai malheureusement pas pu avoir d'autres renseignements par la suite mais je suppose que d'autres pièces tels les pignons du réducteur et le roulements devaient en avoir pris un coup également... d'où ma prudence ...

Cordialement

[charlely-p]

Bonjour,

Tu m'apprends encore quelque chose, je ne connaissait pas du tout la notion de rouille de contact. Tu a l'air d'avoir un niveau de connaissance et de culture générale incroyable, tu pense à pleins de problèmes que je n'aurais même pas imaginer ... Je t'en remercie.

Je suis tomber sur le lien SKF, je vai me renseigner un peu plus sur ce sujet, et je verrai si mes chefs pensent que cela risque de nuire au systeme dans le temps ( c'est en particulier la butée à aiguilles qui va en souffrir je pense ).

Bonne soirée à toi, encore une grand MERCI !

Cordialement,

Charlely.

[charlely-p]

Bonjour,

J'en suis à la mise en plan pour pouvoir envoyer ce projet à la fabrication ... Je me tourne vers vous encore une fois, j'ai fait quelque recherche pour le choix d'une courroie, mais je bute sur la dimension de celles ci :

Dans les catalogues, il donne la grande largeur du trapeze, et sa hauteur ... Moi il me faudrait egalement la petite largeur du trapeze, pour pouvoir donner une forme à la rainure qui va l'accueillir, ou alors l'angle du trapeze ...

Quelqun saurait il me dire où trouver ces dimensions ? Ou alors sur quoi se base t'on pour connaitre les dimensions de la rainure sur la poulie ?

Merci d'avance,

Charlely.

[el_bodeguero]

Bonjour,
les rainures ou plutot gorges sont standardisées.
Ci-joint le lien des catalogues Texrope, il y a tout dedans.
http://www.texrope.com/fr/downloads/default.aspx

[charlely-p]

C'est toujours le même problème, seul les dimensions que j'ai citer sont données, mais il en manque toujours une qui permet de définir completement la forme à réaliser ...

[el_bodeguero]

envoie moi ton mail par message privé, je t'envoie ca

[charlely-p]

Merci, j'ai pu y trouver ce qu'il me fallait. J'ai encore une question qui me turlupine :

J'ai vu que pour une courroie SPA par exemple, il y a un Ømini de poulie qui tourne autour des 70 mm, dans mon systeme, il m'aurait fallut d'un coté une poulie de Ø20, et de l'autre une de Ø100 ... Quel effet cela aura t il de ne pas respecter le Ømini ? Usure plus rapide de la courroie ?

Sinon, il me faudra monter un motoreducteur de 5, pour en sortie avoir une poulie de Ø100 aussi, et cela compliquerait vraiment les choses ...

[el_bodeguero]

ca ne fonctionnera pas.
C'est l'enroulement de ta courroie (et l'effort de tension) sur la poulie qui donne l'adhérence.
On en a parlé, il me semble, très récemment sur ce forum.
On ne parle même pas de la courroie qui à mon feeling ne supportera pas ce petit enroulement.
(La démonstration de l'entrainement par poulies/courroie est un cas d'école. (Bac+1 à mon époque). Je t'invite à trouver une de ces démos sur le net.)

[charlely-p]

Je suis actuellement en bac+2, et nous n'avons pas trop abordé le sujet ... Je pense que c'est surement du au fait que l'on trouve rarement de courroie dans les systemes microtechniques. Nous avons plutot l'habitude de travailler sur des engrenages. En tout cas merci pour ton aide, il ne me reste plus qu'à chercher une autre solution. Peut être vai je partir sur un entrainement pignon/chaine ...

Cordialement.

Charlely.