Choix d'un roulement a billes

[julie3469]

Bonjour,

J'aurai aime vous exposer mon raisonnement dans le choix d'un roulement a billes afin de savoir s'il etait logique.
Apres avoir consulte les catalogues a la recherche d'un roulement a billes, j'ai constate qu'il me fallait derterminer C et C0. Et afin de pouvoir les calculer, il me fallait trouver dans un premier temps les forces radiales et axiales sur mon roulement.
J'ai a ma connaissance le diametre de mon arbre, et le couple applique.

J'ai mis un petit schema d'explication en PJ. Dans le cas 1, on peut dire que la force radiale Fr resulte principalement du poids de l'arbre/rotor et j'aurai calcule la force axiale Fa a partir de la formule C=F*r, en prenant C, couple et r= rayon de l'arbre, donc j'aurai obtenue la force exercee sur "le perimetre" de l'arbre.
Dans la plupart des cas, pour calculer C et C0, de nombreux sites expliquent que Fa peut être neglige, donc les calculs sont faits avec Fr pur.

Mon cas correspond au cas 2. Dans ce cas la, c'est maintenant Fa qui resulte du poids et Fr "du couple".
Mon probleme etant de savoir si on peut suivre le meme raisonnement, c'est-a-dire qu'apres le calcul de Fa et Fr comme explique precedemment, je me retrouve avec Fr negligeable. Est ce que je peux donc appliquer les memes formules que dans le cas 1 pour calculer C et C0 mais en "inversant" Fr et Fa dans les formules?

J'espere que j'ai reussi a expliquer assez clairement mon probleme.
Bonne journee a tous
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[cardan]

Bonjour,

Effectivement la détermination de C et Co vous permettra de choisir un roulements dans un catalogue. La première chose qu'il est souhaitable d'avoir c'est la durée de vie en heures souhaitée pour votre guidage (1000h, 5000h 20000h)
D'autres données à rechercher sont aussi la vitesse de rotation de l'arbre, la puissance transmise par celui etc etc.

Connaissant la puissance et la vitesse de rotation, vous pouvez en déduire le couple transmis puis après proposer une étude grâce au PFS de cet arbre en considérant qu'il tourne à vitesse constante et que finalement une étude avec le principe fondamental de la statique peut être proposée.

Avant d'utiliser le PFS il faudra bien entendu faire un bilan des actions mécaniques extérieures à cet arbre et donc concernant les roulements proposer une modélisation de chaque roulements. Conventionnellement dans le cadre d'une pré étude (notamment pour des roulements à billes rigides à une rangée .....de billes) on modélise chaque roulement par une liaison "rotule "ou linéaire annulaire suivant que le roulement reprend un effort axial ou pas.

Vous ne pouvez pas parler de Fa ou de Fr avant d'avoir fait une étude de statique, très souvent le poids de l'arbre est négligeable devant les actions de contact transmises.

Cordialement

[julie3469]

Merci beaucoup Cardan pour votre reponse,

La mienne a un peu tarde mais j'attendais d'avancer dans mes recherches.
J'ai en effet retrouve une discussion similaire a laquelle vous aviez repondu (novembre 2012), et dans laquelle vous fournissiez le site suivant:
http://barreau.matthieu.free.fr/cour...lements-3.html
Je me suis beaucoup inspiree de l'exemple donne sur cette page afin de comprendre.
Il me reste encore 2 questions concernant cet exemple:
- Que'est ce qui est modifie dans les calculs lorsqu'on a un arbre vertical?
- Je n'ai pas compris comment on calculait les valeurs de e, X et Y (je pensais que c'etait des caracteristiques propres au roulement donne par le fabricant, mais je m'ai pas trouve ces valeurs dans les catalogues)

De plus, je pensais n'utiliser qu'un roulement a 1 rangees de billes, mais vous avez bien explique lors de la discussion qu'il fallait utiliser 2 roulements a 1 rangees de billes, et 1 roulement a 2 rangees de billes. Je vais donc mediter sur ca.

Cordialement

[julie3469]

Peut être pour expliquer un peu plus mon systeme:
il y a une plaque horizontale a laquelle est fixee une tole en aluminum de forme cylindrique de 3m de haut sur 0,5m de rayon, et quelques mm d'epaisseur. Donc je ne pense pas pouvoir negliger le poids.
L'arbre est fixe a cette plaque en rotation, et est donc entraine d'un mouvement de rotation. Le roulement est utilise entre cet arbre et le bati.
Je ne vois pas vraiment comment mettre 2 roulements a billes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[julie3469]

Peut être pour expliquer un peu plus mon systeme:
il y a une plaque horizontale a laquelle est fixee une tole en aluminum de forme cylindrique de 3m de haut sur 0,5m de rayon, et quelques mm d'epaisseur. Donc je ne pense pas pouvoir negliger le poids.
L'arbre est fixe a cette plaque en rotation, et est donc entraine d'un mouvement de rotation. Le roulement est utilise entre cet arbre et le bati.
Je ne vois pas vraiment comment mettre 2 roulements a billes.

[julie3469]

Desole pour le doublons, petit probleme d'internet.

J'ai finalement trouve des "tables" pour calculer Y et e, donc de ce cote la, le probleme est resolu.

[Whisper_]

Bonjour,

tu t'embrouilles complètement, ton raisonnement n'est pas juste.

Avant toute chose, il faut un dessin ou un croquis de l'ensemble ou l'on voit ce qu'il y a à gauche et à droite de l'arbre (comment il est entraîné, ce qu'il entraîne et comment il est tenu) pour pouvoir déterminer les efforts qui lui sont appliqués.

[Zozo_MP]

@ Whisper

Pour info c'est un mat d'éolienne non haubané. Les deux roulements doivent être distants pour tenir compte du bras de levier dû à l'effort.

@julie
il faut que l'arbre fixe soit à l'intérieur de ton tube. De plus un roulement conique (a rouleau serait mieux) pour celui qui est le plus bas est nécessaire. c'est sur ce roulement que reposera ton tube. Ou alors un roulement combiné.

Il n'y a aucune difficulté pour ce type de montage.

Cordialement

[julie3469]

Je suis desolee par avance pour mes talents en dessin et encore plus pour mes talents en mecanique/conception

Voila le dessin que j'ai essaye de faire.
L'helice est une helice de turbine a vent, donc entrainee en rotation par le vent, ce qui explique que j'ai un peu de mal a determiner la valeur de la force radiale qui pourrait s'appliquer.
Je connais cependant la vitesse de rotation maximale que pourrait atteindre l'arbre, le couple et la puissance transmise.
Et l'autre force appliquee serait evidemment le poids.

[julie3469]

Re bonjour zozo,

Est ce que veux dire que l'arbre doit traverser le rotor/être present sur les 3m d'helice?
En tout cas c'est ce que j'aurais fais. Mais malheureusement je ne m'occupe pas de la conception de ce projet, et je pense que pour des questions de poids, il a ete decide que 2 arbres seraient fixes sur chacun des plateaux (cf en orange sur le schema)

Si je place un roulement a bille au niveau de l'arbre de sortie au dessous du rotor, et un autre sur l'arbre de sortie situe au dessus du rotor, est ce que cela serait suffisant?

Bonne journee

[Zozo_MP]

Bonjour julie

Tu dis verticale mais sur ton dessin on n'a l'impression que c'est parallèle au bati un peu comme si ton éolienne était fixée parallèle à un mur :


Non il suffit que l'arbre sois présent sur environ 600 mm. je te fais un crobard

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour julie

Voici le principe générale fait en 3/4 d'heure donc on peut mieux faire. J'ai choisi de ne pas couler quoi que ce soit dans le béton pour faciliter la mise en place et surtout la maintenance si l'on doit démonter une roulement.

Lecture de haut en bas

1° en violet le tube alu
2° en rouge l'axe tournant qui est fabriqué de trois pièces tournées et soudée pour donner cet aspect
3° Les roulement sont en bleu avec en haut un roulement à rouleau articulé de quelques degrès et en bas un roulement normal reprenant les efforts radiaux
4° le bâti en vert et en acier mécano-soudé fait de plusieurs pièces . C'est lui qui tient les roulements en bleu ainsi que tout l'ensemble au massif béton en orange) il a des goussets de renforcement sur les cotés. Hauteur 600 mm à vista de naze.
5° le massif béton
7° en marron les vis à cheville à expansion intégrés fixées dans le massif béton, (nombre à définir en fonction du cône d'arrachement du béton pour chaque vis) Ø 30 mm environ pour chaque vis.

Voilà à toi de faire le reste.

Cordialement

[cardan]

Bonjour,

L'intérêt avec le guidage en dessous c'est qu'il n'y a plus rien qui gêne le vent alors qu'avec un montage symétrique il y aura forcement des bras qui permettront de rigidifier la partie haute et la partie basse ce qui peut pénaliser l'action du vent en fonction de sa direction. (il y a un roulement de chaque coté) Un point qui a néanmoins son importante c'est la vitesse d'accrochage c'est à dire la vitesse du vent à partir de laquelle il y a un début de production (1 W par ex) donc si la solution retenue est de garder le guidage en bas avec des solutions à roulements coniques ou autres on peut pénaliser cette vitesse d'accrochage ce qui fait qu'avec de faibles vitesses de vent l'éolienne ne tournera pas.

Concernant les efforts radiaux ils sont dus exclusivement à la poussée du vent sur la turbine, mais aussi dans une moindre mesure aux défauts d'équilibrage de la turbine (mécano soudage etc) éventuellement au dispositif d'entrainement de la génératrice.

Ma question: Vous devez fabriquer une éolienne verticale....avec le lycée ?

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour cardan

Bien vu pour la vitesse d'accrochage je ne m'en était pas préoccupé, je dois dire répondant seulement à la demande de Julie.

Pour remplacer le conique on met un butée à bille et un roulement supplémentaire en bas pour les efforts axiaux. Cela revient presque au même du point de vue prix et à peine plus compliqué pour le montage.

Cordialement

[cardan]

Bonjour Zozo MP

Je trouve que les petits jeunes y zont plutôt bien de la chance d'avoir des champions du forum qui maitrisent les règles du dessin technique.....Plutôt rare de notre temps ! A bientôt

[julie3469]

Bonjour a tous les deux,

Et merci beaucoup pour vos reponses, et pour ton fantastique dessin ZozoMP.
Ce projet est effectue dans le cadre d'un stage pour mes etudes, et ce n'est qu'une petite partie, je vous rassure quand meme.

En tout cas merci encore.
Cordialement