Guidages - Guidages en rotation et en translation

Guidages en rotation et en translation

Guidages en rotation :

 

Lorsque deux pièces sont assemblées par une liaison partielle, l'une d'elles peut se déplacer par rapport à l'autre. Cette liberté qui peut être une possibilité de translation ou de rotation, ou même de translation et rotation combinée (mouvement hélicoïdal), doit être contrôlée, limitée et facilitée. 

L'opération qui résout ce problème est une fonction élémentaire appelée guidage.

Généralités :

Guider une pièce mobile en rotation pour lui permettre d’accomplir un mouvement circulaire dont la vitesse peut atteindre dans certains cas jusqu’à 12000 tours par minute, consiste à la maintenir dans un fourreau cylindrique fixe.

Généralement la pièce mobile est appelée arbre, le guide fixe porte le nom de support ou palier.

Parfois l’arbre est fixe et supporte des pièces mobiles autour de lui (essieu et roues, axe et poulie folle).

Pour assurer un guidage en correctement :

• L’arbre doit être soutenu en deux points éloignés par deux paliers ou deux roulements ;
• Chaque palier, solidement ancré sur un massif fixe, doit absorber les charges supportées par l’arbre perpendiculairement à son axe (poids propre de l’arbre et des organes qui sont montés sur lui, traction des courroies, poussée des engrenages). Leur résultante est la charge dite radiale ;
• Le support peut également avoir à absorber une poussée de l'arbre parallèle à son axe (poussée axiale). Il constitue alors une butée qui s'oppose au déplacement en translation de l'arbre ;
• Il faut répartir la charge de l'arbre sur une surface assez grande pour diminuer la pression unitaire qui gêne le graissage;
• Enfin, il convient de choisir des matériaux, pour le coussinet du support, à coefficient de frottement faible, fonte ou bronze.

 

Formes fonctionnelles assurant la liaison en translation et une liberté en rotation :

La surface de contact est toujours un cylindre et la forme de l’arrêt de translation dépend de l'importance de l'effort axial.

• Effort axial nul: Emploi de la bague et du tourillon : faible vitesse, forte charge radiale ;

ü  Du roulement à billes: grande vitesse, charge moyenne ou faible ;

ü  Du roulement à rouleaux: forte charge, vitesse moyenne ;

ü  Du roulement à aiguille: petits diamètres, efforts modérés.

• Effort axial horizontalement moyen: Emploi de la bague d'arrêt, vitesse faible ; 

ü  De la butée à collerette, vitesse moyenne ;

ü  De la butée à billes, vitesse grande ; 

ü  De la butée double, efforts alternés.

        

• Effort axial vertical important: Emploi du pivot à grain en acier dur, vitesse faible ;

 

ü  De la butée à billes: vitesse moyenne.

                           

                                    

• Effort axial et radial importants: Emploi de butée et de roulement combinés.

ü  Emploi du roulement à rouleaux coniques, de la butée à rotule à rouleaux.

 

Guidages en translation :

Lorsque deux pièces sont assemblées par une liaison partielle, l'une d'elles peut se déplacer par rapport à l'autre. Cette liberté qui peut être une possibilité de translation ou de rotation, ou même de translation et rotation combinée (mouvement hélicoïdal), doit être contrôlée, limitée et facilitée.

Généralités :

 Guider une pièce mobile en translation, pour lui permettre d'accomplir un mouvement rectiligne déterminé est limité consiste à la maintenir dans une glissière rectiligne fixe.

La pièce mobile et en général un organe de machine : coulisseau, traînard, chariot, porte outil, de qui l'on peut exiger un travail précis.

La glissière est un support ou bâti qui, pour absorber les vibrations, doit être de préférence lourd et massif.

Pour assurer correctement le guidage, il faut :

• Obtenir si possible un appui total et continu ;
• Envelopper suffisamment le coulisseau par la glissière de façon à le protéger des efforts qui auraient tendance à le faire dévier de sa trajectoire ;
• Répartir la charge de la pièce mobile sur une grande surface pour diminuer la pression unitaire afin de faciliter le graissage et de réduire l'usure ;
• Employer des matériaux à coefficient de frottement faible ;
• Prévoir un dispositif de rattrapage du jeu dû à l'usure ;
• Etudier les formes des surfaces usinables facilement.

Formes fonctionnelles assurant la liaison en rotation et une liberté en translation :

Le choix des formes fonctionnelles dépend de la direction de la résultante des efforts appliqués au coulisseau et de l'importance du couple de rotation à vaincre.

·     Les efforts sont faibles: le guidage est discontinu, l'arrêt en rotation est obtenu suivant l'importance du couple :

 

ü  Par une forme polygonale ;                       

ü  Par une vis à téton ou un ergot ;   

ü  Par un clavetage libre, clavette fixée de préférence ;

ü  Par une plaquette en bout.

Ces dispositifs sont ajustés libres ou H7 g7 suivant la variation maximum en rotation admise ;

·     Les efforts sont importants: le guidage est continu le long de la surface d'appui, les déformations sont réduites :

ü  L’effort résultant est parallèle au plan de translation: forme rectangulaire ;

ü  L'effort résultant est oblique au plan de translation: queue d'aronde, cylindres,  vés, tés ;

ü  L'effort résultant a tendance à appliquer le coulisseau sur la glissière: rainures en vés, en trapèze.

 Avec une seule rainure, l’usure inégale fait incliner le plateau.

Dispositifs de rattrapage de jeu :

Ils permettent de régler la qualité de l'ajustement qui doit être glissant sans jeu et sans forcer, et également de rattraper l'usure au bout d'un certain temps de fonctionnement :

• Emploi de cales de formes maintenues pour s’opposer aux efforts qui les sollicitent ;

ü  Poussées par vis à téton ;

ü  Déplacées et réglées par vis d'assemblage.

• Rattrapage automatique par rainures en vé.

Matériaux employés :

La glissière, pièce stable par excellence, se fait en fonte, qui a de plus  un excellent coefficient de frottement. L'emploi de fontes aciérées, de fonte au Ni-Cr, est recommandé lorsqu'il y a chocs et usure importants. On peut également rapporter des couloirs ou barrettes de frottement en acier trempé nitruré et rectifié.

Le coulisseau, pièce mobile, légère, sollicitée par des efforts variés, se fait de préférence en acier.

Dispositifs de graissage :

 

Déplacements peu fréquents: apport local de lubrifiant par alimentation discontinue, à la main.

Déplacements nombreux et rapides (machines-outils), emploi de galets graisseurs, ou alimentation continue par gravité.