La conception de base des roulements lisses leur permet de supporter deux types de charges de base en même temps. Le mécanisme de roulement est étroitement lié aux propriétés physiques du film d’huile lubrifiante. Voici un aperçu de la manière dont ces deux charges sont prises en charge :
1. Charge radiale : force de support perpendiculaire à l'axe
Lorsque le col de l'arbre tourne, le lubrifiant est pressé dans un espace entre la coquille de roulement et le col de l'arbre, formant un film d'huile cinétique fluide. Le film d'huile produit une pression qui supporte le poids du col de l'arbre et les forces radiales externes (telles que l'engrènement des engrenages et la tension des courroies). Par exemple, dans un roulement de vilebrequin de moteur automobile, le film d'huile doit être capable de résister à l'impact explosif du mouvement descendant du piston tout en empêchant le col de l'arbre d'entrer en contact direct avec la coquille de roulement.
Principales caractéristiques :
Huile Épaisseur du film d'huile : La stabilité du film d'huile est contrôlée en ajustant le jeu entre le col de l'arbre et le coussinet (généralement 0,001 à 0,002 fois le diamètre de l'arbre).
Adaptation de l'excentricité : lorsque la charge radiale augmente, le col de l'essieu est légèrement dévié et l'épaisseur du film d'huile est automatiquement ajustée pour maintenir la lubrification. Élasticité du matériau : Les coussinets d'appui sont généralement constitués de métaux mous tels que l'alliage de régule, et dont la déformation élastique compense les erreurs de fabrication et évite les surcharges locales.
2. Charge axiale : poussée parallèle à l'arbre
Les paliers lisses peuvent résister aux forces axiales d'une butée ou d'un film d'huile d'extrémité. Ceci est généralement utilisé dans les applications où le déplacement axial doit être limité (par exemple compresseurs et turbines). Les patins de butée sont généralement conçus avec des rainures hélicoïdales ou des surfaces biseautées, et l'effet de pression dynamique de la rotation est utilisé pour former un film d'huile contre la poussée ou la tension axiale. Par exemple, les butées des arbres de propulsion marine doivent être capables de résister à l’énorme poussée axiale générée par l’hélice et d’empêcher l’arbre de bouger.
Principales caractéristiques :
Angle d'amortissement : la surface de contact entre le patin de poussée et l'épaulement de l'arbre est conçue selon un léger angle (généralement de 5 à 15 degrés) pour équilibrer la pression et les fuites du film d'huile.
Segment flottant : les grandes butées sont construites avec plusieurs coussins, dont chacun flotte indépendamment pour s'adapter à la dilatation thermique et aux fluctuations de charge.
Conception de refroidissement : la chaleur de friction générée par les charges axiales doit être dissipée par la circulation d'huile ou un système de refroidissement externe pour éviter la rupture du film d'huile. Effets synergiques de deux charges
Dans des conditions de fonctionnement réelles, les roulements lisses doivent souvent faire face simultanément à des charges radiales et axiales. Par exemple:
Transmission à engrenages hélicoïdaux : Les efforts d'engrènement des engrenages se décomposent en une composante radiale (portée par des roulements cylindriques) et une composante axiale (portée par des butées).
Turbine : le roulement combiné de la turbine à vapeur adopte une conception de poussée radiale intégrée-pour simplifier la structure et améliorer la fiabilité.
Propulsion de l'hélice : le roulement arrière doit résister à la fois à la charge radiale hydrodynamique et à la charge axiale de poussée de l'hélice. Adopter des roulements coniques pour réaliser une charge bidirectionnelle.