Dispositif de lubrification d'une machine comportant au moins un palier L'invention concerne un dispositif de lubrifica tion d'une machine, comportant au moins un palier soumis à une charge variant cycliquement. De telles conditions existent dans les. paliers principaux et dans les paliers de tête de bielle des moteurs à combustion interne à mouvement alternatif et dans les compres- seurs, de même que dans des machines telles que des concasseurs de pierre, des presses, des machines à tamiser, etc.
L'usage qui a prévalu jusqu'ici est d'envoyer l'huile de lubrification aux paliers sous une pression sensiblement constante depuis un passage principal et, dans le cas des machines à vilebrequin et bielles de connexion, l'huile est normalement envoyée aux paliers, principaux et, de là, par des rainures et/ou des évidements dans les paliers et par des passages ménagés dans le vilebrequin à partir du tourillon principal, aux manetons. et ensuite aux paliers de têtes de bielles.
On a trouvé que lorsqu'il existe de grands chan gements de grandeur at/ou de vitesse angulaire rela tive de la charge appliquée à un palier, ce dernier doit recevoir l'huile à des vitesses variables selon la nature de la charge appliquée, et avec les dispositifs connus de lubrification, dans lesquels l'huile est sous une pression qui ne dépasse pas ordinairement 7 kg/ce, une quantité d'huile insuffisante est admise pour un fonctionnement efficace du palier pendant la période de charge maximum.
Il s'ensuit évidem ment que de l'air est aspiré dans le palier et que le film d'huile devient discontinu et incapable, sans imposer des contraintes sévères momentanées à la matière formant les paliers, de supporter les charges élevées qui sont imposées au palier.
Si, pour surmonter cet inconvénient, on augmente simplement la pression de l'huile, la vitesse de cir culation de cette huile et la puissance nécessaire pour entraîner la pompe à huile sont augmentées à des valeurs inacceptables.
En outre, dans une machine comprenant plusieurs paliers. soumis à de fortes charges cycliques, par exemple dans un moteur Diesel à plusieurs cylindres, la distribution de l'huile depuis le passage princi pal est déterminé non par les nécessités des paliers mais par des facteurs fortuits, et relativement peu importants, par exemple les différents jeux dans les tolérances de fabrication et d'assemblage, les.
étran glements dans les tuyaux, et l'action réciproque des demandes des divers paliers. Ainsi, un palier assem blé fortuitement avec un grand jeu tend à se refroidir plus qu'un palier assemblé fortuitement avec un faible jeu et, en même .temps, il reçoit plus d'huile que ce dernier, alors que le second requiert au moins autant d'huile que le premier si le danger de sur chauffe doit être éliminé.
L'invention. a pour but de fournir un dispositif de lubrification qui atténue au moins les inconvé nients indiqués ci-dessus.
Le dispositif de lubrification faisant l'objet de la présente invention, d'une machine comprenant au moins un palier soumis à une charge variant cycli quement, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de décharge pour envoyer au palier, au moins pendant une période déterminée du cycle de la charge, une quantité d'huile déterminée, c'est à-dire une masse ou un volume d'huile sensiblement indépendant des conditions de fonctionnement non commandées de la machine, c'est-à-dire des condi tions de fonctionnement qui peuvent changer sans intervention d'aucune commande,
et/ou indépendan tes des conditions de fonctionnement dont les chan gements ne sont pas utilisés pour commander ladite quantité d'huile. On a proposé de lubrifier deux surfaces de palier ayant un mouvement rotatif relatif autour d'un axe commun normal aux plans de ces surfaces, en envoyant de l'huile de manière continue dans au moins une rainure entre les surfaces, depuis une source d'huile sous pression, et aussi d'envoyer à ces surfaces, par une autre rainure et à des intervalles périodiques,
une impulsion d'huile en connectant une chambre d'emmagasinage alternativement à une source d'huile à haute pression et à ladite rainure, de manière que l'impulsion résulte de la dilatation de l'huile précédemment comprimée dans la chambre d'emmagasinage. Dans ce cas, les impulsions sont délivrées à des intervalles de temps qui sont déter minés par une soupape entraînée par courroie et, ainsi, les impulsions ne sont pas délivrées en des points quelconques du cycle de rotation des surfaces du palier. En outre, la valeur de chaque impulsion varie de manière indéterminée avec les variations de la pression d'huile qui existent entre les surfaces du palier à chaque instant et aussi avec les variations de température.
Avec le présent dispositif, les moyens pour envoyer une quantité déterminée d'huile peuvent être tels que le volume ou la masse de cette huile reste constant quels que soient les changements des condi tions de fonctionnement. Dans certains cas, toutefois, le volume ou la masse peut être changé automatique ment selon une loi déterminée en rapport avec les changements d'une ou de plusieurs conditions de fonctionnement.
Dans une forme d'exécution du dispositif la période de décharge de la quantité déterminée d'huile est de préférence déterminée de manière à com mencer à 900 de la rotation du tourillon dans le palier avant la réduction de la vitesse angulaire du vecteur représentant la charge dans le sens de rota tion du tourillon relativement au palier, et à se pour suivre jusqu'à ce que la vitesse angulaire du vecteur- charge dans ledit sens de rotation du tourillon com mence à s'élever ou jusqu'à l'établissement de la charge maximum.
L'établissement de cette charge maximum peut être défini comme l'instant auquel la charge s'élève aux 80 -% du maximum absolu.
Il faut noter que la. vitesse angulaire du vecteur- charge doit être traitée comme une quantité algébri que, positivement dans le sens de rotation du touril lon dans le palier, de sorte que l'expression réduc tion de la vitesse angulaire du vecteur charge com prend le cas d'une augmentation de la vitesse angu laire de ce vecteur dans le sens contraire au sens de rotation du tourillon dans le palier.
Dans le cas simple d'une réduction de la vitesse angulaire du vecteur charge relativement à la rota tion du tourillon dans le palier suivie d'une charge maximum, l'envoi de la quantité déterminée d'huile est réglé chronologiquement de manière à se pro duire dans une période qui ne dépasse pas 1800 de la rotation du tourillon relativement au palier avant l'établissement de la charge maximum.
Si, pendant le cycle de charge, il existe plus d'une période dans laquelle la vitesse angulaire du vecteur- charge est réduite notablement dans le sens de rota tion du tourillon dans le palier, plus d'une quantité déterminée d'huile est alors déchargée de manière à commencer peu avant chaque réduction de la vitesse angulaire et à se maintenir jusqu'à ce que cette vitesse dans le sens de rotation du tourillon commence à s'élever ou jusqu'à l'établissement de la charge maximum.
Toujours dans une forme d'exé cution particulière du dispositif, la décharge de la quantité déterminée d'huile est avantageusement réglée chronologiquement pour se produire dans une période ne dépassant pas 180 de la rotation du tourillon relativement au palier avant la charge maximum ou, si aucune charge maximum ne suit la réduction de la vitesse angulaire du vecteur-charge, cette décharge est réglée pour se produire dans une période se terminant par pas plus de 120 de la rotation du tourillon après l'établissement de la réduction de la vitesse angulaire du vecteur-charge dans le sens de rotation du tourillon dans le palier.
Si, pendant le cycle de charge, il ne se produit aucun changement ou qu'un changement très faible de la vitesse angulaire du vecteur-charge, la distri bution de l'huile est réglée de préférence de manière à se produire dans une période du cycle de charge ne dépassant pas 180,1 de la rotation du tourillon relativement au palier avant l'établissement de la charge maximum.
Il faut noter qu'on peut rencontrer des cas où, pendant le cycle de charge, la vitesse angulaire du tourillon relativement au palier varie cycliquement d'une amplitude suffisante pour qu'il en résulte une réduction de la vitesse angulaire du vecteur-charge relativement à la rotation du tourillon dans le palier, alors même que la vitesse angulaire absolue de vec- teur-charge, considérée comme une entité, ne donne aucune indication de la situation.
On peut calculer comme suit le volume V de la quantité d'huile distribuée V=b-d-c-e-k où<I>b</I> est la longueur du palier,<I>d</I> le diamètre de l'alé sage, c le jeu diamétral (différence entre le diamètre de l'alésage du palier et le diamètre du tourillon), e le rapport d'excentricité du tourillon dans le palier quand le fonctionnement se faix à la charge constante W définie plus bas, et k le facteur de durée éga lement défini ci-après.
Quand la durée de la réduction de la vitesse angulaire du vecteur-charge dans le sens de rotation du tourillon dans le palier s'étend sur a radians de la rotation angulaire du tourillon dans le palier et est suivie de la charge maximum, la valeur W de cette charge est utilisée dans le calcul du rapport d'excentricité e, et alors k doit être pris égal à 11a .
Quand la réduction de la vitesse angulaire du vecteur-charge n'est pas suivie d'une charge maxi mum significative, c'est-à-dire d'une charge supé rieure à la charge moyenne sur tout le cycle, il faut alors prendre pour W la charge moyenne sur le cycle pour le calcul de rapport d'excentricité e, et k doit être pris égal à
EMI0003.0001
Les valeurs de k peuvent être inférieures à
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tant que cette valeur permet d'atteindre des avan tages particuliers du dispositif envisagé.
En bref, la valeur de k ne doit pas être inférieure à
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S'il est difficile de déterminer e ou si une pre mière approximation est nécessaire pour une quantité déterminée d'huile unique par cycle, le volume de l'huile peut être calculé de manière à ne pas être inférieur à 0,4<I>- b - d - c .</I>
Pour calculer e, on peut utiliser le procédé de calcul décrit par Burke et Neale, A Method of Designing Plain Journal Bearings for Steady Loads , I. Mech. E. International Conférence on Lubrifica tion and Wear, Octobre 1957.
La quantité d'huile V est destinée principalement à produire les conditions nécessaires pendant la charge maximum, mais il peut être avantageux d7ali- menter l'huile: sous une pression de conduite nor male au palier à d'autres instants.
Le dispositif de lubrification peut alors compren dre des moyens pour distribuer l'huile au palier à une pression constante relativement basse pendant au moins une partie du reste du cycle.
Dans une forme d'exécution du dispositif de lubrification pour une machine présentant plusieurs paliers sujets à des charges qui varient cycliquement, et dans laquelle la charge maximum sur un palier est transmise à au moins un autre palier ou est notablement réfléchie sur ce palier, ces paliers doi vent être considérés et traités comme formant un groupe et le dispositif de lubrification peut être agencé pour décharger une quantité déterminée d'huile simultanément à tous les paliers d'un groupe,
ces quantités étant envoyées à des instants déter minés de manière à se présenter pendant la ou les périodes spécifiées du cycle relativement aux réduc tions de la vitesse angulaire du vecteur-charge dans le sens de rotation des arbres dans les paliers, parti culièrement avant l'établissement de la charge maxi mum sur chacun des paliers du groupe.
L'alimentation d'huile à chaque groupe peut être faite en série d'un palier au prochain, ou en parallèle.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution et des variantes du dis positif faisant l'objet de l'invention et des diagram mes explicatifs.
La fig. 1 est une vue d'un palier transparent. Les fig. <B>IA</B> à 1D sont des diagrammes explicatifs. La fig. 1E est un diagramme semblable à ceux des fig. 1A à 1D pour un cas théorique.
La fig. 2 est une coupe d'un moteur compre nant une forme d'exécution du dispositif.
La fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, d'organes représentés à la fig. 2.
La fig. 4 est une vue schématique d'un moteur comprenant une autre forme d'exécution du dispositif. La fig. 5 est une coupe, à plus grande échelle, selon V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe d'un moteur compre nant une nouvelle forme d'exécution du dispositif. La fig. 7 montre une variante de la forme d'exé cution représentée à la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe selon 8-8 de la fig. 7. La fig. 9 est une coupe d'un moteur compre nant une autre forme d'exécution du dispositif.
La fig. 10 est une coupe, à plus grande échelle, d'un ensemble d'organes représentés à la fig. 9.
Les fig. 11 à 14 sont d'autres diagrammes expli catifs.
La fig. 1 montre un palier transparent d'une machine utilisée pour la recherche dans le domaine de la lubrification. Un arbre 2 est monté pour tourner dans ce palier, une charge variant cycliquement étant appliquée à cet arbre. On voit que le film d'huile 3 est discontinu dans la zone 3A. Des essais entrepris avec ce palier ont montré que le film d'huile, dans la zone où il est discontinu, s'affaisse sous le choc lorsque la charge s'inverse rapidement, comme c'est le cas par exemple dans un palier de tête de bielle d'un moteur à combustion interne à mouvement alternatif, vers l'extrémité de la course de compres sion.
Les fig. 1A à 1D sont des diagrammes dérivant des données obtenues avec la machine mentionnée ci-dessus, montrant schématiquement comment, lors que la charge est appliquée dans la zone 3A de la fig. 1, les ligaments d'huile s'étalent et produisent des diagrammes de pression momentanée, dont les gradients dépassent considérablement ceux qui sont obtenus dans un filin continu tel que celui repré senté à la fig. 1E qui supporte la charge de manière satisfaisante.
Il ressort des fig. 1A, 1B et 1C, et de la fig. 1D qui montre la situation presque instan tanée juste avant que les cavités dans le film d'huile se soient affaissées, que les maxima de la pression de choc existent quand les divers fronts du film d'huile se rencontrent et sont amenés à une ïmmobi- lisation presque instantanée.
Comme indiqué plus haut, si pour surmonter cet inconvénient, la pression de l'huile envoyée dans le palier est simplement aug mentée au degré requis, la vitesse de circulation de l'huile et la puissance nécessaire pour entraîner la pompe sont augmentées toutes deux à des valeurs généralement inacceptables.
Les fig. 2 et 3 montrent un moteur à combustion interne à quatre cylindres qui comprend une culasse 4 contenant quatre cylindres 5 comportant chacun un piston 6 connecté par une bielle 7 comportant un palier de tête 8 à une extrémité de deux manetons 9 d'un vilebrequin 10 qui est supporté dans des paliers principaux 11 et 12 porté par la culasse, de la manière connue. La culasse est rigidement fixée à un carter 40 comportant une cuvette d'huile 41 à partir de laquelle, pendant le fonctionnement du moteur, l'huile de lubrification est prélevée pour être envoyée aux paliers.
Une pompe rotative 13 est montée dans la cuvette 14 et agencée pour aspirer l'huile continuellement et l'envoyer dans un passage de décharge 15 équipé d'une soupape d'échappement à ressort 16 à travers laquelle le surplus d'huile peut être renvoyé dans la cuvette et au moyen de laquelle une pression sensi blement constante peut être maintenue dans le pas sage de décharge 15, comme il est bien connu.
La pompe 13 est entraînée par une extrémité d'un arbre d'entraînement 17 dont l'autre extrémité est contenue dans une bâche 18 contenant quatre pompes à plongeur 19 du type à déplacement dont les plongeurs sont actionnés par des cames 20 sur un arbre à cames 21 entraîné, à une vitesse qui est la moitié de celle du vilebrequin, par le vilebrequin 10 et par une chaîne d'entraînement 22.
Le passage de décharge communique directement avec les passages d'entrée des pompes 19, tandis que les passages de décharge 23 de ces pompes sont agencés pour envoyer l'huile respectivement à des rainures circonférentielles dans les quatre paliers principaux 11 à partir desquels des rainures con duisent à un passage d'huile 23a pour l'envoi de l'huile au palier de tête 8 associé. Le palier prin cipal 12 est connecté par un passage d'huile 24 directement au passage de décharge 15. Dans une variante, une nouvelle pompe à plongeur 19 pour rait être utilisée pour le palier principal 12.
Chaque pompe 19 est agencée de la manière représentée à la fig. 3 et comprend une bâche agen cée pour former intérieurement un trou cylindrique 25 débouchant à son extrémité inférieure dans une chambre 26. Celle-ci communique à son extrémité opposée au trou 25 avec une lumière d'entrée 27 conduisant au passage de décharge 15 et avec le passage de décharge 23 de la pompe. La lumière d'entrée 27 est commandée par une soupape de retenue 28 à clapet dont la tige 29 est montée dans an guide et soumise à l'action d'un léger ressort 30 qui tend à toujours fermer la soupape.
Les caracté ristiques du ressort 30 sont telles qu'il ne peut pas maintenir fermée la soupape 28 contre la pression maintenue normalement dans le passage 15 par la pompe 13 et la soupape d'échappement 16, dans les conditions où la contre-pression dans la chambre 26 est basse.
Un plongeur, dont l'extrémité inférieure est mon tée pour se déplacer selon un mouvement alternatif dans le trou 25, comprend un piston 43 fixé rigi dement à une tête 44 montée pour glisser dans un guide 45, une clavette 46 coopérant avec la bâche empêchant la rotation de la tête 44. Le plongeur est sollicité par un ressort de compression 47 et porte un galet 30 destiné à coopérer avec la came 20 correspondante et maintenu en engagement avec cette came par le ressort 47.
La came 20 présente deux lobes, de sorte que le plongeur effectue deux alternances complètes pour chaque tour de l'arbre à came 21, c'est-à-dire pour chaque cycle de charge des paliers sur le vilebre- quin 10. La forme de la came 20 est en outre telle que le plongeur est obligé d'effectuer chaque course de décharge pendant une rotation angulaire de l'arbre à came qui est faible comparée à celle pendant laquelle le plongeur effectue sa course d' aspiration .
On voit que l'huile est envoyée de manière con tinue au palier principal 12 à la pression maintenue dans le passage 15 et que, pendant la course d'aspi ration de chaque pompe 19, cette huile est envoyée de même aux paliers principaux 11 à travers les soupapes d'entrée 28 et les passages 23. Ouand cependant un plongeur 43, 44, effectue sa course de décharge, l'augmentation de pression ainsi pro duite dans la chambre 26 entraîne la fermeture de la soupape d'entrée 28, de sorte qu'une quantité déter minée d'huile, d'un volume déterminé par le dia mètre et la course du plongeur 43, 44, est forcée à cette pression augmentée à travers le passage de décharge 23 de la pompe vers. le palier principal correspondant et le palier de tête de bielle.
La période pendant laquelle cette quantité d'huile est déchargée dans le dispositif de lubrification est déter minée selon l'information générale donnée plus haut. Ainsi, en supposant que le moteur fonctionne selon un cycle à quatre temps, chaque palier principal, qui peut être considéré comme fonctionnant selon un cycle à quatre temps, est soumis à une charge variant cycliquement et présentant deux maximums, à savoir un maximum principal qui se produit approximativement à la fin de la course de com pression et un maximum secondaire qui se produit approximativement à la fin de la course d'échappe ment.
Chaque came 20 est réglée relativement aux charges maximums sur le palier auquel la pompe associée envoie l'huile de manière que les courses de décharge du plongeur se produisent pendant les périodes représentées par une rotation non supé rieure à 180 du vilebrequin en avant des maximums, c'est-à-dire par exemple pendant environ une rota tion de 90 du vilebrequin quand les pistons effec tuent les parties intermédiaires de leurs courses de compression et d'échappement.
Dans l'installation représentée aux fig. 4 et 5, un palier principal 31 pour un vilebrequin 32 d'un moteur à combustion interne à quatre temps contient deux rainures d'huile arquées 33 et 34 qui commu niquent respectivement avec deux passages de décharge d'huile 35, 36 de pompes à plongeur à mouvement alternatif semblables aux pompes 19 et agencées pour recevoir de l'huile sous une pression sensiblement constante à partir d'un passage corres pondant au passage 15 de la fig. 2.
Les pompes de la fi-. 4 sont actionnées à une vitesse égale à la moitié de celle du vilebrequin par une transmission appropriée et de telle manière que lorsqu'une pompe décharge une quantité déterminée d'huile dans la rai nure 33 pendant une période qui précède immédiate ment l'établissement de la charge maximum à la fin de la course de compression, l'autre pompe décharge cette quantité d'huile dans la rainure 34 pendant une période qui précède immédiatement l'établissement de la charge maximum à la fin de la course d'échappement.
Un passage de transfert d'huile 37 est taillé dans le vilebrequin et conduit au tourillon 38 pour la lubrification du palier de tête. On voit que pendant chaque cycle de charge représenté par deux tours du vilebrequin, l'une des pompes 19 décharge une quantité d'huile à travers le passage 35, la rainure 33 et le passage 37 au palier de tête pendant la course de compression, tandis que l'autre pompe 19 décharge cette quantité d'huile à travers le passage 36 vers la rainure 34 pendant la course d'échap pement.
Comme mentionné précédemment, la meilleure période pour délivrer la quantité d'huile diffère lar gement pour des paliers qui présentent des diagram mes polaires de charge différents. Chaque cas doit être considéré en relation avec son diagramme polaire de charge et la période appropriée déterminée selon l'information générale donnée plus haut. En outre, on a trouvé expérimentalement que dans certains cas des tolérances doivent être admises pour tenir compte des retards dans le dispositif dus à la compression de l'huile et d'organes élastiques et/ou amortisseurs.
Par exemple, on a trouvé que par suite de ces fac teurs, pour des moteurs dont le vilebrequin tourne à des vitesses de l'ordre de 500 à 1000 tours/min., l'injection de ladite quantité déterminée d'huile doit commencer au niveau de la pompe avant le moment correct pour le palier, d'environ 20 à 401 de la cota tion, tandis que si la vitesse du vilebrequin du moteur est de l'ordre de 4000 à 5000 tours/min., l'injection de chaque quantité d'huile doit être en avance d'au moins 90 sur le moment correct théorique.
En outre, un intervalle de temps fini est nécessaire pour l'in jection de chaque quantité d'huile et il est important que cette quantité d'huile remplisse l'espace formant le jeu du palier avant que le palier et l'arbre pré sentent une accélération relative sous l'action de la charge maximum.
La fig. 6 montre un moteur à combustion interne semblable à celui représenté à la fig. 2, et les mêmes références sont utilisées dans les deux figures. Les quantités déterminées d'huile sont envoyées ici à dif férents groupes de paliers, par injection depuis un passage 15' d'alimentation d'huile à haute pression. L'huile est envoyée à ce passage depuis la cuvette 41 par la pompe à haute pression 13 du type à déplacement et à décharge continue, par exemple une pompe à engrenages, et l'huile est envoyée aux entrées de quatre soupapes de distribution 19' qui sont montées dans la bâche 18. Les soupapes 19' représentées sont rotatives, mais elles pourraient être d'un autre type.
Par pompe à déplacement et à décharge continue, on entend une pompe qui, à chaque cycle de fonc tionnement, par exemple pour chaque tour de sa pièce rotative principale, décharge un volume déter miné d'huile dans le passage 15'. Chaque soupape 19' est entraînée par une roue dentée hélicoïdale 100 à partir d'un arbre 21' entraîné à la même vitesse que le vilebrequin par une chaîne d'entraînement 22 et par le vilebrequin 10, et agencée pour commander la communication entre le passage 15' et le passage de décharge associé 23 conduisant au groupe de paliers correspondant.
Cha que soupape est réglée pour s'ouvrir à la période requise dans le cycle de charge du groupe de paliers associé pour permettre à l'huile de s'écouler depuis le passage 15' vers le groupe de paliers, et chaque passage de décharge comprend un étranglement 23'. Les étranglements 23' sont dimensionnés de manière à commander la fraction de la décharge totale de la pompe 13 qui est envoyée respectivement aux dif férents groupes de paliers et qui constitue ladite quantité déterminée d'huile.
Un accumulateur hydraulique 102 présentant une caractéristique de pression croissante est connecté au passage 15'. Cet accumulateur est d'un type connu et comprend un cylindre creux fermé qui contient une certaine quantité de gaz retenue par un dia gramme flexible 103 s'étendant entre les, parois inté rieures du cylindre, le cylindre communiquant à tra vers un conduit avec le passage 15'.
Une alimentation continue d'huile est assurée pour le palier principal 12 depuis une seconde pompe 13' entraînée par le moteur.
On voit que le débit -volumétrique de décharge de l'huile dans le passage 15' par la pompe 13 est proportionnel à la vitesse du moteur et qu'en con séquence, à part une légère différence momentanée qui peut se produire par suite de la présence de l'accumulateur 102 et du diaphragme 103 lors d'un changement de vitesse, la même quantité d'huile doit être envoyée aux paliers dans l'ensemble pour chaque cycle de fonctionnement du moteur, quelle que soit la vitesse de ce dernier.
Ainsi, après une très courte période de marche à une vitesse quelconque, la pres sion dans le passage d'alimentation doit être exacte ment celle nécessaire pour que la quantité d'huile envoyée aux groupes de paliers par cycle soit égale à la quantité d'huile envoyée à chaque cycle dans le passage d'alimentation par la pompe 13.
En même temps, la fraction du volume total d'huile déchargé par la pompe 13 qui est envoyée à chaque groupe de paliers est déterminée par les dimensions relatives des étranglements et par les durées d'ouverture des soupapes 19', tandis que la période du cycle de charge pendant laquelle une certaine quantité d'huile est envoyée à chaque groupe de paliers est déterminée par la chronologie des périodes d'ouverture des sou papes 19'.
On peut voir qu'en entraînant la pompe 13' à une vitesse telle qu'elle décharge un volume d'huile par cycle du moteur représentant la somme des volumes des quantités d'huile requises pour tous les groupes de paliers alimentés par les soupapes 19' et déterminés par le réglage de ces soupapes, et en donnant aux diamètres des étranglements 23' les dimensions voulues, on peut assurer l'envoi d'une telle quantité déterminée d'huile, du volume correct, à chaque groupe de paliers, à la période déterminée requise du cycle de charge de ce groupe.
Dans la variante représentée aux fig. 7 et 8, la construction et le fonctionnement sont en général semblables à ceux de la forme d'exécution précé dente (fig. 6), sauf que les quatre soupapes rota tives 19' sont remplacées par une seule soupape rotative de distribution 19" présentant une seule entrée 104 pour recevoir l'huile du passage 15'.
Un rotor de soupape 105, entraîné en rotation depuis l'arbre 21' à l'aide d'une seule roue dentée hélicoïdale <B>106,</B> est agencé pour distribuer l'huile depuis l'entrée 104 à chacune des quatre sorties du corps de sou pape, à tour de rôle, pour alimenter quatre groupes de paliers à travers des passages de décharge 23 associés, chaque passage de décharge, comme aupa ravant comprenant un étranglement 23' pour déter miner la proportion d'huile délivrée au groupe de paliers.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 9, chaque groupe de paliers est alimenté avec une quan tité déterminée d'huile à partir d'une unité à dépla cement<B>107.</B>
Dans cette construction, une pompe à huile 13A à basse pression est montée de manière à envoyer l'huile à un passage d'alimentation 13B à basse pression qui, entre autres fonctions, alimente le palier principal 12 et d'autres points où une alimentation d'huile en quantités non déterminées est nécessaire. Une seconde pompe -13C est également utilisée et agencée pour recevoir l'huile du passage 13B à basse pression et la décharger à haute pression dans un passage d'alimentation 13D à haute pression connecté aux entrées de quatre soupapes rotatives 108 dont les rotors 109 sont entraînés par le moteur, comme dans le cas. des soupapes 19' de la fi-. 6.
Le rotor de chaque soupape, cependant, est agencé de manière à assurer pendant une période déterminée au cours de chaque tour complet, l'écoulement de l'huile du passage à haute pression 13D dans le passage de décharge associé 23 et ensuite, pendant la période qui suit immédiatement la précédente et dite période de décharge , pour connecter le passage 23 à un tuyau d'échappement 111 débouchant dans la cuvette 41.
Chaque soupape 109 connecte le passage d'ali mentation 13D à haute pression à son passage de décharge 23 associé, pendant la période du cycle de charge du groupe de paliers associé au cours de laquelle une quantité déterminée d'huile est envoyée à un groupe de paliers. Dans cette construction cependant, l'huile provenant de l'alimentation à haute pression n'est pas envoyée directement au groupe de paliers, comme dans la forme d'exécution représentée aux fig. 6 et 7, mais elle est utilisée pour actionner l'unité de déplacement 107 associée à ce groupe.
Chaque unité de déplacement (fig. 10) comprend deux cylindres coaxiaux 108, 109 et un ensemble comprenant deux pistons 108A et 109A directement couplés l'un à l'autre. Le piston 108A est un piston de décharge d'huile tandis que le piston 109A est un piston de commande hydraulique grâce auquel le mouvement du piston 108A est effectué pour déchar ger la quantité déterminée d'huile. Une chambre de travail 108B d'un cylindre 108 est connectée au passage d'alimentation d'huile 13B à basse pression par une soupape de retenue 110 comportant un léger ressort, et elle est en communication continuelle avec un passage de décharge 108C conduisant au groupe de paliers correspondant.
Une chambre de travail 109B d'un cylindre 109' communique continuelle ment avec le passage 23 couplé à la soupape 109 correspondante. Le fonctionnement de chacune de ces unités est le suivant: pendant la période d'échap pement de chaque soupape, la chambre de travail 109B est ouverte dans la cuvette 41, et de l'huile provenant du passage 13B à basse pression passe à travers la soupape de retenue 110 dans la chambre de travail 108B pour forcer le piston vers la gauche (en regardant la fi-. 10) du cylindre 108.
Quand la soupape 109 passe dans la position permettant à l'huile à haute pression de s'écouler dans le passage de décharge 23, l'huile à haute pression entre dans la chambre 109B et force le piston 108A vers la droite de son cylindre, ce qui pompe une quantité déterminée d'huile à travers le passage de décharge 108C conduisant au groupe de paliers associé. En conséquence, le réglage horaire de la décharge de la quantité déterminée d'huile est déterminé par le réglage horaire des soupapes 109, mais le volume d'huile est déterminé par la course et le diamètre du piston 108A.
Le diagramme donné à la fig. 11 montre com ment le volume correct d'huile peut être déterminé. Ce diagramme donne le rapport d'excentricité en fonction du paramètre de charge modifié Z#' qui sera défini plus loin et qui est posté sur le diagramme selon une échelle logarithmique.
Le rapport d'excentricité peut être obtenu gra phiquement à partir du paramètre de charge modifié qui dérive de la charge maximum connue, de la vitesse du moteur, des dimensions du palier et de la viscosité de l'huile utilisée. Le calcul du rapport d'excentricité pour un palier particulier est donné ci-après, à titre d'exemple
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Le paramètre de charge modifié selon le procédé de Burke et Neale indiqué plus haut, est
EMI0007.0002
exprimé en cm, en kg, en tours/min. et en centipoises. Le diagramme de la fig. 11 donne pour le rapport d'excentricité e = 0,85.
Afin d'indiquer également comment le volume et la ou les périodes indiquées dans le cycle de charge pour l'injection de l'huile peuvent être déterminés, on se réfère maintenant aux fig. 12, 13 et 14 qui montrent des diagrammes polaires de charge types.
Le diagramme de la fig. 12 correspond au palier dont les caractéristiques ont été données ci-dessus et qui est un exemple d'un palier de tête de bielle dans un moteur Diesel à quatre temps, par exemple celui représenté aux fig. 1 et 2.
Les nombres 0, 1, 2, 3, ... 69, 70, 71 indiquent des points qui sont les extrémités de vecteurs qui représentent en grandeur et en direction le vecteur-charge (ou la pression dans une surface projetée) appliqué par le palier de tête au maneton, le nombre 0 correspondant au point mort supérieur au commencement de la course de puissance, tandis que les nombres suivants, dans l'ordre, se rapportent à chaque révolution subsé quente de 10 du vilebrequin, le cycle de charge occupant ainsi deux tours complets du vilebrequin.
On voit que la vitesse angulaire du vecteur-charge dans le sens de rotation de l'arbre commence à se réduire au point 66 et continue à diminuer jusqu'au point 70, soit pendant une rotation de 40 de l'arbre. On a : a = 40/57 = 0,7 radian.
La quantité d'huile préférée V est alors égale à b-d-c-e-k=10,2-15,2-0,02-0,85-0,84cms = 2,214 ce.
Il est nécessaire de prévoir l'usure du palier qui peut être représentée par le rapport direct du jeu après usure au jeu initial. Ce rapport varie d'un moteur à l'autre et avec les conditions de fonction nement. Il peut être augmenté de 50 à 100 % ou plus.
On voit à la fig. 12 que la période d'injection d'huile dans le palier doit commencer environ au point 63 et se terminer environ au point 70.
Bien que dans beaucoup de cas il ne soit pas important d'injecter une autre quantité déterminée d'huile pendant le cycle de charge représenté par la fig. 12, il peut être avantageux d'injecter un volume d'huile déterminé (qui est inférieur au volume de la quantité déterminée d'huile indiqué plus haut), entre les points 30 et 36, c'est-à-dire pendant la réduction de la vitesse angulaire du vecteur-charge dans le sens de rotation de l'arbre et avant la charge maximum secondaire au point 36. Pendant la période qui s'écoule du point 30 au point 36, le palier de tête résiste plus à l'injection d'huile que pendant la période comprise entre les points 63 et 70.
Comme l'huile est alimentée à ce palier en série avec le palier principal associé, le palier principal reçoit une alimentation d'huile plus importante pendant la période comprise entre les points 30 et 36.
On comprend que la forme des cames 20 peut être facilement modifiée pour assurer la décharge d'une ou de plusieurs quantités déterminées d'huile lors d'une ou plusieurs périodes dans le cycle de charge.
La fi-. 13 montre un diagramme polaire type dans lequel l'injection de deux quantités déterminées d'huile par cycle de charge peut être nécessaire par suite de la nature multilobée du diagramme polaire de charge pour un palier principal d'un moteur en V. Dans ce cas, les points 0 à 35 représentent cha cun une rotation de 20 du vilebrequin et il existe deux lobes saillants ou charges maximums aux points 5,5 et 19. Le lobe saillant au point 23,5 est une combinaison de la charge du gaz résiduel provenant du groupe de droite et de l'effet d'inertie provenant des deux groupes.
Dans ce cas, il est avantageux d'in jecter des quantités déterminées d'huile pendant les périodes comprises entre les. points 10 et 14 et depuis le point 33 jusqu'au point 1 en passant par 0.
La fig. 14 montre un autre type de diagramme polaire de charge dont les points correspondent à une rotation du vilebrequin de 0 à 7200. Un lobe saillant ou charge maximum se produit dans la zone comprise entre 405 et 430 , et dans ce cas la meil leure période d'injection de l'huile est comprise entre 340 et 390 . Pendant la seconde révolution du cycle de charge, l'huile sera injectée de 6801, à 60 en passant par 0, en anticipation de la charge soutenue qui se produit entre 120 et 2800 environ.
Dans tous. les cas, la meilleure période d'injec tion de l'huile peut être déterminée ou recherchée expérimentalement sur un modèle similaire dyna mique utilisant un palier transparent tournant à une vitesse relativement faible. L'observation visuelle directe du film d'huile à travers le palier transparent peut être avantageuse dans ce but, ou on peut faire un enregistrement cinématographique et l'étudier image par image.
Quand des paliers sont groupés, il est avantageux d'étudier leurs diagrammes. polaires séparément, pour en tirer les quantités et les, instants d'injection d'huile pour chaque palier du groupe et d'ajouter ces valeurs sur une base de temps afin de déterminer la forme de la came de la pompe à huile ou de l'orifice variable du distributeur pour le groupe selon le cas.
On peut remarquer que -pour obtenir les avan tages assurés par le dispositif décrit, il est essentiel de déterminer chronologiquement l'injection de la quantité déterminée d'huile pour chaque palier, de manière que l'espace de jeu qui est soumis à la charge maximum soit pratiquement rempli d'huile avant l'établissement de la charge maximum. Il n'est pas suffisant de simplement régler chronologiquement la décharge d'huile pour qu'elle coïncide avec l'ins tant de la charge maximum. Il est également impor tant que le volume de chaque quantité déterminée d'huile soit défini pour s'assurer que la quantité d'huile requise est injectée pour remplir l'espace de jeu.