FR2490298A1 - Dispositif support flottant pour supporter un arbre - Google Patents

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Abstract

INVENTION CONCERNANT DES PALIERS. DISPOSITIF SUPPORT FLOTTANT POUR SUPPORTER UN ARBRE, CONSTITUE PAR UN PALIER AXIALEMENT DEFORME, PAR EXEMPLE UN PALIER A ROULEAUX, AVEC UN PLATEAU-PALIER DISPOSE ENTRE SA BAGUE EXTERNE ET LE CARTER, QUI EST CONSTITUE, AU MOINS EN PARTIE, PAR DES ELEMENTS A PAROIS MINCES DIRIGEES DANS LE SENS RADIAL ET DANS LE SENS AXIAL. LESDITS ELEMENTS 9 ET 10 CONSTITUENT UNE MEMBRANE METALLIQUE 8 A SECTION TRANSVERSALE SENSIBLEMENT EN FORME DE U ET SONT LIBREMENT DISPOSES DANS L'ESPACE, LES EXTREMITES DE LADITE MEMBRANE 8 ETANT DIRECTEMENT OU INDIRECTEMENT FIXEES, L'UNE AU CARTER 5 ET L'AUTRE, A LA BAGUE EXTERNE 3. APPLICATION PAR EXEMPLE AU SUPPORT D'UN ARBRE D'UNE MACHINE A MEULER DE GRANDE PUISSANCE.

Description

La présente invention, concernant des paliers, est plus spécifiquement
relative à un dispositif support,
présentant un certain flottement, pour supporter un ar-
bre, qui est constitué par un palier axialement déformé, par exemple un palier à rouleaux, comportant un plateau- palier disposé entre sa bague externe et le carter, ce plateau-palier étant constitué au moins en partie par
des pièces à parois minces, dirigées radialement et axia-
lement. On peut trouver un tel dispositif support dans la publication de brevet allemand n0 21 55 048. Dans ce cas, le plateau-palier a une forme en S. De ce fait, si l'élasticité est accrue en ce qui concerne les chocs et les dilatations causées par des échauffements, la forme en S et les fentes ménagées dans la partie moyenne
du plateau-palier font que ce dernier est très déforma-
ble dans le sens radial. Cependant, une telle déforma-
bilité n'est pas admissible dans de nombreux cas d'uti-
lisation, comme par exemple-dans des supports d'arbres de moteurs, pour lesquels il faut un guidage précis de l'arbre. Un mode de réalisation tel que celui montré dans le modèle d'utilité allemand nO 69 38 461 sera en fait rigide dans le sens radial, et par contre aussi dans le sens axial, car le disque d'appui prévu comme plateau-palier présente, à cause de sa conformation plane, une caractéristique progressive. Mais cet état de choses fait que les dilatations thermiques apparaissant dans
de nombreux paliers d'arbre, sollicitent encore davanta-
ge les paliers déjà axialement déformés des deux côtés de l'arbre, ce qui entraIne une réduction de la durée de vie utile en particulier dans des dispositifs supports déjà fortement sollicités, par exemple pour des vitesses élevées. C'est pourquoi dans l'invention on s'est efforcé
d'arriver à améliorer encore un dispositif support d'ar-
bre, présentant un certain flottement, qui absorbe les dilatations de température et amortit les vibrations, par le fait qu'il sera rigide dans le sens radial et
mollement soutenu dans le sens axial, de façon à accroî-
tre la précision de guidage de l'arbre et la durée d'uti-
lisation du palier.
Ce résultat est atteint grâce au fait que les
éléments du plateau-palier constituent une membrane mé-
tallique à section transversale sensiblement en forme de
U et sont disposés librement dans l'espace, les extré-
mités de ladite membrane étant directement ou indirecte-
ment fixées, l'une au carter et l'autre, à la bague ex-
terne. Une telle forme et une telle disposition du
plateau-palier fournissent dans le sens radial un sou-
tien très rigide. Comme il s'agit d'éléments fermés de forme annulaire, les bras de la membrane en forme de U,
dirigés dans le sens axial, sont à peine élastiques.
Par contre cependant, comme il est très souhaitable dans
de nombreux cas d'utilisation, un décalage axial du pa-
lier flottant, résultant de la dilatation thermique,
est possible sans provoquer de ce fait une forte augmen-
tation de la sollicitation axiale. Ceci autorise d'avoir
une membrane à paroi mince et longue en section trans-
versale, en entraînant seulement un faible élargissement radial dans la région de la partie de fond de la membrane
en forme de U. ce qui est possible sans autre moyen par-
ticulier par suite de la disposition libre dans l'espace.
Au total on obtient une fixation optimale du palier flot-
tant par rapport au carter, ce qui procure un guidage
très précis de l'arbre et une durée de vie utile prolon-
gée aussi bien du palier flottant que du palier fixe.
Dans la publication de brevet allemand nO 16 25 537 on a représenté en fait un support incorporé de palier conformé de façon semblable, mais les décalages sont tellement faibles qu'on n'obtient pas en particulier de mou dans le sens axial. Egalement, les membranes en
matière semblable à du caoutchouc selon le modèle d'uti-
lité allemand nO 19 78 055 ne sont pas appropriées aux conditions ici posées. Elles sont en fait beaucoup trop élastiques aussi bien dans le sens axial que dans le
sens radial.
La jonction d'une pièce aux deux extrémités de la membrane sensiblement en forme de U. qui comporte
des portions de fixation épaisses, simplifie la fabri-
cation du plateau-palier et l'assemblage. Egalement, la conformation en méandre du plateau-palier procure une fabrication simple, en particulier en ce qui concerne la réalisation de surfaces de siège exactes lors de la
fixation. En outre, on obtient un faible encombrement.
Dans une forme évoluée de l'invention, la par-
tie de fixation entourant la bague externe est située en
face du carter, avec une fente interposée, remplie d'hui-
le. De ce fait, on obtient un amortissement hydraulique des oscillations, se réglant de lui-même, qui assure le fonctionnement axial sans vibration de la membrane du palier flottant, sans affecter la compensation de la
longueur axiale.
L'invention sera expliquée plus en détail par
la description ci-après d'un exemple de réalisation, donné
à titre non limitatif, avec référence à la figure unique du dessin, représentant la section transversale d'un
arbre de moteur d'une machine à meuler de grande puis-
sance, pour laquelle il est souhaitable d'avoir, comme dans de nombreux autres cas, un soutien exact de l'arbre
avec une grande durée d'utilisation.
L'axe du moteur est constitué par l'arbre 1 associé au support fixe 2 ainsi qu'au palier flottant 3, lesquels sont incorporés avec une disposition en X
sous forme de palier à billes à contacts avec inclinai-
son, sans parler du plateau-palier 4 et du carter 5.
Le plateau-palier 4 inclut les parties de fixation 6 et 7 sensiblement en forme de Z, ainsi que la membrane 8
en forme de U comportant un fond 9 et deux branches 10.
Pour des raisons diverses et bien connues les deux paliers 2 et 3 sont déjà déformés dans le sens axial -4 à l'état de repos. Si alors l'axe est mis en mouvement, l'arbre I s'échauffe particulièrement ici par suite de la circulation du courant dans les enroulements 11 du moteur électrique. Du côté du support fixe 2 on doit prévoir, pour réaliser un travail exact sur les pièces, -une fixation axiale précise. La dilatation thermique doit être alors compensée du côté du palier flottant 3. Ceci s'obtient grAce à la membrane 8, car celle-ci permet un déplacement axial à cause des parties minces et longues 9 et 10 sans queil se produise de ce fait des forces de réaction appréciables, qui solliciteraient
en fait les deux paliers 2 et 3 en plus de la sollici-
tation de déformation. Par contre, dans le sens radial le plateau-palier 4 est très rigide comme nécessaire parce qu'en dépit des parties minces 10 dirigées dans le sens axial on a une structure stable à cause de leur
conformation annulaire fermée.
Les parties de fixation 6 et 7 en forme de Z facilitent le montage de la membrane 8 sur le carter 5
et sur la bague externe 3' du palier 3 à billes à incli-
naison. Le plateau-palier 4, constitué par la membrane 8 et les parties de fixation 6 et 7, présente une forme en méandre. De ce fait, non seulement la fabrication
est facilitée et on obtient une réalisation peu encom-
brante, mais en cas d'échauffement de l'arbre 1 il se
produit également une transmission de la chaleur au tra-
vers du palier flottant 3 jusqu'à la partie de fixation
6, ce qui fait que cette dernière se dilate également.
Ce résultat entra-ne, aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial, une réduction des contraintes, avantageuse pour le palier flottant 3. Ce processus est favorisé par les longues parties 9 et 10 à parois minces
de la membrane 8, qui gênent l'écoulement de la chaleur.
La partie de fixation 6 entourant la bague externe 3' du palier flottant 3 présente en outre une surface 6', dirigée dans le sens radial, qui se trouve en regard d'une surface correspondante de la partie de carter 12, avec une fente intermédiaire 13. Dans cette
fente l'huile se rassemble en raison des forces capil-
laires et cette huile passe, sous la forme d'un brouil-
lard, par le canal 14 pour graisser le palier flottant 3 dans l'espace voisin 15. En cas de chocs axiaux l'huile doit être chassée dans la fente 13 et amortit ainsi le
mouvement axial de l'arbre.
L'invention couvre également un mode de réa-
lisation géométriquement inversé, dans lequel le plateau-
palier est disposé entre la bague interne et l'arbre.
Le résultat recherché est également atteint, avec la plupart des avantages. Au lieu de paliers à rouleaux, on
peut aussi employer des paliers à glissement qui suppor-
tent aussi bien des sollicitations radiales qu'axiales.
REVEIMICATIONS
1. Dispositif support flottant pour suppor-
ter un arbre, constitué par un palier axialement déformé, par exemple un palier à rouleaux, avec un plateau-palier disposé entre sa bague externe et le carter, qui est constitué, au moins en partie, par des éléments à parois minces dirigées dans le sens radial et dans le sens axial, ledit dispositif étant caractérisé en ce que lesdits éléments (9 et 10) constituent une membrane métallique (8) à section transversale sensiblement en forme de U
et sont librement disposés dans l'espace, les extrémi-
tés de ladite membrane (8) étant directement ou indirec-
tement fixées, l'une au carter (5) et l'autre, à la ba-
gue externe (3').
2. Dispositif support flottant selon la
revendication 1, caractérisé en ce que les deux extré-
mités de la membrane (8) sensiblement en forme de U sont reliées d'une pièce à des parties de fixation (6 et 7)
à section transversale épaisse.
3. Dispositif support flottant selon la re-
vendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la section
transversale partielle du plateau-palier (4) a sensible-
ment une forme en méandre.
4. Dispositif support flottant selon la re-
vendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la partie de fixation (6) entourant la bague externe (3') est disposée de façon qu'une surface radiale (6') de la partie de fixation se trouve en regard d'une surface correspondante d'une partie (12) du carter avec l'interposition d'une petite fente (13), de l'huile se trouvant entre les deux surfaces.
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