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Les paliers sont des organes utilisés en construction mécanique pour supporter et guider, en rotation, des arbres de transmission.
Suivant l’usage désiré, ces paliers peuvent être :
Les paliers lisses sont classés suivant la direction de l’arbre et le sens de la charge auxquels ils sont soumis. Chaque type de palier peut se différencier par un type de lubrification particulier et adapté à l’emploi.
C’est le palier le plus simple qui peut être composé :
Ces paliers doivent assurer le maintien de l’arbre dans le sens axial et éviter tout déplacement de long de son axe. Le type de butée varie selon les efforts et les conditions de marche du système :
Ces paliers sont utilisés pour un guidage radial des arbres montés verticalement. Ils n’assurent pas le maintien dans le sens axial et demandent un système de graissage un peu plus élaboré que les paliers lisses traditionnels.
La crapaudine assure le maintien axial de l’arbre ou du pivot monté verticalement. Les crapaudines sont montées selon deux orientations :
Généralement la lubrification est assurée par bain d’huile, les coussinets sont en bronze autolubrifiants.
Les coussinets peuvent être d’une seule pièce ou en deux parties pour faciliter le montage. La matière employée est fonction de l’usage et du prix de revient.
Économiques, souvent utilisés, les coussinets sont des bagues cylindriques, de forme tubulaire, avec ou sans collerette, interposés entre un arbre et son logement pour faciliter le mouvement de rotation.
Construits à partir de matériaux présentant de bonnes qualités (bronze, étain, plomb, graphite, Téflon, PTFE, polyamide), ils peuvent, suivant les variantes, être utilisés à sec ou avec lubrification.
Il existe de nombreuses familles aux dimensions normalisées et de nombreux produits dérivés : rondelles, rotules, bandes de frottement, pièces sur mesure.
Une application bien connue et très répandue est l'utilisation du palier à bain d'huile des turbocompresseurs qui équipent nos véhicules et supportent des vitesses et des températures très élevées. Dans l'aéronautique, ces paliers sont utilisés pour les moteurs qui peuvent avoir plus de 100 paliers de tous types et dont l'énergie totale consommée par frottement est inférieure à 1 % de l'énergie des moteurs.
Dans les paliers à lubrification hydrostatique, la charge est transmise par un film lubrifiant maintenu sous pression par une pompe. Ce type de palier est utilisé lorsque la vitesse relative entre les surfaces n'est pas suffisante pour assurer une pression sustentatrice.
Les paliers sont réalisés en fonction du type de roulement employé : à billes, à rouleaux ou à aiguilles. Le montage des roulements dans les paliers demandait une précision d’alésage qui a fortement été diminuée par l’adoption des colles de scellement. Cette colle, après positionnement correct de l’arbre, maintient solidement (dans le sens radial) le roulement dans son logement.
Le maintien des roulements dans le sens axial peut être assuré par des collerettes vissées ou des anneaux élastiques. Tous ces montages dépendent de l’utilisation, des efforts et du coût de revient.
La forme du support dépend de la position de l’arbre par rapport aux éléments extérieurs sur lesquels il est fixé :
La lubrification ou le graissage dépend du mode de fonctionnement et du type de palier. Simple pour les paliers coussinets autolubrifiants ou plastiques, le graissage devient plus complexe pour la lubrification des coussinets de type régule où un échauffement anormal détruirait celui-ci (ce que par exemple, dans l’automobile, on appelle couler une bielle). Les paliers à roulements ordinaires demandent aussi un graissage étudié en fonction des vitesses de rotation et des charges supportées. Les roulements autolubrifiés (à vie) évitent, dans bien des cas, le recours à un graissage additionnel.
L’étanchéité aux poussières et aux fuites de lubrifiant est assurée par des joints mis de chaque côté des paliers. Les joints peuvent être montés sur l’arbre ou plus généralement sur les paliers dans des gorges alésées spécialement. Autrefois, ces joints étaient en feutre placés dans des gorges aux dimensions très précises, donc onéreuses à réaliser, de plus hors utilisation, ces joints séchaient et perdaient leur pouvoir d’étanchéité. Ces joints feutres furent remplacés par des joints et principalement par des joints à lèvre en matière synthétique. Le montage de ce matériau est plus aisé et moins coûteux depuis l’utilisation des colles de scellement qui réduit la tolérance de précision des alésages.