Solutions technologiques pour la réalisation des liaisons

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1 Éléments de dessin technique ( : Automne 2004) Solutions technologiques pour la réalisation des liaisons 1 2 Liaison glissière Hocine KEBIR Maître de Conférences à l UTC Poste : 7927 Hocine.kebir@utc.fr 1/44

2 Introduction Grignoteuse portative Objectifs Savoir lire un dessin d ensemble (comprendre le fonctionnement global) Savoir schématiser son mécanisme Schéma de principe d une grignoteuse portative M 2/44

3 Liaisons usuelles Encastrement Glissière Pivot Ponctuelle Hélicoïdale Liaisons Linéaire annulaire Pivot glissant Linéaire rectiligne Rotule Appui plan Rotule à doigt 3/44

4 Comment reconnaître une liaison? 1 2 Liaison glissière Une liaison entre deux solides est une relation de CONTACT entre deux solides Pas de contact Pas de liaisons Pour l encastrement Connaître les Solutions technologiques : Pour le guidage en translation Pour le guidage en rotation 4/44

5 Classification des liaisons Liaison complète Liaison partielle Liaison par adhérence Liaison par obstacle Liaison démontable Liaison non démontable Liaison directe Liaison indirecte 5/44

6 Liaison encastrement Vidéo Symbole Représentation plane Perspective 6/44

7 Solutions technologiques pour l encastrementl Par éléments filetés Par goupille Par adhérence Par collage Par dentelures Par soudage Encastrement Par rivetage Par clavetage Par emmanchement forcé 7/44

8 1 - Encastrement : par éléments filetés Par vis d assemblage Par goujons La pièce (3) seule possède un trou taraudé recevant la partie filetée de la vis. Les autres pièces possèdent un trou lisse Le goujon (3) est implanté dans la pièce (3) possédant un trou taraudé. Les autres pièces possèdent un trou lisse.l effort De serrageaxial nécessaire à la liaison fixe est réalisé par l écrou (4) Par boulons Par vis de pression Toutes les pièces à assembler possède un trou lisse. Le trou taraudé se trouve dans l écrou. L effort nécessaire à la liaison fixe est exercé par l extrémité de la vis 8/44

9 1 - Encastrement : par éléments filetés (problème du desserrage) Comment s opposer au desserrage des vis et des écrous soumis aux chocs, vibrations? Par adhérence Rondelle à dents (éventails) Rondelle élastique (Grower) Rondelle conique lisse (Belleville Contre-écrou Écrou autofreiné (Nylstop) Par obstacle Écrou à créneaux et goupille «V» Écrou à encoches et rondelle frein 9/44

10 1 - Encastrement : par éléments filetés (Problème du desserrage) Par adhérence Rondelle élastique (Grower) Par obstacle Écrou à encoches et rondelle frein Rondelle à dents (éventails) Écrou à créneaux et goupille «V» Contre-écrou Plaquettes, arrêtoirs à ailerons 10/44

11 2 - Encastrement : par goupille Cette solution est relativement simple, une «tige» vient arrêter la translation et La rotation par un positionnement radial sur la liaison pivot glissant. Cette solution permet de transmettre un couple et un effort axial moyens 11/44

12 2 - Encastrement : par goupille Types de goupilles Goupille cylindrique Goupille conique Goupille cannelée Goupille fendue Goupille élastique 12/44

13 3 - Encastrement : par adhérence Par déformation ou pincement La liaison est assurée par déformation d une des deux pièces à lier Par tampons tangents Le rapprochement des deux tampons assure le maintien en position des pièces à lier Exemple de la selle d un vélo Contre pointe d un tour Par coincement La conicité des pièces à lier est telle que l adhérence entre les matériaux maintient les pièces liées 13/44

14 4 - Encastrement : par emmanchement forcé Avant le montage, la cote effective de l arbre (d2) est légèrement supérieure à la cote effective de l alésage (d1). Conséquence Après montage L arbre est comprimé Le moyeu est étendu (dilaté) On oblige l arbre à pénétrer dans l alésage avec un maillet ou une presse Guides de perçage Coussinets 14/44

15 5 - Encastrement : par clavetage Un clavetage se réalise entre un arbre (1) et un moyeu (2) s assemblant Par l intermédiaire de formes cylindriques ou coniques. Clavette Rainure de clavette dans le moyeu Rainure de clavette dans l arbre Simples et relativement économiques, elles sont régulièrement utilisées. Le couple transmissible est plus élevé qu avec les goupilles, mais reste limité 15/44

16 5 - Encastrement : par clavetage La fonction de la clavette est d empêcher la rotation de l arbre par rapport au moyeu Pour réaliser l encastrement Clavetage libre Clavetage forcé + blocage de la translation 16/44

17 6 - Encastrement : par dentelures La liaison est réalisée par ajustement serré (sans jeu) ou par pincement Les dentelures permettant la transmission d un couple important Et aussi un positionnement angulaire des deux pièces 17/44

18 7 - Encastrement : par rivetage La liaison entre deux pièces minces (tôles) est réalisée par déformation de l extrémité d un rivet. 18/44

19 7 - Encastrement : par rivetage Types de rivets Rivets à tige perforée Rivets creux Rivets «LGC» Pour rivetage d éléments accessibles d un seul côté Rivets «RIVELON» 19/44

20 8 - Encastrement : par soudage Un assemblage soudé est constitué par la liaison permanente de plusieurs pièces maintenues entre elles par l un des procédés suivants : Soudage autogène Les pièces à souder perdent leurs contours primitifs par fusion, par écrasement, ou par diffusion Brasage Les pièces à assembler leurs contours primitifs. La liaison est obtenue par l intermédiaire d un métal d apport dont la température de fusion est inférieure à celle des pièces à souder. Remorque pour bateau 20/44

21 8 - Encastrement : par soudage (Représentation) Représentation simplifiée Représentation symbolique Symboles 21/44

22 9 - Encastrement : par collage Les assemblages collés réalisent une liaison encastrement d un ensemble de pièces en utilisant les qualités d adhérence de certaines matières synthétiques Collage de plaquettes de frein 22/44

23 Guidage en translation Vidéo Symbole Représentation plane Perspective 23/44

24 Solutions technologiques pour le guidage en translation Guidage à section cylindrique Guidage à section prismatique Guidage en translation (Liaison glissière) Guidage par éléments roulants Guidage par liaisons multiples 24/44

25 Guidage en translation Guidage à section cylindrique Les surfaces fonctionnelles du guidage en translation n assurent pas la liaison en rotation Nécessité d un obstacle. Section cylindrique Guidage à section prismatique Les surfaces fonctionnelles du guidage en translation assurent la liaison en rotation Section prismatique 25/44

26 Guidage en translation : Guidage à section cylindrique Ergot et rainure Vis de guidage et rainure 26/44

27 Guidage en translation : Guidage à section cylindrique Clavetage libre Arbre cannelé 27/44

28 Guidage en translation : Guidage à section prismatique La géométrie des surfaces de contact n est pas forcément rectangulaire. Elle peut prendre plusieurs formes. queue d aronde Section en T 28/44

29 Guidage en translation : Guidage à section prismatique Vidéo 29/44

30 Guidage en translation : Guidage par liaisons multiples La combinaison de certaines liaisons peut aboutir à la réalisation d une liaison glissière. Deux liaisons pivot glissant en parallèle n autorisent qu une translation 30/44

31 Guidage en translation : Guidage par liaisons multiples Vidéo 31/44

32 Guidage en translation : Éléments roulants Il existe une grande variété d éléments roulants standards permettant de réaliser une liaison glissière. Le coût de ces éléments limite leur utilisation aux cas pour lesquels le frottement doit être réduit et les efforts sont importants. Ces éléments admettent des vitesses importantes, un bon rendement et une grande précision. 32/44

33 Guidage en translation : Risque d arcd arc-boutement Le phénomène d arc-boutement se traduit par le basculement du coulisseau, entraînant une impossibilité de déplacement par rapport à la glissière (quelle que soit l intensité de l effort). Ce blocage peut provoquer la détérioration du coulisseau ou de la glissière. Pour éviter ce phénomène, il y a trois possibilités: Augmenter la longueur de guidage L ; Diminuer le facteur de frottement f (changer les matériaux en contact) ; Diminuer le jeu de guidage. 33/44

34 Guidage en rotation Vidéo Symbole Représentation plane Perspective 34/44

35 Solutions technologiques pour le guidage en rotation Contact direct Bagues de frottement Guidage en rotation (Liaison pivot) Guidage par roulements 35/44

36 Guidage en rotation : Contact direct Le guidage en rotation est obtenu par contact direct des surfaces cylindriques arbre/logement (figure 1). Des arrêts suppriment les degrés de liberté en translation. Avantages : coût peu élevé Inconvénients : Frottements Domaine d utilisation A cause des risques d échauffement, cette solution est à réserver aux domaines suivants : Faibles vitesses ; Efforts transmissibles peu élevés. 36/44

37 Guidage en rotation Bagues de frottement Le principe du contact direct est amélioré en interposant des bagues de frottement qui vont : Diminuer le coefficient de frottement ; Augmenter la durée de vie de l arbre et du logement ; Diminuer le bruit ; Reporter l usure sur les bagues. Les coussinets sont des bagues cylindriques en bronze ou en matière plastique, montées serrées dans l alésage. L arbre est monté glissant dans le coussinet. 37/44

38 Guidage en rotation : Les roulements En remplaçant le frottement de glissement par du frottement de roulement, on diminue la puissance absorbée. Le rendement du guidage en rotation est donc meilleur. On place alors des éléments de roulement (billes, rouleaux ou aiguilles) entre deux bagues. L une (la bague intérieure) est ajustée sur l arbre, l autre (la bague extérieure) est ajustée sur l alésage. 38/44

39 Guidage en rotation : Les roulements Exemple : touret à meuler 39/44

40 Guidage en rotation : Les roulements Exemple : touret à meuler Ensemble en rotation 40/44

41 Guidage en rotation : les roulements Type de roulement Type de roulement Représentation Normale Conventionnelle Aptitude à la charge Radiale Axiale Aptitude àla vitesse Remarques Utilisations Roulement àbilles àcontact radial Élevé Modéré Élevé Le plus utilisé. Très économique. Existe en plusieurs variantes (Étanche, avec rainure et segment d arrêt ) Roulement àune de billes àcontact oblique Élevé Élevé Modéré Les roulements à une rangée de billes doivent être montés par paire. Avec une rangée de billes, la charge ne peut être appliquée que d un côté. Roulement à deux rangées de billes àrotule Élevé Passable Modéré Il se monte par paire. Il est utilisé lorsque l alignement des paliers est difficile ou dans le cas d arbre de grande longueur pouvant fléchir sensiblement. 41/44

42 Guidage en rotation Type de roulement Représentation Normale Conventionnelle Aptitude à la charge Radiale Axiale Aptitude àla vitesse Remarques Utilisations Roulement à rouleaux cylindriques Très élevé Nul Élevé Il supporte des grandes charges radiales. Les bagues sont séparables, facilitant le montage. Roulement à rouleaux coniques Très élevé élevé Modéré Il se monte par paire et en opposition. Les bagues sont séparables, facilitant le montage. 42/44

43 Guidage en rotation : butée Les butées à billes ne sont pas conçues pour guider un arbre en rotation. Ce guidage en rotation doit être assuré par d autres types de roulements. Les butées à billes ne supportent que des charges axiales dans un seul sens, mais ces charges peuvent être très importantes : Les butées à simple effet ne supportent que des charges axiales dans un seul sens. Les butées à double effet sont conçues pour subir des charges axiales alternées. Elles conviennent particulièrement pour des arbres verticaux, fortement chargés axialement et tournant lentement 43/44

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