Paliers, arbres, roulements, boîtards, ...

[jpzab]

Bonsoir,

Merci encore pour votre active participation et vos suggestions
Désolé, je viens de voir de nouveaux messages, pour l'instant je répond jusqu'au message 10

Voici quelques réponses à vos questions:

-Etik à raison, c'est une gorge torique. Je suis aussi d'accord avec lui, je ne comprend pas qu'on puisse se servir de ce chemin de roulement étant donné que ce chemin possède deux discontinuités à l'intersection des 2 supports de palier.
Cette gorge est relativement régulière mais elle ne semble pas usée par une bille , elle existait avant la rénovation j'en suis certain car la photo1a été prise au remontage.
Il existe des traces de frottement sur le coussinet bronze inférieur mais pas sur le supérieur et ceci est récent car ils sont neufs.N'y a t il pas un porte à faux de la butée sur le palier? La turbine a depuis fait quelques essais (une vingtaine d'heures de fonctionnement)
Comme je l'ai déjà dit, le mécanicien qui l'a remontée m'a dit "j'ai du égarer une bague" et il a réalisé une rondelle entretoise pour combler le vide.
La butée à billes que je viens de sortir n'est pas jolie, la cage des billes touche la rondelle d'appui de la butée sur le palier et la rondelle a été creusée par les billes, les cloisons entre les billes sont fracturées.
J'ai retiré une quantité de limaille de fer au fond du palier.
Je m'en suis aperçu au bruit, suite à un essai d'emballement (simulation d'une coupure réseau en pleine charge). L'emballement a duré 12 secondes.

-Concernant la remarque de Moulin.remy, Le gap n'est pas entre bronze et fonte mais entre fonte et fonte. Les 2 pièces fontes sont d'origine, seul le coussinet bronze a été changé; on peut d'ailleurs remarquer qu'un "2" est gravé sur les 2 pièces en fonte en regard pour éviter qu'il y ait inversion.Je ne pense pas que le problème soit là car c'est ainsi depuis 60 ans. Le coussinet bronze est à l'intérieur de cette pièce en fonte.
Pour l'instant j'ai mis une butée neuve sur l'ancien chemin de roulement comme vous le suggérez; mais j'ai des doutes, c'est pourquoi j'essaie de prendre des avis d'experts avant de remettre en route. Supposons que le palier et l'arbre ne soient pas parfaitement alignés, je risque de continuer à faire des copeaux.

-A propos de la lubrification, le palier était rempli d'huile; il y a un trou de communication dans le bas de la coque fonte entre le carter bronze et le carter butée. Je peux vous assurer que la butée baignait dans l'huile quand je l'ai démontée. Par contre, mon mécano avait bourré de la graisse dans la butée lors du remontage, j'en ai la preuve sur une photo; le mélange avec l'huile a t il fait bon ménage? Lors de mon récent démontage j'ai fait la vidange du palier, il y avait une quantité de boue noire dans le fond. Cette boue n'était elle pas la conséquence du mélange graise-huile? Y voyez vous des conséquences néfastes?

-Pour Etik concernant la photo du couvercle, je suis embêté car pour l'instant je n'ai pas démonté le palier mais seulement le carter de la butée. J'ai tellement galéré pour atteindre un alignement correct que je ne suis pas encore prêt dans la tête pour démonter tout, étant donné que tout le reste tourne correctement. De mémoire le couvercle ressemble tout a fait à la coque du fond sauf que le coussinet est en 2 parties et entre les 2 il y a la bague de remontée d'huile sur l'arbre. La bague tourne normalement, on peut l'observer par un trou supérieur du couvercle.

Je vous joint une photo du palier prise de l'arrière à gauche, elle est intéressante de renseignements que je viens de découvrir:
remarquez sur la photo 3 le bord de la gorge torique au coin gauche extérieur du support palier inférieur , il est très usé.
Regardez maintenant la photo 1 lors du remontage, on voit nettement que cette usure n'est pas récente car elle existait déjà.

photo 3.jpg

Voici aussi la photo que j'ai prise lors du démontage de la butée (photo 4) on remarque l'écrou fendu pour blocage, l'entretoise du mécano puis la rondelle de la butée.

photo 4.jpg

Jpzab

[PERRET]

Bonsoir ,

Refait au début des années 80 palier butée et arbre pour turbine Francis CEF (Constructions Électriques de France). Arbre horizontal Ø 75 mm.

Après étude de documentations, j'avais utilisé pour cela un seul roulement à rotule sur rouleaux avec manchon de serrage : Réf. : 2217CK + H317
Graissage à la graisse. Vitesse de rotation : environ 300 t/mn.
Installé également un compteur horaire dans l'armoire d'automatisme et, ayant revu l'installation par hasard une vingtaine d'années plus tard avec un ami, j'ai constaté que ce palier était toujours en bon état et que l'installation avait alors fonctionné 96.000 h
Le propriétaire étant décédé, l’installation était arrêtée depuis quelques années.

Prudent, avec peu d'expérience en mécanique, j'avais approvisionné un roulement de rechange. Il est toujours dans mon stock, quelque part, sur un rayonnage. . .

Sauf cas particuliers ou l'on est sûr que les alignements ne peuvent pas être modifiés, (exemple : moteur électrique), les butées doivent toujours être montés avec une rondelle-logement sphérique et les roulements, à billes ou à rouleaux, toujours à rotule. C'est le gage d'un bon fonctionnement et d'une longue durée vie si la graisse ou l'huile n'est pas polluée. Et surtout d'un montage sans soucis.

[CF21]

Si vous prenez contact en MP,je peux vous aider pour la détermination du montage et le dimensionnement (ce qui est plus délicat à calculer que le montage pour les simples montage
pour charges radiales)

Si on peut expliquer ce cas "pas à pas" de montage et dimensionnement dans la partie publique du forum, plutôt qu'en échange privé, ce sera mieux pour tout le monde. Le but est de partager au maximum les savoir-faire et connaissances!

[dB-)]

Bonjour,

la méthode de calcul est indiquée en page 678 du document SKF que j'ai mis en ligne quelques messages plus haut :

- vous devez connaitre l'effort axial et l'effort radial sur l'arbre, au niveau du palier en question
- mettons pour l'arbre de 55 ci-dessus un effort axial Fa = 500 daN = 5 kN (aspiration de la roue) et un effort radial Fr = 400 daN = 4 kN (traction de la courroie)
- soit un rapport Fa / Fr = 5 / 4 = 1.25
- la documentation SKF vous indique pour le palier SYNT55 une valeur "e" = 0.24
- le rapport Fa / Fr est donc dans ce cas précis supérieur (*) à "e"
- la charge dynamique équivalente "P" se calcule alors ainsi : P = 0.67 * Fr + Y2 * Fa (erreur dans le document SKF)
- la valeur Y2 du roulement considéré est de 4.2
- donc ici P = 0.67 * 4 + 4.2 * 5 = 24 kN
- le palier en question est prévu pour une charge dynamique "C" de 125 kN, on est donc "dans les clous", avec un facteur de sécurité d'environ 6

Remarque : avec un arbre de turbine, la charge axiale varie avec l'ouverture de la turbine, et peut même s'inverser lors de mouvements brutaux des directrices. Heureusement, la charge radiale est à peu près constante, et toujours dans la même direction, ce qui permet de maintenir les roulements toujours en pression (les roulements à rouleaux ont horreur de tourner sans charge, par exemple il est déconseillé d'utiliser un roulement à rouleaux sur l'arbre d'une génératrice si celle-ci est entrainée directement en bout d'arbre, via un accouplement élastique)

(*) si Fa / Fr <= "e" on prend la formule P = Fr + Y1 * Fa

En ce qui concerne la lubrification, les paliers de ce type que je connais tournent à la graisse : je parle uniquement de tailles d'arbre de 30 à 150 mm environ, et de vitesses de 50 à 500 tr/min environ. Il faut voir que de toutes façons, la graisse n'est qu'une forme figée de l'huile, pratique pour constituer des réserves ça et là, mais dès que ça tourne, il se produit des micro-échauffements locaux, et la graisse se transforme à ces endroits en huile.

dB-)

[dyhne]

bonjour,
desolé pour DB,mais les paliers SKF genre concentra,dans le sens axial ,sur les schémas de la page 16 du PDF,il n'y a pas de calage pour un déplacement axial, s'il peuvent reprendre des efforts axiaux de valeurs faibles et/ou occasionnels,ils ne sont absolument pas conçus pour des efforts importants du genre de la poussée axiale d'une turbine hydraulique (efforts assez importants ET permanents).
Le boitier du palier en lui-même n'est pas conçu ni calculé pour cet usage.
Pour la lubrification obligatoire à l'huile,posez la question aux ingénieurs de SKF ,ils pourront vous eclairer plus sur le sujet.Pour ceux qui ont essayé la graisse,tant mieux si cela a réussi ?
Salutations . Enhyd

[jpzab]

Bonjour à tous,

Je ne suis pas un expert en mécanique mais j’essaie de résumer, pour l’instant j’entrevois 2 solutions :

Solution 1 : Conservation du palier actuel
Faire ré-usiner le palier pour obtenir une surface d’appui plane pour la butée à billes.
Utiliser une butée avec une rondelle logement sphérique
Poser en interface entre la butée et le palier une contre plaque rondelle sphérique.
Ceci pour s’affranchir des petits défauts d’alignement qui pourraient subsister .

Solution2 : Utiliser un nouveau palier .
Il serait souhaitable :
- qu’il ait la fonction palier et butée intégrée
- Qu’il tolère un léger désalignement
Il me faut également un ordre de grandeur de coût
Ce type de palier nécessite t il un mécanicien expert pour la pose ?
Ce palier bout d’arbre est il compatible avec le palier lisse sur la turbine ?
Il faut en priorité voir la hauteur de ce nouveau palier pour qu’il puisse passer sur le massif en béton actuel.
Je vais sur le site demain, je prendrai les cotes.
Infos complémentaires pour le choix technique :
- La turbine est une DUMONT 10KW, 380 tr/mn, H chute 4.50m
- La transmission est du type poulie courroie (Courroie polyV tension 1400 N par brin)

Ai-je bien résumé la situation ?

jpzab

[Toubab]

Bonjour,

- donc ici P = 0.67 * 4 + 4.2 * 5 = 24 kN
- le palier en question est prévu pour une charge dynamique "C" de 125 kN, on est donc "dans les clous", avec un facteur de sécurité d'environ 6

tu ne fais pas une vérif en fatigue ?
en calculant (C/P)^n ?

le facteur de sécu que tu cites serait pour une vérif en statique mais dans ce cas c'est le C0 qu'il faut considérer et pas le C...

enfin tout cela est vrai pour les rlts à billes et à rouleaux standards, est-ce différent pour les roulements à rotule sur rouleau ??

[dB-)]

Bonsoir,

distinguer Co et C (ici une différence d'environ 9%) ne m'est pas venu à l'esprit, le départ était largement "pifométrique" mais cela eût été plus rigoureux !

Si on veut faire des calculs (mais c'est ici du remplacement, et non le dimensionnement d'un nouvel ensemble : tout est homogène, la turbine donne tels efforts, le constructeur a choisi un arbre de 55 (*), donc un palier de 55, et les fabricants de paliers conçoivent leurs matériels en conséquence. En plus je connais quantité d'arbres qui tournent fort bien comme ça depuis des années donc je ne calcule plus), on obtient cela, en suivant la méthode proposée par le constructeur :

a) la simulation de la turbine Francis de jpzab donne les résultats suivants

Francis jpzab a.pdf

Francis jpzab b.pdf

Francis jpzab c.pdf

Francis jpzab d.pdf

b) on observe sur les résultats un effort axial de 136 daN soit Fa = 1.36 kN

c) jpzab indique un effort radial d'environ 2 * 1 400 N soit Fr = 2.8 kN (je passe la distance poulie /paliers et les cosinus, parce que je n'ai pas tous les éléments de la transmission, et pas que ça à faire non plus ! )

d) soit Fa / Fr = 1.36 / 2.8 = 0.48 donc supérieur à e = 0.24

e) donc P = 0.67 * 2.8 + 4.2 * 1.36 = 7.6 kN

f) tenue en fatigue, formule simplifiée : durée de service nominale à 90% de fiabilité (en millions de tours) = L10 = (C/P)^(10/3) = (125 / 7.6)^(10/3) = 11 315 millions de tours

g) vitesse = 380 tr/mn donc on tient en fatigue 11 315 / 380 = 29.8 milions de minutes soit encore 496 000 heures ou 56 ans de marche continue, ce qui me semble suffisant.

La lubrification à la graisse est aussi préconisée par le constructeur, il y a sûrement des cas où l'huile est préférable, mais ici je ne pense pas.

Je suis d'accord avec dyhne, qui remarque que les paliers Concentra à semelle ne sont pas des paliers spécifiques pour charges axiales, mais dans cette application la charge est avant tout radiale, et je pense donc que ces paliers conviennent.

Palier SKF Concentra.jpg

(*) Remarque : le diamètre d'arbre de 55 mm semble un peu faible quand même, on voit plus souvent du 60, 65, 70 pour ces petites turbines. Ci-dessous un arbre neuf en étiré de 60 mm pour une petite Francis meccano-soudée

arbre pour petite turbine a.jpg

arbre pour petite turbine b.jpg

arbre pour petite turbine c.jpg

dB-)

[jpzab]

Merci à tous et particulièrement à dB-) pour ses calculs.

J'aurais du peut être vous donner les caractéristiques plus précises du constructeur, je ne pense pas que ça change beaucoup, mais je vous les donne quand même.

Turbine FRANCIS à axe horizontal en huche fonte de forme spirale de marque DUMONT
Type F.H.S.p 150-180
Construite pour travailler sous les caractéristiques suivantes:
Chute nette 4m50
débit 300 l/s
puissance 14,5 CV
Vitesse 380 t/mn
avec 2 paliers dont 1 de butée sur massif
vannage à directrices mobiles
poids 1600 kg

Tuyau d ’aspiration épaisseur 3mm ; longueur 1,25 m

Tuyau d ’amenée conique 550/450 de longueur 5,50 m, 275 kg

Poulie motrice (diamètre 630mm) en acier en 2 pièces clavetées sur l ’arbre moteur (diamètre 55mm)

longueur arbre 2000mm. La poulie motrice est clavetée entre les 2 paliers , et située à 300 mm du palier d'extrémité soit environ à 500mm du bout d'arbre

année 1954

Bonne fin de WE
Jpzab

[jpzab]

Bonsoir à tous,

Aujourd’hui j’étais au moulin, j’en ai profité pour approfondir l’origine du défaut.
La semaine dernière j’avais remplacé la butée à bille défectueuse. J’ai fait tourner la turbine pour identifier le processus de défaillance.

J’ai pu observer le mouvement de butée par l’orifice de remplissage d’huile situé à la verticale de la butée sur le cache supérieur du palier.

La rondelle de logement plane de la butée repose sur une surface qui n’est pas plane, le coussinet inférieur en bronze est légèrement débordant (défaut de fabrication de mon mécano) et met ainsi la rondelle en bascule. On remarque ainsi un mouvement oscillant de la rondelle plane à chaque tour de l’arbre. L’amplitude du mouvement est de l’ordre du millimètre , tantôt la butée vient en appui sur l’épaulement du palier , tantôt elle se met en position verticale en appui sur le coussinet inférieur et laisse entrevoir le gap d’un millimètre. Demain, je vais enfoncer un petit tournevis dans la fente qui se crée à chaque tour et ainsi faire un calage provisoire et observer les mouvements de la butée.

J’ai fait un schéma ci dessous pour concrétiser le mouvement. Je pense que le mouvement est initialisé par le léger désalignement qui doit exister.

oscillation butée.pdf

Si l’expérience est satisfaisante , je pourrais imaginer la correction suivante :
-Mise en place d’une rondelle interface entre le palier et la butée ; cette rondelle serait évidée au diamètre du coussinet bronze.
-remplacement de la butée à billes avec rondelle logement plane par une butée à rondelle de logement sphérique avec sa contre plaque sphérique de façon à accepter un défaut de désalignement .
Voir le schéma ci-dessous

correction palier.pdf

Qu’en pensez vous ?
Question subsidiaire : quel jeu faut il laisser au niveau de la butée ?

Merci pour votre aide

Jpzab