Exercice — remplacer deux coussinets usés : quatre décisions à chiffrer
Le guidage en rotation de l'arbre de sortie d'un réducteur est assuré aujourd'hui par deux coussinets en bronze, aux paliers A et B. L'usure impose de les remplacer par des roulements. Toutes les données utiles sont écrites ci-dessous : il n'y a aucun dessin à lire.
- Fréquence de rotation de l'arbre : N = 750 tours par minute. Le carter est fixe et les charges gardent une direction fixe dans l'espace.
- Une roue dentée conique est calée en bout d'arbre, en porte-à-faux, au-delà du palier A.
- Palier A : charge radiale Fr(A) = 2 400 N ; charge axiale Fa = 1 800 N — toute la charge axiale passe par A. Portée d'arbre Ø 30, alésage du carter Ø 62.
- Palier B : charge radiale Fr(B) = 900 N ; aucune charge axiale. Ce palier doit rester libre axialement.
- Extrait de catalogue, à utiliser tel quel : alésage d'une bague intérieure Ø 30 : 0 / −0,010 mm ; diamètre extérieur d'une bague extérieure Ø 62 : 0 / −0,013 mm.
- Ajustements disponibles : arbre Ø 30 k6 : +0,002 / +0,015 mm ; arbre Ø 30 g6 : −0,007 / −0,020 mm ; alésage Ø 62 H7 : 0 / +0,030 mm ; alésage Ø 62 P7 : −0,012 / −0,042 mm.
- Types au catalogue : billes à gorge profonde (BC) ; rouleaux cylindriques (NU), à bagues séparables, qui ne transmet aucun effort axial ; billes à contact oblique (BT), à poser par paire ; butée à billes, qui ne reprend qu'un effort axial.
- Lubrification : la graisse convient tant que N × dm ≤ 300 000 (N en tours par minute, dm en mm), avec dm = (d + D)/2.
- Pour chaque palier, calculer le quotient Fa/Fr et choisir le type de roulement. Justifier par la nature et la direction de la charge — non par le diamètre de la portée.
- Le catalogue distingue, pour une paire de roulements BT, le montage en O et le montage en X. Expliquer pourquoi cette question ne se pose ni pour un roulement NU ni pour une butée à billes.
- Dire laquelle des deux bagues tourne alors que la charge garde une direction fixe — c'est la bague dite tournante vis-à-vis de la charge —, puis choisir dans la liste ci-dessus l'ajustement de la portée d'arbre et celui de la portée d'alésage du palier A. Justifier chaque choix par le risque qu'il écarte.
- Calculer, au palier A et pour les ajustements retenus, le serrage minimal et le serrage maximal entre l'arbre et la bague intérieure, puis le jeu minimal et le jeu maximal entre la bague extérieure et l'alésage.
- Combien d'obstacles axiaux la bague tournante réclame-t-elle, et combien d'arrêts la bague fixe ? Proposer, pour le palier A, une combinaison d'éléments normalisés (épaulement d'arbre, entretoise, anneau élastique, écrou à encoches avec rondelle frein, épaulement d'alésage, couvercle) capable de faire passer les 1 800 N, et dire pourquoi l'anneau élastique seul n'est pas retenu du côté chargé.
- Calculer dm et le produit N × dm au palier A, conclure entre graisse et huile, puis nommer l'élément d'étanchéité à placer à la traversée du carter en précisant ce qu'il retient et ce qu'il interdit d'entrer.