Apprentissage > Théorie > Coussinet > Niveau Expert Depuis les
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1. gt Apprentissage gt Th orie gt Coussinet gt Niveau Expert Depuis EA ann es 50 les moteurs sont quip s de coussinets Rem pla ant les bielles et paliers r gul s ces petits organes discrets apparaissent bien myst rieux aux yeux des n ophytes Myst rieux et inqui tants lorsqu on voque la hantise supr me le coulage de bielle qui vous laisse sur le bord de la route aussi penaud que d sempar Pour tout savoir sur cet l ment essentiel au bon fonctionnement d une m canique aussi sage soit elle nous avons fait appel Lionel Pellevoisin animateur de la soci t SAMR Op ration d mystification Texte Lionel Pellevoisin Photos SAMR et Gazoline sert le coussinet Pour faire simple il s interpose entre deux pi ces d acier tour nant l une autour de l autre ou l une dans l autre afin de r duire les frottements Dans la pratique c est un peu plus compliqu comme en t moigne sa composition Il est en effet constitu de deux demi coquilles identiques ou pas en acier sur lesquelles sont appos s des m taux antifriction Ces derniers qui s interposent au contact acier acier doivent r pondre de multiples exigences e bas coefficient de frotte ment pour limiter le d ga gement de chaleur et l usure dans les phases critiques d marrage vibration lubrifi cation d grad e e r sistance la compres sion car ils portent les charges statiques et dynamiques qui peu2. a fait mal et une rupture certaine e bonne usinabilit avec des tol rances dimensionnelles et g om triques flirtant avec le centi me de millim tre la capacit l usinage des mat riaux s lectionn s rev t toute son importance e bonne incrustabilit c est dire la capacit absorber les microscopiques particules m talliques dures pouvant polluer le lubrifiant Laiss es en suspension dans l huile en C est par laminage froid que sont obtenus ces coussinets alu alli s de l tain Celui ci est profond ment ray circulation elles pourraient endommager l arbre e bonne conformabilit savoir la capacit encaisser un d faut de lignage entre l arbre et son logement e enfin last but not least la r sistance au grippage c est dire l inaccointance m tallurgique des m taux en pr sence qui garantit qu en cas de p pin votre moteur n explose pas Cette qualit supr me interdit la soudure qui ne manquerait pas de se produire en cas de rupture de film d huile si les m taux y pr taient le flanc en fonc tion des conditions de pres Les autos du Chef sont assez coutumi res du coulage de bielle Ici lors du rallye Adriatica ce ne sont pas une mais trois bielles qui sont dans le sac Pas cause d un probl me de lubrification mais parce que le vilebrequin rectifi 0 50 n avait pas t durci en surface Depuis c est une pr caution que no
3. les coussi nets discr tes mais fondamen tales pour le bon fonctionne ment du moteur Embiellage Collector SAS propose sur son site un catalogue complet de coussinets pour v hicules anciens qui r pondent ce crit re de qualit On attachera ensuite une attention particu li re leur bon montage en v rifiant les jeux au plastigage les portances les lignages les serrages Enfin on surveillera la bonne lubrification car sans elle tout effort est vain De la m me mani re que du temps de l hippomobile ladage voulait que pas de pieds pas de cheval l ge du cheval vapeur nous sommes contraints de consta ter que pas de palier pas de moteur I
4. n Isaac Babbitt 1799 1862 contemporain de James Watt dont l obsession tait de dompter l nergie de la vapeur dans sa machine et qui a ouvert l re industrielle avec la contrainte de flabiliser les paliers Bien qu anciens les r gules n en sont pas moins actuels Aujourd hui principa lement base d tain ils recou vrent une tr s grande famille d alliages dont les qualit s sont recherch es pour les machines forte vitesse faible charge typiquement les turbines Ils ne sont donc pas adapt s aux moteurs thermiques r cents o les taux de compression et temp ratures atteints sont incompatibles avec leurs carac t ristiques Tr s pr sent sur les v hicules g s le r gule est l origine de l expression couler une bielle car son faible point de fusion 350 C fait collapser rapidement ses capacit s portantes d s que la temp rature monte Le moteur cogne le r gule fond et coule et l instant d apr s RPAE AU CUOTIDIEN LA VOITORE AUCIERRE Apprentissage gt Th orie El ments composant un coussinet le piston et sa bielle telles la com te et sa tra ne passent travers le capot dans un nuage de fum e Leffet est beaucoup moins romantique La r f rence est indiscutable ment le trim tal dont l av ne ment accompagn la mont e en puissance des moteurs ther miques et la g n ralisation de la turbocompression L on est sur du solide d
5. nditions de fonctionnement et l ge du capitaine est on capable de calculer un taux d usure ou de fatigue et une dur e de vie statistique mini male comme pour les roule ments billes par exemple Non Cest comme la fameuse dur e de refroidissement du canon a d pend Coussinets de paliers en haut et de bielles en bas en trim tal 96 M GAZOLINE BR JANVIER 2013 Calcul du d bit de fuite du palier Niveau Expert Le calcul du d bit de tuite du palier d bit mpretynsmeque eut teuit an bord de pahar uivani l quation de Sienpeaon Quf 2 inete yat Qui s ecrit encore en lanchon du champ dt Er RiON of Les paliers de votre moteur sont con us pour fonctionner en r gime hydrodynamique La dur e de vie th orique est infinie car il n y a pas d usure mais simplement laminage des mol cules du lubrifiant qui s in terpose au contact maneton t te de bielle Autrement dit a baigne dans l huile Le palier se comporte comme une pompe appelant le lubrifiant dont il a besoin pour autant qu il soit gav par barbo tage projection pompe afin de former le coussin qui va sinterposer entre l arbre et son logement On parle d hydro parce qu il faut un fluide visqueux ici il s agit de l huile mais a peut tre de l eau sur certains paliers de pompe ou de l air sur des turbines de dentiste ou disque dur d ordinateur Dynamique car ce film ne se constit
6. obles de la machine en g n ral le rotor vilebrequin dans un moteur thermique Mais en v rit leur tat est directement li la bonne lubrification du moteur Si le coussinet ne re oit pas d huile ou une huile d grad e quelle que soit sa qualit il se d t riore Et une fois qu il a commenc mieux vaut vite d poser le bas moteur et inspecter tout de fond en comble car les m canismes de d gradation des paliers peuvent tre fulgurants en effet des r gimes vibratoires anormaux une multiplication des touchettes microcontacts soie logement une surconta mination de l huile provoquent des l vations de temp ratures localis es au d but puis g n ralis es peu peu Le lubrifiant monte en temp rature et perd de sa viscosit les paisseurs minimales de film d huile diminuent et favorisent les touchettes ce stade deux sc narios peuvent se dessiner le premier heureusement le plus fr quent consiste en une autor gulation car la plus faible viscosit a augment le d bit de lubrifiant et vacu plus de calories du palier qui retrouve ainsi un quilibre de fonctionnement un seuil de temp rature stable le second conduit une divergence des temp ratures l nergie produite dans le palier n est plus suffisamment vacu e et entra ne un processus de d gradation fulgurante Quelle est la dur e de vie d un embiellage Connaissant les mat riaux les co
7. onc tionnement par rapport des hypoth ses pr cises et de v ri fier par exemple des paisseurs minimales de film d huile des temp ratures maximales des champs de pression et vitesse dans le film des d bits de lubri fiant des positions de l arbre dans son logement ils ne garantissent jamais contre une casse restant th oriques Dans la vraie vie la machine vibre le lubrifiant est contamin le moteur subit des changements Sch matiquement en diminuant le frottement on peut augmen ter la vitesse relative tout en r duisant les risques de cisaille ment Pour parler trivialement on ne lamine plus le m tal mais les mol cules de lubrifiant Traces d arrachement suite un d faut de lubrification de r gime violents il est arr t et d marr parfois apr s une longue p riode d inactivit ou chaud la temp rature ambiante peut descendre sous 10 C ou monter au dessus de 30 C la qualit de l essence peut varier le lubrifiant se d grader en se contaminant en s oxydant l empilage des cotes de l arbre du coussinet et de son logement conduit des carts non n gligeables de jeux le d faut de lignage de l arbre ou sa d formation statique ou et dynamique induisent des contraintes non pr vues Autant de param tres qui limi tent l int r t d un calcul th o rique pouss Il convient par contre de s as surer de la qualit de ces pi ces critiques que sont
8. u connu de la r f rence g n ralement en premi re monte chez tous les constructeurs jusque dans les ann es 90 Sa tenue est esti m e plus de 40 au dessus de son petit fr re aluminium Aujourd hui il est pris des moteurs sollicit s en comp tition Lantifriction est ici une base cuivre alli e de l tain et additionn e de plomb qui permet d obtenir le fameux m tal rouge Une troisi me couche de finition d o le nom trim tal vient am liorer son comportement au frottement ses capacit s d incrustabilit et de conformabilit La seule r serve est la compatibilit de l antagoniste en terme de duret les vilos mont s sur trim tallique doivent pr senter une duret sup rieure celle de ceux quip s en r gule Les ae sont aussi connus sous l appellation sot rique de sputter Ils sont r serv s aux moteurs des v hicules puis sants haut de gamme Ils sont obtenus par d p ts PVD Pres sure Vacuum Deposit op ra tion qui consiste bombarder de particules un m tal d apport sous vide qui vient sous l effet d un champ lectrique se d po ser en surface du coussinet Ils affichent d excellentes qualit s en conditions s v res d exploi tation mais sont on reux et consacr s aux grandes s ries Le coussinet le fusible du moteur Les coussinets sont des pi ces Cela signifie qu en cas de probl me elles se sacri fient pour prot ger les organes n
9. ue que gr ce au mouve ment l arr t il tend vers une paisseur nulle et dispara t C est le m me ph nom ne que l aquaplaning lorsque le pneu n arrive plus vacuer l eau avec la vitesse vous d collez du bitume et glissez sur l eau Le PNA EN PE se dimensionne et se calcule de plus en plus finement avec les progr s de la puis sance des ordinateurs Pour les physico matheux c est Osborne Reynolds 1842 1912 qui a mis en quations ces ph nom nes On lui doit notamment le nombre de Reynolds utilis en m canique des fluides et qui caract rise un coulement en particu lier la nature de son r gime laminaire transitoire turbu lent Pour prendre en compte l volution de la viscosit avec la temp rature le calcul est devenu thermo hydrody ka fi x3 lux Mdr Le de namique Les mat riaux se d formant sous charge il a fallu inclure cette notion mais parce que le lubrifiant sous forte pression n est plus newtonien Bref les raffi nements des calculs sont sans fin et occupent des quipes de chercheurs partout dans le monde parmi lesquels nous Fran ais sommes tr s forts Si le sujet vous passionne SAMR SAS aura plaisir vous propo ser des cours tr s pratiques sur ce th me mais ce n est pas certain que cela pr sente un r el int r t pour la bonne marche de votre ancienne Car si ces calculs permettent d ob tenir des param tres de f
10. us prenons sur chaque vilebrequin rectifi La hantise du voyageur au long cours le coulage de bielle On voit bien ici les traces d une attaque en r gle du rev tement tain plomb laissant appara tre le cuivrage sion et de temp rature tr s localis es Quand on a balay tous ces crit res et qu on y ajoute des contraintes conomiques et de proc d s industriels les candidats se font rares voire tr s rares Alors que rencontrez vous principalement sur Vos anciennes Les plus courants et les moins chers sont les alus ou plus pr cis ment les aluminiums de frottement qui sont alli s de l tain et pr sentent de Bloc de Simca Rush quip de ses coussinets c t palier et droite sur les chapeaux 95 M GAZOLINE BR JANVIER 2013 bonnes capacit s de frottement Leur faible poids contribue l all gement des quipages mobiles et le bas co t de Palu minium comparativement au m tal rouge explique leur prix plus avantageux Ils se sont d velopp s avec la technologie du colaminage froid et dotent la majorit des v hi cules d aujourd hui destin s un usage domestique peu sollicit Lalu de frottement n exige pas une grande duret de l antagoniste Les plus anciens et connus sont les r gules Il s agit d une famille d alliages gale ment appel e m tal blanc ou Babbitt chez les Anglo Saxons du nom de l inven teur am ricai
11. vent atteindre des valeurs tr s lev es e r sistance au fluage qui est la tendance la d forma tion plastique sous charge continue bien qu inf rieure la limite lastique e r sistance la fatigue qui n a rien Voir avec une quelconque fain antise du mat riau mais qui cr e des ruptures sous des sollicitations r p t es tr s inf rieures la r sistance la rupture dudit mat riau e bonne mouillabilit par les lubrifiants afin d assurer la formation rapide du film d huile en r gime hydrodyna mique et de garantir un fonc tionnement optimal en lubrifi cation mixte faible vitesse ou manque de lubrifiant e bonne tenue en temp ra ture les r sistances voqu es Dir question quoi Un palier avec son chapeau et le coussinet constitu de deux demi coquilles ci dessus ont une f cheuse tendance plus ou moins prononc e se d grader avec l l vation de la temp rature e duret compatible avec celle de l antagoniste la duret est souvent favorable au frottement mais son exc s reportera l usure sur l organe mobile le vilebrequin que l on veut justement prot ger e bonne conductivit ther mique si plus de 70 des calories sont vacu es par la circulation du lubrifiant une bonne partie l est par la conduction du b ti puis par rayonnement Un manque de conductivit thermique du mat riau antifriction condui rait un point chaud l o
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