Qu'est-ce qu'une butée ? Support de charge axiale • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors. Qu'est-ce qu'une butée ? Support de charge axiale • Équilibreur portable, analyseur de vibrations " Balanset " pour l'équilibrage dynamique des concasseurs, ventilateurs, broyeurs, vis sans fin de moissonneuses-batteuses, arbres, centrifugeuses, turbines et de nombreux autres rotors.

Qu'est-ce qu'une butée ? Support de charge axiale

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Comprendre les paliers de butée

Définition : Qu'est-ce qu'une butée à billes ?

A palier de butée (également appelé roulement axial) est un roulement spécialisé conçu pour supporter des charges orientées parallèlement à l'axe de l'arbre (charges axiales ou charges de poussée) et pour contrôler la position axiale d'un rotor. Contrairement aux roulements radiaux qui supportent des charges perpendiculaires à l'arbre, les roulements de butée ont des surfaces de contact perpendiculaires à l'axe de l'arbre, ce qui leur permet de résister aux forces qui tentent de pousser l'arbre dans l'une ou l'autre direction axiale.

Les butées sont essentielles dans les machines soumises à des forces axiales, telles que les pompes, les compresseurs, les turbines, les arbres d'hélice et les équipements verticaux. Une défaillance ou une capacité insuffisante des butées entraîne une charge excessive. vibrations axiales, le jeu de l'extrémité de l'arbre et les dommages catastrophiques potentiels causés par le contact du rotor avec des composants fixes.

Types de butées

Roulements à billes à butée

1. Roulements à billes

  • Conception: Éléments à billes circulant entre des rondelles de butée plates ou rainurées
  • Capacité de charge: Modéré
  • La vitesse : Vitesses moyennes à élevées
  • Précision: Bonne précision de positionnement axial
  • Applications : Machines-outils, transmissions automobiles, charges de poussée modérées

2. Butées à rouleaux cylindriques

  • Conception: Rouleaux cylindriques entre rondelles de butée
  • Capacité de charge: Très élevé (contact linéaire vs. contact ponctuel)
  • La vitesse : Vitesses faibles à moyennes uniquement
  • Précision: Modéré
  • Applications : Machines lourdes, pompes verticales, crochets de grue

3. Roulements à rouleaux coniques

  • Conception: Un roulement simple supporte à la fois les charges radiales et axiales
  • Capacité de charge: Élevé pour les charges combinées
  • Réglable : Précharge réglable par espacement
  • Applications : Roues automobiles, boîtes de vitesses, situations de charge combinées

4. Roulements à billes à contact oblique

  • Conception: Contact à billes en angle, supporte les charges radiales et axiales
  • Configuration: Souvent utilisé par paires (dos à dos ou face à face)
  • La vitesse : Capacité à grande vitesse
  • Applications : Broches de machines-outils, pompes à grande vitesse

Paliers de butée à film fluide

1. Butées à patins inclinables

  • Conception: Plusieurs patins pivotants créant des coins d'huile
  • Capacité de charge: Très élevé (mégawatts dans de grandes turbines)
  • La vitesse : Illimité (utilisé à plus de 30 000 tr/min)
  • Amortissement: Excellent
  • Applications : Turbines à vapeur, turbines à gaz, gros compresseurs, générateurs

2. Paliers de butée à patins fixes (à portée conique)

  • Conception: Tampons stationnaires à surfaces coniques
  • Capacité de charge: Haut
  • Simplicité: Aucune pièce mobile
  • Applications : Pompes verticales, turbines hydrauliques

Sources de charges axiales

Dans les pompes et les compresseurs

  • Poussée hydraulique de la turbine : La différence de pression à travers la roue crée une force axiale nette
  • Ampleur: Peut représenter des milliers de livres, même dans des pompes de taille moyenne
  • Direction: Généralement vers le côté aspiration
  • Équilibre : Les trous d'équilibrage, les aubes arrière ou les roues opposées réduisent la poussée nette

Dans les turbines

  • Le flux de vapeur ou de gaz crée une pression axiale sur les lames
  • L'amplitude de la poussée augmente avec la puissance de sortie
  • Peut inverser la direction lors du démarrage ou des changements de charge
  • Les pistons factices ou pistons d'équilibrage contrecarrent la poussée

Dans les boîtes de vitesses

  • Les engrenages hélicoïdaux génèrent une poussée axiale (amplitude proportionnelle au couple transmis)
  • Les engrenages coniques créent des composants axiaux
  • La direction de la poussée dépend de l'aiguille de l'engrenage (direction de l'angle d'hélice)

Autres sources

  • Attraction magnétique : Dans les moteurs électriques, le déséquilibre magnétique crée des forces axiales
  • Hélices et ventilateurs : Poussée aérodynamique due à l'accélération du fluide
  • Transmissions par courroie : Les courroies coudées créent des composantes de force axiale
  • Désalignement : Le désalignement angulaire des accouplements génère des forces axiales oscillantes

Problèmes et diagnostic des paliers de butée

Pannes courantes

  • Surcharge: La poussée dépasse la capacité portante
  • Lubrification inadéquate : Débit d'huile ou de graisse insuffisant
  • Contamination: Particules endommageant les surfaces de poussée
  • Porter: Détérioration de la surface due à l'abrasion ou à la fatigue
  • Surchauffe: Frottement excessif ou refroidissement inadéquat

Symptômes de vibrations

  • Haut Vibration axiale: Indicateur principal de problèmes de palier de butée
  • Oscillation basse fréquence : Arbre flottant axialement
  • Impactant : Si les jeux sont excessifs, les impacts de l'arbre s'arrêtent
  • Mesures: Les sondes de proximité axiales ou les accéléromètres révèlent des symptômes

Autres indicateurs

  • Augmentation de la température : Le palier de butée chauffe
  • Bruit: Bruits inhabituels provenant de l'emplacement du palier de butée
  • Jeu axial : Mouvement mesurable de l'arbre dans la direction axiale
  • Qualité de l'huile : Particules métalliques dans le lubrifiant

Surveillance et maintenance

Paramètres de surveillance critiques

  • Vibration axiale : Mesure continue ou périodique
  • Position axiale : Sondes de proximité suivant la position de l'arbre
  • Température du palier de butée : Surveillance RTD ou thermocouple
  • Débit et pression d'huile : Pour paliers de butée à film fluide

Pratiques d'entretien

  • Vérifier la lubrification adéquate des paliers de butée
  • Vérifier les jeux axiaux lors des révisions
  • Inspecter les surfaces des paliers de butée pour détecter toute usure ou tout dommage
  • Mesurer les charges de poussée réelles si possible (jauges de contrainte, cellules de charge)
  • Données de tendance sur la température et les vibrations

Les butées, bien que souvent moins étudiées que les roulements radiaux, sont essentielles au contrôle de la position axiale et à la reprise des charges axiales dans les machines tournantes. Comprendre les types de butées, leurs sources de charge et leurs modes de défaillance permet un choix judicieux, une surveillance efficace et une maintenance rapide afin d'éviter les défaillances pouvant entraîner un contact rotor-stator catastrophique et la destruction des équipements.

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