Brevet FR2365112A1 — publié le 19780414

L'invention se rapporte à un dispositif pour determiner la poussée axiale statique et/ou dynamique d'un palier fixe (pa Tter-lisse ou,palier à roulement) en utilisant des capteurs de mesure. Les procédés actuellement connus pour mesurer la poussée axiale d'un palier se divisent en deux groupes : 1- Procédés de mesure dans lesquels les capteurs. sont disposes sur l'arbre tournant. Ils exigent une extrémite d'arbre libre pour monter l'élément transmetteur de rotation. Ils sont le plus souvent tres limites en ce qui concerne le temps de fonctionnement et la vitesse de rotation maximale. Les signaux des capteurs se composent presque toujours d'un mélange concernant la poussée axiale, le couple et la flèche. Ces signaux doivent être sépares par des montages spé- ciaux ou par traitement d'exploitation. 2- Procédés de mesure dans lesquels un orcane-in- termédiaire élastique muni de capteurs est monté entre le corps extérieur du palier et la structure porteuse. L'élément de mesure est cons titué la plupart du temps par une pièce intermédiaire en forure de rondelle Belleville ou de bague ondulée. Pour effectuer une mesure de course, cet élément exige un déplacement axial détermine du corps de palier et prend une place relativement grande, de même que les rondelles de mesure existant sur le marché. Des phénomènes d'hystérésis nettemellt marques sont en gênera' associes au de.ace,nent du cv.ps du palier. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients des procédés connus et de permettre la détermination des poussées axiales avec des capteurs de mesure classiques, même dans des conditions de fonctionnement difficiles, telles que place restreinte, constructions de paliers spéciaux (paliers en forme de pot), vitesse de rotation ele uvée. La mesure doit être effectuée sans interposition d'organes auxiliaires. L'invention concerne à cet effet un dispositif du type ci-dessus, caractérisé en ce que la partie du palier fixe qui est immobile en cours de fonctionnement est affaiblie en un emplacement déterminé , la flèche axiale en cet emplacement, fleche qui est proportionnelle à la charge axiale, étant mesuree par des capteurs. Ainsi, une partie du palier peut céder en direction axiale sans que soient modifiees sensiblement les caracteristi- ques géométriques de marche du palier ou d'autres grandeurs relatives à ce palier. La flèche axiale ainsi produite dans la partie fixe du palier est, en outre, dans le cadre de l'invention, mesurée par des capteurs appropries, de préférence par des jauges extensométriques à bandes. Cette flèche est proportionnelle à la charge axiale et n'est affectée que par une hystérésis faible et négligeable. Suivant un autre mode de réalisation, on dispose les coapteurs, de préférence des jauges extensometriques à bandes, dans un montage en pont, les capteurs actifs étant disposés de manière à detecter dans des conditions particulièrement bonnes la flèche axiale dans la zone artificiellement affaiblie ou à proximité de cette zone. Dans le cadre de l'invention, les éléments de com- pensation doivent être placés en des emplacements qui, à l'exception de la flèche axiale, sont soumis à des conditions d'essai identiques à celles du côte actif. Le montage offre la possibilité de diviser le pont complet en deux demi-ponts. La valeur de mesure, proportionnelle à la fleche, est fractionnée, suivant des méthodes usuelles, en une fraction statique et une fraction dynamique, les valeurs de poussée axiale correspondantes etant associées à cette fraction dynamique à l'aide diun tableau d'étalonnage. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-apres et es dessins annexés représentant un exemple de realisation de l'invention, dessins dans lesquels - la Fig. 1 est une vue en élévation antérieure d'un palier à roulement construit en forme de cuvette, avec indications de l'emplacement des jauges extensométriques à bandes et de la position de l'évidement unilatéral pratiqué dans le cône porteur ; - la Fig. 2 est une vue dans le sens de la flé- che A de la Fig. 1, avec arrachement partiel, de la structure du palier à roulement ; - la Fig. 3 représente un montage en pont complet associé au palier à roulement suivant la Fig. 1 et la Fig. 2 ;; - la Fig. 4 est un diagramme représentant les variations de la déformation axiale de la bague ou chemin extérieur du palier dans le plan de fixation ; - la Fig. 5 est un diagramme représentant la relation linéaire qui existe entre la poussée axiale et la déformation ; - la Fig. 6 est un diagramme représentant les resul- tats du traitement d'exploitation et, dans le cas présent, notamment la famille de courbes croissant de façon faiblement parabolique avec la vitesse de rotation pour les différentes poussées axiales. La Fig. 1 et la Fig. 2 representent un exemple de réalisation de l'invention en se référant à un palier à roulement à billes à quatre points construit en forme de cuvette avec un diamètre extérieur de 150 mm environ et un diametre intérieur de 100 mm environ. Ce palier comporte une bague intérieure divisée 5 et un nombre pair d'éléments de roulement. Un évidement 7 est pratiqué par fraisage dans le cône porteur 6 du palier. Cet évidement 7 permet une déformation purement axiale de la bague extérieure 8, sans déplacement du palier. Dans le cas d'une fixation par la bride avec centrage de la charge axiale grâce à une machine d'essai des matériaux. la face frontale 9 de la bague extérieure 8 se déforme conformément à la représentation de la Fig. 4. Sur le diagramme de cette Fig. 4, on a reporté le déplacement de la bague extérieure vis- -vis de la face de fixation. Même pour une faible poussée axiale, on constate une protubérance A dans la zone affaiblie 7. Cette protubérance s'amplifie nettement lorsque I a charge axiale ou poussée axiale S augmente (B, C, X, E). Pour en deduire la déformation du cône porteur 6, il n'y a alors à considérer que la plus grande différence de hauteur sur la face frontale de la bague extérieure du palier et l'on constate, conformnient à la Fig. 5, que lion obtient suivant la ligne G une relation linéaire entre la poussée axiale et la déformation. On peut faire appel à cette relation pour mesurer la poussée axiale. La détermination des valeurs de mesure proprement dites est effectuee avec un pont complet à jauges extensom,étriques (Fig. 3). Les deux capteurs actifs 1 et 2 sont montés- sur la face frontale de la bague extérieure 8, suivant son diamètre moyen et en face du milieu de l'évidement fraisé 7 suivant le sens périphérique (Fig. 1). Les bandes de compensation 3 et 4 sont, en raison du nombre pair des éléments de roulement, collées directement en face des capteurs actifs 1 et 2. S'il y avait un nombre impair de billes, il y aurait lieu de les decaler de la moitié de l'intervalle existant entre les billes.C'est ainsi que l'on compense la dilatation radiale due à la force centrifuge èt au passage des éléments de roulement en rotation, ainsi que les actions de la température et le recouvrement de la bague exterieure due à la poussée axiale. Le montage de mesure peut être divisé en deux montages à demi-ponts indépendants. Les essais en marche, servant en même temps à l'etalonnage, sont effectues dans un banc d'essais de paliers à vitesse de rotation reglable. Un vérin pneumatique à sollicitation réglable permet de régler la poussée axiale à volonté. Les signaux électriques sont prélevés au troyen de la chaîne de mesure usuelle et stockés sur une bande magnétique. Les résultats du traitement d'exploitation sont représentés sur la Fig. 6. Le signal de mesure amplifie provenant du pont de mesure complet à jauges extensométriques à bandes correspond, pour les différentes poussées axiales (poussee axiale croissante S) à une famille de courbes sensiblement équidistantes K croissant de façon faiblement parabolique avec a vitesse de rotation. Les écarts vis-à-vis de la relation linéaire pourraient s'expliquer essentiellement par la variation des diametres effectifs de la piste de roulement dans cette structure de palier. Cette variation est provoquée par la force centrifuge due aux éléments de roulement R e v e n d i c a t i o n s : 1 / Dispositif de détermination de la poussée axiale statique et/ou dynamique d'un palier fixe (palier lisse ou à roulement) en utilisant des capteurs de mesure, caractérisé en ce que la partie (6) du palier fixe qui est immobile en cours de fonctionnement est affaiblie en un emplacement déterminé (7), la fleche axiale en cet emplacement, flèche qui est proportionnelle à la charge axiale, étant mesuree par des capteurs (1,2). 2 / Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs sont des jauges extensomètriques à bandes. 3 / Dispositif suivant la revendication 2, ca ractérisé en ce que les jauges extensqmetriques à bandes (1,2 / 3,4) sont disposées dans un montage en pont (pont complet ou demi-ponts), les capteurs actifs 1,2) jetant placés dans le sens périphérique sur la zone (7) ou la matière est affaiblie ou à proximité de cette zone, les organes de compensation (3,4) étant par contre disposés, également dans le sens périphérique, en des emplacements du palier fixe qui, à l'exception de la flèche axiale, sont soumis aux mêmes influences en cours de fonctionnement que les capteurs actifs.