Brevet FR2530811A1 — publié le 19840127

La présente invention concerne un procédé et un dispositif correspondant pour mesurer la contrainte de tension de réaction dans des joints rivés, en particulier dans des-joints rivés de cages de roulements à rouleaux cylindriques de grandes dimensions utilisés dans des véhicules de chemin de fer. Dans les roulements à rouleaux cylindriques de grandes dimensions, on utilise largement, pour la cage de guidage des rouleaux, une configuration dans laquelle la jonction est établie par rivetage d'une bague de section droite rectangulaire, appelée une rondelle, sur une autre bague, appelée une "bague à tenons1,, qui est reliée rigide ment'à autant de tenons. qu il existe de rouleaux entre lesquels les tenons sont interposés. On obtient ainsi une pièce cylindrique épaisse qui comporte des ouvertures dans lesquelles les rouleaux peuvent tourner librement. Dans les réalisations anciennes, la robustesse et par conséquent la durée de service de la cage n'était pas affectée par les contraintes qui résultent des vitesses élevées de rotation et palier atteint la fin de sa durée de service en résultat de l'usure de l'acier dont ses parties sont constituées. En fait, les matériaux et l'usinage n'avaient pas atteint par le passé une qualite aussi grande et des degrés de conception aussi élevés qu'à l'heure actuelle. Au contraire, ces dernières annees, les roulements à rouleaux cylindriques, mieux construits mais soumis à des contraintes plus élevées, ont trouvé leur limite dans la cage, à cause des desserrages et des ruptures ultérieures des rivets qui passent à l'intérieur des tenons pour assurer la jonction de la rondelle avec la bague à tenons.Du fait qu'on a affaire à une rupture par fatigue, qui constitue le prélude à un grippage rapide du palier et par conséquent à une rupture des éléments mécaniques sur lesquels il est. claveté, il est évidemment très important que les rivets soient soumis à une pré-tension mécanique suffisante pour établir toujours un accouplement frottant rigide entre les deux parties formant la cage. En conséquence il est nécessaire d'avoir la possiblité de vérifier la pré-tension mécanique des rivets par une mesure rapide et directe effectuée à la fois en cours de fabrication et lors d'opérat-ions d'entretien effectuées sur les paliers. A l'heure actuelle, cette vérification est impossible pour les paliers en cours d'utilisation et, dans de nombreuses sociétés de fabrication, le contrôle est effectué à de très longs intervalles par des méthodes indirectes, avec une destruction de la pièce contrôlée ; en conséquence, la mesure désirée est effectuée par un procédé destructif, et en outre qui est peu sûr et peu précis. L'invention a pour but de fournir un procédé, et un dispositif correspondant, pour effectuer des contrôles non destructifs de joints rivés, le procédé et le dispositif indiquant avec précision les contraintes de tension auxquelles les rivets sont soumis. Ce problème est résolu conformément à la présente invention à l'aide d'un procédé de mesure de la tension mécanique d'un rivet d'assemblage d'au moins deux pieces placées l'une contre l'autre, qui comprend les étapes suivantes - positionnement d'une des deux pièces contre un élément de butée et positionnement d'un élément de pression, placé en face de l'élément de butée, contre l'autre pièce de manière que l'élément de pression et l'élément de butée puissent se rapprocher l'un de l'autre, - rapprochement de l'élément de butée et de l'élément de pression l'un de l'autre de manière à appliquer les deux pièces l'une contre l'autre avec une force prédéterminée en vue de produire dans celles-ci une deformation plastique, et - mesure de la variation de longueur dudit rivet sous l'effet de la contrainte de compression engendrée dans les deux pièces par le rapprochement mutuel de l'élément de butée et de l'élément de pression. L'invention se rapporte également à un dispositif pour effectuer des contrôles non destructifs de qualité sur deux pièces assemblées par rivetage, caractérisé en ce qu'il comprend - un élément de butée et un élément de pression qui sont disposés l'un en face de l'autre et qui peuvent être rapprochés l'un de l'autre, un espace étant prévu entre l'élément de butée et l'élément de pression pour recevoir les deux pièces assemblées l'une avec l'autre à l'aide d'au moins un rivet, - un moyen-motorisé pour rapprocher, avec une force prédéterminée, ledit élément de butée et ledit élément de pression l'un de l'autre afin de comprimer entre eux, avec une pression prédét-erminée, les deux pièces rivées précitées, et - un moyen de mesure pour-détecter les variations de longueur dudit rivet. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente en coupe schématique un dispositif de contrôle agencé conformément à la présente invention pour le contrôle des cages de roulements. Sur le dessin, on a désigné par 1 une cage de roulement, à savoir dans le cas considéré une cage de roulement à rouleaux (non représentés) de grandes dimensions utilisable dans des véhicules de voies ferrées, cette cage comprenant deux pièces, à savoir, une bague à tenons 2, pourvue de plusieurs tenons 3, et une rondelle 4, les deux éléments étant de préférence en cuivre et étant joints ensemble à l'aide de plusieurs rivets en acier 5 logés à l'intérieur des tenons^3 et comportant des têtes extrêmes opposées rivées 6 et 7, respectivement.En conséquence, la cage 1 comporte --plusieurs fenêtres 8 dans lesquelles des rouleaux (non visibles) dudit..-r.oulement peuvent être logés, et les pièces 2 et 4 sont reliées angulairement l'une avec l'autre par accouplement frottant, du fait que les rivets 5 ont été mis en place avec une pré-tension et qu'en consé quence ils maintiennent les pièces 2 et 4 élastiquement comprimées l'une contre l'autre. La cage 1 résultante est montée sur un dispositif 9 pour l'exécution d'un contrôle non destructif de qualité sur au moins deux pièces de n'importe quel type, qui sont dirigées l'une vers l'autre et qui sont mutuellement jointes à l'aide d'au moins un rivet. En particulier le dispositif 9 peut détecter une contrainte de tension mécanique, ou pré-tension, à laquelle le rivet 5 est soumis. Il est évident que le dispositif 9, qui sera décrit en détail dans la suite, peut être utilisé indifféremment pour effectuer des mesures sur la cage 1 ou sur toute autre structure rivée. Le dispositif 9 comprend un élément de butée fixe 10, formé par une plaque, et un élément de pression mobile 11 placé en face de l'élément 10 et qui peut être rapproché de ce dernier par suite de l'enclenchement d'un organe d'actionnement etXou d'un-moteur 12, formé par exemple par un vérin pneumatique, un vérin hydraulique, un moteur électrique ou tout autre dispositif agencé pour faire déplacer linéairement l'élément 11, sous l'action d'une force prédéterminée, jusque contre l'élément 10. Ces derniers définissent entre eux un intervalle 13 dans lequel les pièces 2 et 4 sont disposées de sorte que ces dernières sont comprimées l'une contre l'autre et contre l'élément 10 sous l'effet de l'avancement de l'élément 11, avec une pression réglable et prédéterminable en agissant sur le moteur 12. En outre, le dispositif 9 est pourvu d'un élément 14 de support de la cage 1 et d'un moyen de mesure 15 comprenant une jauge 16 pourvue de deux traceurs comportant des lames élastiques 18 tournées l'une vers l'autre et agencées pour coopérer avec les tetes 6 et 7 du rivet 5 afin de détecter leurs déplacements mutuels en vue de mesurer ainsi la variation de longueur du rivet 5 qui résulte de la compression élastique des pièces 2 et 4 l'une contre l'autre. Le moyen 15 comprend également des transducteurs 19 formés par exemple par quatre jauges électriques de mesure de contraintes qui sont agencées pour détecter les déforma tions élastiques des lames 18 résultant des déplacements des têtes 6 et 7.Dans le mode de réalisation représenté, les éléments 10 et 11 ont une forme annulaire et ils sont chacun pourvus de plusieurs évidements 20 destinés à recevoir les traceurs 18 et permettant leur libre mouvement et leur coopération avec les têtes 6 et 7. Dans une variante non représentée, le dispositif 9 est également pourvu d'un second moyen de mesure constitué par une seconde jauge semblable à la jauge 16, agencée pour coopérer avec des surfaces 21 et 22 des pièces 2 et 4 de mani-ere à mesurer leur déplacement relatif dans la direction de l'axe du rivet 5, ainsi que d'un comparateur électronique, relié à la fois aux jauges de mesure de contrainte 19 et aux transducteurs de la seconde jauge afin de comparer le déplacement des surfaces 21 et 22 avec la variation de longueur du rivet 5. Le dispositif 9, à l'aide duquel est mis en oeuvre le procédé de mesure de la tension du rivet 5 qui assure la liaison des pièces 2 et 4, fonctionne de la façon suivante. En premier lieu, la cage 1 est disposée entre les éléments 10 et 1l de façon que ces derniers lorsqu'il sont rapproches l'un de l'autre, puissent compriner les Pièces 2 et 4 l'une contre l'autre, en relâchant ainsi la tension dans le rivet 5, et simultanément la jauge 16 est mise en place de façon à faire coopérer les traceurs 18 avec les têtes 6 et 7 du rivet dont on désire mesurer la tension. Ensuite, par enclenchement du moteur 12, on fait déplacer l'élément 11 vers l'élément 10 de matière à comprimer l'une contre l'autre les pièces 2 et 4 qui se déforment ainsi élastiquement et se raccourcissent le long de l'axe du rivet 5. Ce dernier, qui, du fait de la pré-tension est sous tension et est élastiquement déformé par la contrainte de traction, peut compenser la déformation élastique des pièces 2 et 4 par réduction de sa propre longueur. Cependant, la variation de la longueur du rivet 5 est détectée par les traceurs 18 et elle est transmise par les transducteurs 19 à un dispositif indicateur de type connu (non représenté). En conséquence, le procédé conforme à la présente invention et pouvant etre mis en oeuvre à l'aide du dispositif 9 décrit ci-dessus, consiste à comprimer les pièces 2 et 4 l'une contre l'autre dans la zone des tenons 3 de manière à produire une compression élastique de ces derniers et à permettre au rivet 5 de se reccourcir librement jusqu'à ce que toute la déformation élastique imputable à la pré-tension soit complètement compensée, Par une mesure de ce raccourcissement, et du fait que le nodule d'élasticité (E) de l'acier et la section (S) du rivet, ainsi que sa longueur (1), sont connus, on obtient la valeur de la pré-tension par la formule connue et simple dl x E x S 1 1 où dl représente la variation de longueur détectée par les détecteurs 15.-I1 est évident que les quatre jauges de mesure de contrainte 19 qui sont appliquées contre les parties feuilletées 18 sont convenablement équilibrées de manière qu'elles soient insensibles à tout mouvement du rivet 5, excepte sa variation, pendant le déplacement des éléments 10 et 11. Une configuration semblable à celle décrite cidessus permet de détecter les valeurs de la contrainte totale de tension pour chaque rivet 5 de la cage 1 ou bien de vérifier simplement que cette valeur est supérieure à un minimum prédéterminé en choisissant, par des calculs simples, des valeurs appropriées de la force de pression p à exercer dans la zone du tenon 3. En ajoutant un autre transducteur de mesure sur la cage 1 en concordance avec ladite variante non représentée, indiquée plus haut, il est possible de mesurer de la meme manière la course à vide de l'élément li et par conséquent les valeurs des jeux existant éventuellement entre la rondelle 4 et la bague à tenons 2. On peut obtenir une configuration avantageuse permettant de contrôler simultanément tous les tenons, dans le cas où de grandes quantités de roulements doivent être contrôlées, en élargissant la configuration qui vient d'être décrite ; on peut faire agir une couronne de pression sur l'ensemble de la cage 1, ladite couronne étant pourvue de plusieurs évidements 20 permettant le passage de plusieurs jauges 16 dont le nombre correspond à celui des tenons 3. Ce-ux-ci sont pourvus, à l'intérieur du dispositif 9, d'éléments de translation radiale qui permettent de les positionner simultanément sur la cage 1. Un circuit électronique de traitement de type connu et faisant intervenir un processus tout à fait évident peut effectuer, en addition à la commande des opérations successives, un contrôle.des rivets un par un ou même un grand nombre à la fois, en indiquant seulement les valeurs maximales et minimales qui sont détectées en émettant un signal d'alarme dans le cas où la pièce contrôlée est inacceptable. En conséquence, avec le procédé conforme à l'invention, la pièce en cours de contrôle n'est pas détruite de sorte qu'il est possible d'effectuer non seulement un contrôle d'échantillons mais également un contrôle en pourcentage des pièces en cours de fabrication, ainsi que des pièces à réutiliser, en cours de révision. En outre le système conforme à liinvention est simple, sûr, économique et d'une précision extrême Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et -d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. En particulier, il est possible d'utiliser des dispositifs de mesure d'autres types, différents des jauges de mesure de contrainte. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de la tension mécanique d'un rivet (5) reliant ensemble au moins deux pièces (2,4) appliquées l'une contre l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - positionnement d'une des deux pièces contre un élément de butée (10) et positionnement d'un élément de pression (11), placé en face de l'élément de butée, contre l'autre pièce de manière que l'élément de pression et l'élé-- ment de butée puissent se rapprocher l'un de l'autre, - rapprochement de l'élément de butée et de l'élément de pression l'un de l'autre de manière à appliquer les deux pièces l'une contre l'autre avec une force prédéterminée en vue de produire dans celle-ci une déformation élastique, et - mesure de la variation de longueur dudit rivet (5) sous l'effet de la contrainte de compression engendrée dans les deux pièces par le rapprochement mutuel de l'élément de butée et de l'élément de pression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de butée (10) est stationnaire et en ce que ledit élément de pression (11) peut être déplacé vers l'élément de butée (10) et coopère avec un moyen d'actionnement (12) pour pousser, avec une pression prédéterminable, ledit élément de pression (11) contre les deux pièces (2, 4) appliquées l'une contre l'autre, et par conséquent pour appliquer les pièces contre l'élément de butée (10) 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé-en ce que ladite étape de mesure est effectuée à l'aide d'un moyen de mesure (15) agencé pour coopérer avec des têtes opposées (6, 7) dudit rivet en vue de détecter leurs déplacements mutuels. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de mesure (15) comprend des traceurs (18) qui, pendant ladite étape de positionnement, sont amenés en contact avec lesdites têtes (6, 7) et sont par conséquent maintenus en contact avec celles-ci pendant lesdites étapes successives, ainsi que des transducteurs (19) agencés de manière à mesurer le déplacement desdits traceurs (18). 5. Procédé selon l-'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les deux pièces précitées (2,4) sont formées par une bague à tenons (2) et par une rondelle (4) d'une cage (1) de roulement à rouleaux, reliées entre elles par plusieurs rivets (5), caractérise en ce que ledit élément de butée (10) et ledit élément de pression ( ont une forme annulaire, un moyen de mesure (15) étant prévu dans la zone de chacun desdits rivets (5) 6.Dispositif (9) pour effectuer des contrôles non destructifs de qualité sur deux pièces (2,4) rivées l'une avec l'autre, caractérisé en ce qu il comprend - un élément de butée (10) et un élément de pression ( qui sont disposés l'un en face de autre et qui peuvent -etre rapprochés l'un de l'autre,, un espace étant prévu entre l'élément de butée et l'élément de pression de manière à recevoir les deux pièces (2,4) assemblées l'une avec l'autre à l'aide d'au moins un rivet (5), - un moyen motorisé (12) pour rapprocher, avec une force prédéterminée, ledit élément de butée (lO) et ledit élément de pression ( l'un de l'autre afin de comprimer entre eux, avec une pression prédéterminée, les deux pièces rivées précitées (2, 4), et - un moyen de mesure (15) pour détecter les variations de longueur dudit rivet 7. Dispositif selon la revendication 6, pour effectuer des contrôles sur des cages (-1) de roulements à rouleaux destinées à etre utilisées dans des véhicules de chemins de fer, caractérisé en ce que ledit élément de butée (10 > et ledit élément de pression (11) ont une forme annulaire et comportent chacun plusieurs évidements (20) destinés à recevoir ledit moyen de mesure (15). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en. ce que ledit moyen de mesure (15) co-mprend une jauge (16) pourvue de deux lames élastiques (18) qui sont disposées l'une en face de l'autre et qui sont agencées pour coopérer avec des têtes extrêmes opposées (6, 7) dudit rivet (5) de manière à suivre leurs mouvements, et plusieurs jauges de mesure de contrainte (19) qui sont disposées sur lesdites parties feuilletées (18) et qui peuvent détecter les déformations de ces dernières par suite du déplacement desdites têtes (6,7). 9. Dispositif selon ltune-quelconque des- revendi- cations 6 à 8, caractérise en ce qu'il comprend également un second moyen de mesure pour détecter le déplacement mutuel des surfaces (20, 22) des deux pièces rivées précitées (2,4) et un comparateur pour comparer ledit déplacement avec la variation de longueur dudit rivet (5). 10. Dispositif pour effectuer des contrôles non destructifs de qualité sur au moins deux pièces (2,4) rivées l'une avec l'autre, caractérisé en ce qutil comprend des moyens (10,11, 12,15) pour la mise en oeuvre du procédé selon 1une quelconque des revendications 1 à 5.