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"PERFECTIONNEMENTS AUX PALIERS".
La présente invention se rapporte aux paliers dans les. quels des pellicules de lubrifiant sont formées entre les orga- nes du palier par le mouvement de bascule ou d'inflexion des segments .Dans la forme la plus courante que présentent ces pa. liers, les segments pivotant mécaniquement sur l'un ou l'autre des organes du palier animés d'un mouvement relatif;
lorsque ces segments tournent, ils le font à la même vitesse que l'organe tour- nant du palier auquel ils sont reliés. En revanche,dans le cas du palier de la forme à laquelle se réfère la présente invention, les segments sont interposésen série entre les organes du palier animés d'un mouvement relatif(par exemple entre un collier d'ar-
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bre et un plateau de palier de butée ou entre le tourillon et un organe extérieur du palier d'appui)la. série de segments tournait autour de l'axe du palier à une vitesse différente de celle des dits organes.
Dans les deux formes de paliers,il existe nécessairement, au moment ou la rotation commence à ce produire, un contact entre les segments et les autres organes. Un mouvement relatif entre les surfaces qui sont mutuellement en contact doit évidemment seproduire avant la formation des pellicules de lubrifiant existant dans le palier lorsque celui-ci fonctionne.
Des paliers de butée comportant des segments disposés de l'une des manières susmentionnées ont déjà été décrits dans le brevet anglais N 875/05; des modes de construction du second genre ont également été proposés pour des paliers d'appui, une série de segments étant interposée entre un tourillon ou collet intérieur tournant et un organe extérieur fixe du palier mais, dans ce cas, les surfaces intérieure et extérieure des segments, ainsi que les surfaces avec lesquelles celles-ci étaient en con- tact avaient une forme cylindrique.
Mais de tels paliers,tels qu'on les a construits ou projetés jusqu'ici et comportant des segments tournant autour de l'axe du palier à une vitesse différente de celle de 1+organe tournant du palier étaient défectueux en pratique en ce sens que la série de segments n'agissait pas ou agissait, dans les cas les plus fa- vorables, d'une manière fortuite sur laquelle on ne pouvait pas faire fond. Les déposants ont découvert que ce défaut est impu- table au fait que la série de segments ne se met pas en mouvement relativement à l'organe fixe en raison de ce que le moment de torsion des résistances de frottement s'opposant à leur déplace- ment a une valeur égale et, en général supérieure, à celle du moment des forces qui tendent à provoquer la rotation.
Même si la rotation des segments disposés dans de tels paliers pouvait commencer à se produire dans des cas particuliers parce que les
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dits segments ne seraient pas soumia à une charge ou par suite d'autres circonstances spéciales, elle risquerait de s'intemrom- pre par suite,par exemple d'un contact direct entre les segments et les surfaces opposées ou par suite de la présence de par. ticules solides ou d'autres causes perturbatrices dans l'aotion produite par les pellicules lubrifiantes.
En raison de ce dé- faut, aucun palier de ce type n'a été utilisé en pratique, du moins à la connaissance des demandeurs;
La présente invention consiste essentiellement dans des moyens destinés à vaincre ces caractéristiques défectueuses de la catégorie des paliersen question et à rendre ceux-ci pratique- ment utilisables, l'invention étant caractérisée par le fait que, en vue d'assurer la rotation des segments interposés,on donne au moment de frottement statique à leur contact avec l'organe fixe une valeur inférieure à celle du moment de frottement statique à leur contact aveo l'organe rotatif et/ou avec les autres éléments tournant avec ce dernier organe.
L'invention est décrite ci-après,à, titre d'exemple seulement, en référence aux dessins joints dans lesquels;
La fig.Î est une coupe axiale d'un palier de butée conforme à l'invention;
La fig.2 est une coupe transversale du même palier suivant la ligne 11-11 de la fig.1;
La fig. 3 et la fig.4 représentent des variantes des segments destinés au palier représenté aux fig.I et 2;
Les fige 5 à 10 montrent comment l'invention est appliquée à des paliers d'appui, la figure 5 étant une coupe axiale, la figure 6 une vue latérale d'une forme de construction du palier d'appui, tandis que,
La fig.7 est une vue agrandie et en partie schématique de l'un des segments;
La fig.8 est une coupe axiale d'une partie d'un palier d'ap- pui indiquant une variante de construction;
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la fig.9 indique une variante du segment,applicable aux modes de construction, représentés aux figures 5,6 et 8;
La fig.IO représente, en coupe transversale,une variante d'application de l'invention à des paliers d'appui.
Les figures I et 2 représentent un palier de butée appli- qué à un arbre 1 sur lequel est monté rigidement un collier de butée 2 dont la surface plane active 3 est opposée à la surface plane correspondante 4 de l'organe fixe ou plateau supporté par le bâti 6 de la machine.
Les segments 7 de palier de butée ,qui présentent la forme indiquée à la fig.2,aont disposés en série,suivant une circonfé- rence, entre le collier 2 et le plateau 5 et comportent des fa.- ces 8. et 9 qui viennent respectivement en contact, avec inter- position de lubrifiant, avec les surfaces 3 et 4. Chaque segment 7 peut être d'une seule pièce,comme l'indique la coupe transver- sale de la fig. 3 ou peut être constitué par deux pièces 7a ,7b comme l'indique la figure 4, ces deux pièces étant soit rigide- ment fixées l'une à l'autre comme indiqué, ou montées à pivot l'une sur l'autre.
Les divers segments sont,de préférence,disposés dans une cage qui peut être constituée par une bague circulaire extérieure 10 munie de goujons Il qui y sont rigidement fixés ra- dialernent,la cage formant ainsi, avec les segments,un ensemble sus- ceptible de tourner autour de l'axe de l'arbre, indépendamment du collier 2.
Une surface 12 de guidage,de forme circulaire,peut être formée sur le bâti 6 en vue d'éviter tout déplacement radial de la cage,
Les surfaces de portée 8 et 9 de chaque segment sont,de préférence,décalées l'une par rapport à l'autre comme indiqué aux figures 3 et 4,le sens du déplacement du collier 2 par rapport aux segments et des segments par rapport au plateau 5 étant celui qu'indique la flèche placée à gauche de la figure 3; la charge du palier est indiquée parles lettres P,P' et le corps lubrifiant est indiqué par la référence 0.
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Pour que la rotation de la série de segments puisse com menées à se produire en même temps que celle de l'arbre,même lorsque le palier est chargé on choisit les deux matières cons- titutives des surfaces 4 et 9 ,mutuellement en contact, des segments et du plateau fixe de telle mani ère que le coefficient de frottement statique au contact des dites surfaces soit inférieur à celui des deux matières constituant les surfapes 3 et 8,mutuellement en contact,du collier de butée 2 et des seg- menta..(il convient de noter que dans toute la présente descrip- tion, un organe est qualifié de"fixe" lorsqu'il n'est pas animé d'un mouvement de rotation par rapport au bâti de la machine, autour de l'axe du palier ou lorsque,comme dans le cas d'une bielle de machine,
il n'a qu'un mouvement faible et secondaire d'oscillation autour de cet axe) Comme les charges appliquées aux deux paires de surfaces en contact qui viennent d'être mentionnées sont égales ou très sensiblement égales, le moment de frottement appliqué par le col- lier! à la série de segments sera.lorsque l'on a recours à des matières aussi dissemblables plus grand lors du démarrage, que le moment résistant appliqué aux dits segments par le plateau fixe 5;
les segments commenceront dons à tourner,
Il doit être entendu que le "ooeffioient de frottement sta tique",(que l'on désignera abréviativement ci-après par "coeffi- cient") doit être mesuré ou calculé dans des conditions corres- pondant à celles qui existent lors du démarrage dans des paliers
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è, pellicules lubrifiantes,clest-à4dire avec des inten's.;t de char- ge similaires à celles que l'on rencontre normalement dans les dits paliers, avec du lubrifiant sur les surfaces de portée.
Les Demandeurs ont oonstaté qu'il existe des différences re- lativement grandes,amplement suffisantes pour atteindre le résul- tat présentement indiqué,entre les divers métaux ordinairement utilisés pour les surfaces de portée. Ainsi, si les surfaces 8
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des segments sont revêtues, d'une manière bien connue, de métal anti-friction ou de métal blanc de composition sourante,compor- tant par exemple, en poids 90 parties d'étain,7 parties d'anti- moine et 3 parties de cuivre,les surfaces 9 des segments peuvent être revêtues d'un autre métal blanc composé approximativement de 90 parties de cadmium ,5 parties d'antimoine et 5 parties de cuivre,le collier 2 et le plateau ± étant tous deux en acier; les coefficients de ces groupes respectifsde deux métaux sont dans la proportion approximative de 3 à 2.
Suivant une variante,les surfaces 8 et 9 des segments peu- vent être toutes deux formées de l'un ou l'autre des métaux blancs susmentionnés, le collier 2 étant en bronze phosphoreux et le plateau 5 étant en aoier; les demandeurs ont constaté que le coefficient du bronze phosphoreux avec l'un ou l'autre de ces métaux blancs avait une galeur plus que double de celle du coef- fioient de l'acier avec le même métal.
On se référera plus loin à d'autres groupes de deux métaux à propos de l'application de l'invention à des paliers d'appui.
A titre de disposition complémentaire ayant également pour objet d'obtenir que la rotation des segments commenoe , se pro- duire en même temps que celle du collier, on peut donner à la bague 10 de la cage, la forme d'une'bague élastique qui, lorsqu' elle est immobile, oomprime les segments 7(soit directement, soit par l'intermédiaire de collets 13 formés sur les goujons 11) radialement vers l'intérieur en les amenant eh contaot aveo l'arbre 1, comme indiqué aux figures 1 et 2. La résistance de frottement à ce contact ajoute alors son effet à celui de la résistance existant entre les surfaces 3 et 8 pour provoquer le début de la rotation des segments en même temps que celui de la rotation du collier.
Au cours de la rotation, la bague élastique cède suffisamment pour que la pression des segments sur l'arbre soit supprimée.
Au lieu d'une bague élastique 10 telle qu'elle a été dé- crite ci-dessus,on peut employer une bague rigide aveo inter- position de ressorts de forme spirale ou autre entre les segments
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et la surface intérieure de la bague,les bords intérieurs des segments venant en contact avec l'arbre pour les faibles vitesses et lorsque la machine est immobile, ainsi qu'il a été décrit; on peut donner aux segments une forme telle qu'une portion de ceux-ci vienne en contact avec la surface 12 du logement 6 lors- que les ressorts sont soumis à la force centrifuge, pour les grandes vitesses, afin d'éviter tout déplacement excessif des segments vers l'extérieur.
Dans le mode d'application de l'invention à un palier d'ap- pui,représenté aux figures 5 à 9,la surface de portée du tour- rillon est formée sur un collier 22 formé ou monté sur l'arbre 21 et tournant avec celui-c et ayant une surface de portée 23 qui peut être sphérique, ainsi que le représente le dessin, ou cylindrique ou présenter la forme de toute autre surface de révolution ayant même axe que l'arbre.
La surface fixe de portée 24 se trouve sur la périphérie intérieure de la couronne 25 et peut être également cylindrique comme l'indique le dessin, ou sphérique ou avoir la forme de toute autre surface de révolu.. tion appropriée; cette oouronné est montée dans un logement usi- né dans le bâti fixe 26 de la machine, La segments 27 sont disposés en série suivant une oiroon férenoe entre le collier 22 et la couronne fixe 25, chacun des segments (voir figure 7) présentant une surface interne 28 en contact avec la surface 23 du tourillon et une surface externe de portée 39 en contact avec la surface 24 de la couronne 25;
un jeu suffisant est ménagé pour permettre aux segments de se déplacer suivant une circonférence avec interposition de pellioules de lubrifiant 0 entre les surf aces .Le contour de ahan que segment, vu en projection sur un plan tangeant, peut être rectangulaire ou avoir toute autre forme appropriée.
Les segments peuvent,par exemple, aller en s'amincissant suivant leur longueur, ou être soutiformes,ainsi qu'il est décrit dans le brevet an- glais N 185.756 ou bien, pour que chaque segment soit maintenu en position convenable par rapport aux segments adjacents de la série,ils peuvent présenter des saillies ou des encoches grâce ./
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auxquelles ils s'engagent les uns dans les autres.Suivant une variante, on peut maintenir les segments de la série en po- aition convenable en les reliant tous à une bague ou cage de retenue qui correspond à celles que l'on utilise couramment dans les paliers à billes ou à rouleaux,ou à l'anneau 10(figures 1 et 2) précédemment décrit à propos du palier de butée.
Lors- qu'on utilise de telles bagues ou cages,on peut y attacher élastiquement les segments'au moyen de goujons ou analogues; il est alors commode d'adopter la forme circulaire pour le contour des surfaces de portée des segments en vue de simplifier la fabrication de ceux-ci.
Comme dans le cas du palier de butée décrit antérieurement, les segments 27 peuvent être,soit d'une seule pièce (figures 5 à 7), soit en deux pièces (27a,27b,fig.3); dans ce dernier cas les deux pièces peuvent être soit rigidement fixées l'une à l'autre, soit montées à pivot l'une sur l'autre au milieu ou au voisinage du milieu de la longueur du segment,oomme indiqué figure 9. Les surfaces actives 28,29 (Se chaque segment s'étendent seulement de préférence,sur une partie de la longueur du segment suivant la circonférence.
Egalement comme dans le cas du palier de butée,la surface des segments qui est en contact avec la couronne fixe, est revêtue ou constituée d'une matière dont le coefficient de frottement sta- tique avec la matière de la couronne est inférieur au coeffi- cient de frottement statique entre le segment et l'organe tour- nant, afin que la rotation des segments puisse commencer à se produire dès qu'on abandonne l'état de repos.
Par exemple,si le collier 22 ainsi que la couronne 25 sont en acier,les segments 27 peuvent être en fonte,celle-oi étant de préférence dure et d'une densité élevée,les segments étant polis sur leur surface externe 29 ,alors que leur surface in- terne 28 peut être revêtue d'un métal blanc à base d'étain,comme il a été indiqué antérieurement à propos des paliers de butée, ce groupe de deux métaux ayant un ooefficient supérieur à celui
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de l'autre groupe(acier et fonte):
La forme sphérique du collier 22 et de la surface interne des segments 27, comme indiqué aux figures 5 et 6, avec la forme cylindrique de la surface 24 de la couronne et de la sur. face extérieure des segments favorise l'action de démarrage anté- rieurement décrite,car,en raison de l'inclinaison des zones ex- térieures actives de la surface sphérique, zones qui sont sou- mises à la charge,la somme des pressions élémentaires de contact entre le collier 22 et les segments 27, correspondant à uneohar ge donnée sur l'arbre est plus grande que la somme des pressions entre les segments 27 et l'organe extérieur 25.
La forme sphé- rique des surfaces en contact du collier 22 et des segments 27 permet aussi l'alignement automatique du palier avec un autre palier placé sur le même arbre,d'une manière bien connue.
Un autre moyen de produire lteffet de démarrage désiré oonsiste à donner à la surface active ou chargée 2!')du collier 22 la forme d'une surface de révolution dont la génératrice soit sinueuse,comme indiqué sur la figure 8 ou soit, d'une autre manière et au moins en partie,plus inclinée sur l'axe que le cercle constituant la génératrice de la sphère indiquée à la figure 5,la somme des.pressions s'exerçant sur la surface in- terne des segments étant ainsi augmentée et portée à toute valeur désirée supérieure à la somme des pressions s'exerçant sur les surfaces externes des dits segments.
A titre d'autres variantes,on peut revêtir les surfaces externes 29 des segments 27 d'une substance réduisant le frot- tement au lieu de revêtir leur surface interne 28 d'une substan ce accroissant le frottement; on peut aussi revêtir les deux surfaces en question de substances dont les coefficients de frottement soient,l'un par rapport à l'autre, dans la relation requise:
Par exemple,les segments peuvent être faits avec le métal blano à base d'étain déjà mentionné ou avec un alliage bien connu comportant approximativement en poids 46 parties d'étain,
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42 parties de plomb et 12 parties d'antimoine, les surfaces internes 28 pouvant être formées directement sur ce métal,alors que les surfaces externes 29 sont revêtues de l'alliage du cad- mium déjà mentionné et que le collier 22 et la couronne 25 sont tous deux en acier, avec les surfaces 23 et 24 polies.
Suivant une variante,les segments peuvent être en acier ou autre métal revêtu sur la surface interne, avec le dit alliage à base d'étain ou avec le dit alliage à base d'étain et de plomb,et, sur la surface externe, avec l'alliage au cadmium -,
Les demandeurs ont constaté que les coefficients des dits alliages à base d'étain et à base d'étain et de plomb sur acier sont approximativement égaux, tous deux étant supérieurs de 50 pour cent environau coefficient de l'alliage au cadmium sur acier.
Les mêmes effets peuvent évidemment être obtenus moyennant l'emploi de matières différentes pour le collier 22 et la cou- ronne 25 DU moyennant l'application de matières de revêtement tifférentes pour former les surfaces 23 et 24, les dites matiè- res ayant leurs coefficients dans le rapport requis au con- tact avec les segments qui, dans ce cas,sont entièrement cons- titués de la même matière ou revêtus,sur lea deux faces 28 et 29 de la même substance.
Par exempt,ainsi qu'il a été indiqué antérieurement pour les parties correspondantes des paliers de butée,le collier 22 peut être en bronze phosphoreux et la couronne 25 en acier,les segments étant,soit entièrement compo- sés, soit revêtus,tant sur leur surface interne,que sur leur sur- face externe,de l'un des alliages de métal blanc précédemment définis .
Suivant une autre variante,l'effet requis peut être obtenu moyennant un choix approprié de matières diffétentes pour le collier 22 et la couronne 25, les dites matières présentant la différence requise quant à leurs coefficients de frottement au contact avec la matière constituent les segments 27, Il est
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connu par exemple que le coefficient de frottement statique entre l'acier poli et les métaux blancs ou le métal anti-friction est beaucoup plus grand que celui de deux surfaces d'aoier poli.
Ainsi,si le collier 22, les segments 27 et la couronne 25 sont tous en acier et si, soit la surface extérieure du collier,soit la surface intérieure des segments est revêtue de métal anti friction,toutes les autres surfaces de portée étant simplement polies,le mouvement relatif initial se produira entre les seg- ment% 27 et la couronne 25 dans les conditions désirées.
La figure 10 représente une variante du mode de construc- tion de la série de segments d'un palier d'appui dans lequel un anneau 11 d'une seule pièce est constitué par des organes 32,32a ,et par des bandes de jonotion 33 de telle manière que les bords d'attaque 34,34a des organes 32,32a étant relativement minces soient capables de s'infléchir élastiquement de manière à permettre la formation de pellicules lubrifiantes en forme de coins entre eux et les surfaces du collier 22 et de la couronne 25 qui coopèrent avec eux: A cette action s'ajoute celle que pro- duit l'élasticité des bandes 33 qui relient les éléments adja- cents du segment,les dits éléments étant ainsi susceptibles de basculer individuellement.
Dans la forme particulière de construction représentée à la figure 10, les bords 35 et 35a des organes 32,32à ont leur épaisseur réduite dans des conditions semblables à celle des bords 34,34a,en sorte que le palier est apte à fonotionner également dans les deux sens de rotation. Dans la figure 10 également les orga- nes 32 et les organes 32a forment deux séries distinctes, la pre- mière coopérant avec le collier 22, la seconde coopérant avec la couronne 25.
De telles constructions d'une seule pièce peuvent être employées dans lesquelles il n'existe qu'une seule série de segments reliés l'un à l'autre par des bandes élastiques , chaque segment ayant, dans ce cas,deux faces en contact par glis- sèment, l'une avec un collier tel que 22, l'autre avec une oouron'- ne telle que 25.
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Suivant une autre variante,ltune des séries de segments flexibles 32,32a peut être remplacée par des segmenta bascu- lants. Dans tous les cas,les matières constituant les surfa- ces particulieres de contact et les formes desdites surfaces sont différenciées dans des conditions déjà indiquées de façon à assurer la rotation initiale de la série annulaire de segments.
Pour se garantir oontre un défaut de l'action de démarrage, par exemple dans le cas d'un accroissement de la viscosité du lu- brifiant à une température exceptionnellement basse ou comme suite à une longue inactivité du palier, on peut avoir recours dans certains cas, à des moyens tels que ceux décrits dans le brevet français N 485.645,pour introduire une pellicule fraiche de lubrifiant sous les segments chargés du paliei lors du démar- rage; il peut également être prévu des dispositifs pour le ré- chauffage de l'huile ainsi introduite ou bien en vue d'atteindre le même résultat,on peut incorporer à la machine un dispositif destiné à réchauffer une partie,ou la totalité du palier lui-même.
REVENDICATIONS
L'invention vise:
I) Un palier dans lequel la charge est transmise de l'or- gane rotatif à l'organe fixe par des éléments interposésen forme de segments susceptibles de tourner par rapport aux deux organes précités,caractérisé par le fait que, en vue d'assurer la rotation des segments,on donne au moment de leur frottement statique aucontact avec l'organe fixe une valeur inférieure à celle du moment de leur frottement statique au contact avec l'organe rotatif et/ou avec d'autres éléments tournant aveo ce dernier.
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