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La présente invention concerne un palier lisse à douille, et notam- ment une boîte d'essieu pour véhicules ferroviaires avec coussinet à coquil- le reposant par sa surface de frottement sur un arbre ou sur une fusée d'es- sieu, constamment alimentée par un lubrifiant formant un film sur la surfa- ce de la portée. La pratique a montré que, malgré de multiples tentatives de perfectionnement, ces paliers ou boites d'essieu n'atteignent pas la du- rée de service voulue, et que, aussi bien pour les douilles de paliers lisses normaux que pour les coussinets des boîtes d'essieu pour véhicules ferroviaires, la surface de roulement s'use par frottement-âpres une durée de service extrêmement courte, de sorte que les cas d'échauffement des pa- liers et de l'arbre sont extrêmement fréquents.
Dans le cas notamment de coussinets de boîtes d'essieu il a été souvent constaté que la surface por- tante du coussinet, même si elle a été soigneusement usinée, fait apparaî- tre, entre deux révisions successives, des endroits usés. Cet état de cho- ses n'est pas dû aux défauts des matériaux, mais au fait que, sous l'effet de la charge supportée, la surface portante du coussinet chargée d'un seul côté, ou d'une douille, repose sur l'arbre ou sur la fusée de l'essieu tou- jours par le même point de sa périphérie et, par conséquent, subit le plus fort frottement en ce point.
En outre, le film de lubrifiant de l'arbre ou de la fusée d'essieu est soumis à la plus forte action de la chaleur et de la pression précisément dans la zone où la surface portante de la douil- le et du coussinet est soumise à la plus forte pression, et par conséquent l'action lubrifiante de ce film se trouve si fortement affectée que, sur- tout dans le cas de paliers fortement chargés, ce film est complètement chas- sé de ce point de pression, et le métal du palier se trouve appliqué à sec directement sur l'acier sur lequel il frotte.
Le frottement de l'arbre contre le point de pression de la surface portante de la douille ou du coussinet a pour conséquence la formation d'u- ne surface meulée exactement conforme à la courbure de l'arbre et qui, au fur et à mesure du fonctionnement, s'élargit des deux côtés vers la périphé- rie, plus ou moins rapidement selon les conditions de marche et de lubrifi- cation. L'élargissement progressif de la partie usée par le frottement de la surface portante du coussinet a pour effet d'augmenter la résistance op- posée par cette partie au passage du lubrifiant dans la zone du point de pression entre la surface portante du coussinet et de l'arbre, et d'accélé- rer son usure par frottement.
Selon l'invention, cet inconvénient est évité, ainsi que les essais l'ont montré, en particulier avec des paliers lisses de toute nature forte- ment chargés d'un côté, grâce au fait que l'arbre ou la fusée d'essieu sont cintrés dans la zone de la surface de roulement de la douille ou du coussi- net et, de ce fait, pendant la rotation de l'arbre ou de l'essieu, ceux-ci sont en contact avec la surface portante du coussinet, par l'intermédiaire d'un film de lubrifiant, en des points différents soumis à la charge, se dé- plaçant du centre vers le bord de la douille ou du coussinet, et il se for- me ainsi, entre l'arbre ou la fusée d'essieu et la surface de roulement de la douille ou du coussinet, des intervalles de section et de position axia- le variables pour le lubrifiant, permettant le maintien d'une couche de lu- brifiant continue.
L'arbre ou la fusée d'essieu peuvent aussi être cintrés plusieurs fois dans la zone du palier. Dans le cas de paliers lisses avec douille, il faut, pour obtenir l'effet recherché par l'invention, que le diamètre intérieur des paliers soit supérieur d'au moins quelques centièmes de millimètres à la cote totale résultant du diamètre de l'arbre et de sa flèche .
Au dessin annexé, l'invention est représentée schématiquement à l'aide de deux exemples de réalisation, le cintrage des arbres étant inten- tionnellement exagéré pour faciliter la lecture des figures.
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Les figures 1 à 6 représentent un coussinet chargé d'un côté et la fusée d'essieu cintrée d'une boîte d'essieu pour véhicules ferroviaires, en coupe longitudinale et en coupe transversale, dans trois phases de rota- tion successives de la fusée d'essieu, décalées de 90 .
Les figures 7 et 8 représentent une douille chargée d'un seul côté, et un arbre cintré d'un palier lisse normali respectivement en coupe longitu- dinale et en coupe transversale, dans la"position de rotation correspondant à celle des figures 1 et 2.
Le coussinet 1 d'une boite d'essieu de forme habituelle, comporte une surface portante 2 cylindrique, tournée, dont le diamètre est générale- ment sensiblement plus grand que celui de la fusée 3 de l'essieu 4, laquelle comporte également, de façon connue,l'habituelle fusée de sûreté 5 et un collet de butée 6. La fusée d'essieu 3 est cintrée une fois, la flèche étant de 0,05 à 0,3 mm. La courbure est choisie en fonction de la longueur du coussinet 1 et du diamètre de la fusée d'essieu 3, étant donné que ces deux facteurs influent très fortement sur l'effet de ressort entre la fusée et le coussinet.
Il convient de rappeler que la fusée 3 est constamment alimentée en lubrifiant par un tampon de graissage adjacent à la fusée (non représenté),
Dans la phase de rotation de la fusée 3 représentée aux figures 1 et 2, le sommet 7 de la partie cintrée se trouve dans sa position la plus basse et la concavité 8 de la fusée 3 se trouve à l'intérieur de la surface portante 2 du coussinet,laquelle repose ainsi sur la fusée 3 par ses zones marginales 9, 10 situées à proximité de la fusée de sûreté 5 et du collet de butée 6. De cette façon, il se forme dans toute la zone restante de la surface portante 2, entre les zones marginales, un espace 11 en forme de fente qui permet le passage du film de lubrifiant.
Lorsque le sommet 7 de la fusée cintrée 3 se trouve à l'intérieur de la surface portante 2 du coussinet 1, c'est-à-dire dans la position représentée aux figures 3 et 4, le coussinet ne repose,par contre, sur la fusée 3 que par sa zone centrale, et il se forme des deux côtés de cette zone d'appui, entre les surfaces por- tantes du coussinet et de la fusée, des espaces ou évidements 12 permettant le passage du filmdee lubrifiant. Dans la phase de rotation de la fusée 3 représentée aux figures 5 et 6, le sommet de courbure 7 se trouve en posi- tion moyenne, entre sa position la plus haute et la plus basse.
La coupe de la figure 6 montre clairement que le coussinet 1 repose alors par un bord marginal, et notamment par le bord marginal gauche 13, sur la partie cintrée 7 dans la partie centrale de la fusée, et par l'autre bord marginal 14 de sa surface de roulement,il repose à proximité de la fusée de sûreté et du collet de butée, c'est-à-dire qu'il repose sur la fusée d'essieu par trois points seulement, les autres points de la surface de roulement du coussinet n'étant pas en contact avec la fusée,de sorte que le film du lu- brifiant subsiste de façon continue sur toute la surface portante du cous- sinet.
Les coussinets peuvent avoir -comme jusqu'à présent une surface portante d'un diamètre plus grand que la fusée d'essieu y compris sa flèche, et peuvent être placés sur une fusée d'essieu ayant un ou plusieurs cintres, Au cours du rodage en exploitation normale, la surface portante du coussi- net s'adapte à la forme cintrée de la fusée d'essieu 3. Après le rodage, la forme de la surface portante du coussinet reste inchangée, à l'usure nor- male près.
Comme le montrent les figures 7 et 8, l'invention peut s'appliquer, dans les mêmes conditions que pour le coussinet 1, à une douille et un ar- bre. Dans ce cas, l'arbre 3 n'est cintré -une ou plusieurs fois- que dans la zone de la douille, et le diamètre intérieur de cette dernière est légè- rement plus grand que la cote totale du diamètre de l'arbre avec sa flèche.
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Ainsi, on obtient, lors de la rotation de l'arbre 3, les mêmes conditions de rotation que dans le premier exemple décrit et représenté. La coupe représentée à la figure 8 montre l'arbre 3 ayant sa partie cintrée dans la même phase de rotation que la fusée 3 représentée à la figure 2. Dans ce cas, la douille ne repose sur l'arbre 3 que par sa surface marginale, de sorte qu'il reste entre la douille et l'arbre un espace 11 pour le pas- sage de lubrifiant.
Selon l'invention, le cintrage de la fusée d'essieu ou d'un arbre constitue un moyen garantissant, d'une part, une surépaisseur des surfaces portantes du coussinet ou de la douille qui s'adapte, par rodage, à la cour- bure de la fusée d'essieu et assure, d'autre part, la formation, entre les surfaces portantes glissant l'une sur l'autre,des coussinets et de la fusée d'essieu (ou de l'arbre et de la douille), d'espaces ou fentes de position axiale constamment variable pour la répartition du lubrifiant,ainsi que la formation de points d'appui pour la transmission de la pression.
Le cintrage de la fusée d'essieu peut être obtenu par différents procédés, par exemple sur un tour à copier ou par façonnage par pression ou par chaleur. Dans le cas d'un façonnage par pression de la fusée d'es- sieu 3, on place cette fusée, avec la fusée de sûreté 5 et le collet de bu- tée 6, sur un support, et on cintre la fusée, par exemple au milieu de la longueur de sa surface portante, au moyen d'un dispositif de pression appro- priée, de façon à obtenir une flèche de 0,05 à 0,3 mm. Une pièce profilée posée en haut sur la fusée d'essieu 3 permet d'éviter un excès de cintrage.
En serrant le collet de butée 6 dans un puissant dispositif de fixation, on peut éviter un gauchissement de la fusée d'essieu lors du façonnage. En- fin, la fusée d'essieu peut être cintrée sans application de pression, par un réchauffage rapide à la température requise d'une partie déterminée de sa périphérie.
On peut aussi prévoir une flèche de l'arbre ou de la fusée d'es- sieu si faible que,lorsque le coussinet est soumis à une forte charge déter- minée et que l'arbre ne'tourne pas, il ne forme pas de véritables fentes entre les surfaces portantes du coussinet èt de l'arbre (ou de la fusée d'es- sieu), en raison de l'effet de ressort entre le coussinet et l'arbre ou la fusée d'essieu dans la zone de leurs surfaces portantes appliquées l'une contre l'autre. Par contre, lorsque l'arbre ou la fusée d'essieu tournent, les points d'appui changent constamment de position axiale, et une fente de lubrifiant se forme sur tous les points de la surface d'appui du coussinet, de sorte que l'effet voulu de la présence constante d'un film de lubrifiant ininterrompu est atteint.