Méthode de calcul par le Couple résistant Cr en Radial
CR ≃ F1⋅R⋅μ
F1: Force exercé sur l'axe
R: Rayon de l'axe
μ: facteur de frottement
- Wikipédia : Résistance au pivotement - Palier lisse
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Considérons un arbre soumis à une charge radiale F1 dans un palier lisse ; le contact est cylindrique (liaison pivot glissant). L'action du palier est F2. L'arbre subit également un couple moteur de moment M.
Au départ, il y a adhérence ; l'arbre « roule » dans le palier et « monte la côte ». Les forces F1 et F2 ne sont plus colinéaires mais sont sur deux axes parallèles, distants d'une distance d ; comme nous sommes à l'équilibre, on a
M = F1⋅d = F2⋅d.
Comme le profil est circulaire, la pente augmente. Pour une valeur donnée de M, l'angle vaut donc φ, l'angle limite d'adhérence ; l'arbre se met à glisser dans le palier, et donc à pivoter.
À ce point, l'action du palier est donc sur le cône d'adhérence. L'axe de ce cône est perpendiculaire à la surface en ce point, c'est donc un rayon, il passe par le centre de l'arbre. On voit que le cône s'appuie sur un cercle de rayon r valant :
r = d = R⋅sin φ.
Le couple résistant vaut donc
CR = F1⋅R⋅sin φ
Si la valeur de l'adhérence est faible, on a alors
sin φ ≃ φ
et
φ ≃ tan φ = μ
(φ en radians), donc
CR ≃ F1⋅R⋅μ ;
r ≃ R⋅μ.
Le tracé du petit cercle de rayon r permet une résolution graphique des problèmes.
Palier soumis à une charge radiale (le jeu est représenté de manière amplifiée):
Détermination du bras de levier et tracé du petit cercle:
Calculs d'une Poulie Simple mobile
Excel : Calcul des Palans pour fortes charges
Prenons une poulie simple, en utilisation vertical ou horizontal (comme le Monolithe de Mussolini) :
Si on applique : CR ≃ F1⋅R⋅μ, en prenant une poulie forte charges (D = 200m ; Axe de 30mm), et un μ de 0.2 (Bronze/fonte) :
Cr = 100 * 15 * 0.2 = 300 N.mm
Le couple fournit étant de : C = F.d = 50 * 100 = 5000 N.mm
Alors le rendement n est de 94%.
Calculs des Palans
Excel : Calcul des Palans pour fortes charges
Exemple d'application : Calcul - Bloc de "La pierre Tonnerre" de Saint-Pétersbourg