paliers de moteurs aéronautiques
Paliertaper
La vitesse de rotation de la broche du moteur aéronautique est élevée, la température de l'extrémité chaude est élevée, et lepalierLes paliers doivent supporter une charge axiale et une charge radiale. On distingue donc deux catégories : les paliers à butée axiale et les paliers à butée mobile. Les paliers à butée axiale utilisent généralement un roulement à billes à contact oblique à trois points pour supporter la charge axiale et contrôler le jeu axial du stator rotatif. Les paliers à butée mobile, quant à eux, ne supportent que les charges radiales. Le rotor se déplace axialement sous l’effet de la dilatation et de la contraction thermiques.roulements à rouleaux cylindriquesOn utilise généralement des anneaux sans bordure, ni à l'extérieur ni à l'intérieur.
Les boîtes de vitesses des accessoires des moteurs d'avion sont généralement entraînées par des engrenages droits, et les roulements ne supportent que des charges radiales et la dilatation thermique du rotor est faible, doncroulements à rouleaux cylindriquesetroulements à billes à gorge profondesont principalement sélectionnés.
Le réducteur transmet une grande quantité de puissance, notamment grâce à des engrenages hélicoïdaux, et les roulements doivent supporter des charges radiales et axiales.roulements à rouleaux cylindriques, roulements à billes à gorge profondeet trois pointsroulements à billes à contact obliquesont principalement sélectionnés.
Les moteurs aéronautiques utilisent des roulements à billes à contact oblique à trois points etRoulements à rouleaux cylindriques.
Roulements à billes à contact oblique à trois points
Lorsque le moteur aéronautique est en marche, une charge radiale et une charge axiale sont générées sur la broche, et un ensemble de roulements à billes est généralement placé au point d'appui devant la broche pour supporter la charge radiale formée par la superposition de la force déséquilibrée de chaque arbre et de la rotation à grande vitesse, et en même temps supporter la différence de charge axiale entre la force pneumatique du ventilateur et du compresseur vers l'avant et la force pneumatique de la turbine vers l'arrière.
En comparant la structure des roulements à billes à gorge profonde et des roulements à billes à contact oblique à trois points, le centre de la gorge de la bague intérieure du roulement à billes à contact oblique à trois points est doté d'une excentricité axiale Lo, ce qui réduit son jeu axial Ga et la quantité de rotor dans la direction axiale et facilite le contrôle du jeu axial de la roue rotative du moteur.
Le roulement à billes à contact oblique à trois points possède une structure à double demi-bague intérieure, et sa conception à demi-bague intérieure séparable permet l'installation d'un plus grand nombre de billes, augmentant considérablement la capacité de charge.
Comparaison de la structure des roulements à billes à contact oblique et des roulements à billes à contact oblique à trois points : les roulements à billes à contact oblique ne supportent que des charges axiales unidirectionnelles. S'ils doivent supporter des charges axiales bidirectionnelles, ils doivent être combinés, ce qui augmente l'encombrement et la masse. Les roulements à billes à contact oblique à trois points, avec leurs doubles ou demi-bagues intérieures, supportent directement des charges axiales bidirectionnelles, permettant un gain d'environ 50 % en espace et en poids par rapport aux roulements à billes à contact oblique à double rangée ou à groupe de supports. De plus, leur installation est simple, ce qui facilite la conception des moteurs.
Dans un roulement à billes à contact oblique à trois points, la cage et les billes peuvent être séparées de la bague extérieure, permettant ainsi l'utilisation d'une cage monobloc, plus résistante, adaptée aux vitesses de rotation élevées et offrant une meilleure précision d'usinage. Cette structure facilite également l'installation et le contrôle des roulements.
Roulements à rouleaux cylindriques
Comparé aux roulements à rouleaux cylindriques mécaniques ordinaires, le diamètre des rouleaux des roulements à rouleaux cylindriques pour moteurs d'avion est plus petit, et ses avantages sont les suivants :
1) Il peut réduire la résistance au brassage de l'huile du rouleau pendant un fonctionnement à grande vitesse ;
2) La force d'inertie est faible ;
3) Une pression de contact suffisante peut être maintenue lorsque la force radiale est faible pour éviter le glissement du rouleau ;
4) Étant donné que les composants de la virole, du rouleau et de la cage peuvent être séparés, une cage solide peut être utilisée, ce qui offre une meilleure résistance et une stabilité à haute vitesse.
Roulements à rouleaux cylindriquesLes paliers sans rebord intérieur présentent généralement une largeur de bague intérieure plus importante afin de compenser le jeu axial entre les bagues intérieure et extérieure. Ce jeu est dû à l'allongement causé par la dilatation thermique entre l'arbre et la bague intérieure du palier, ainsi qu'au défaut d'alignement relatif entre les bagues intérieure et extérieure causé par les erreurs d'assemblage axial du rotor. En cas d'espace réduit ou d'exigences particulières, l'arbre ou le logement de palier peuvent être utilisés directement à la place de la bague intérieure sans rebord.
moteur aéronautiqueroulements à rouleaux cylindriquesLes roulements sont souvent confrontés à des conditions de travail caractérisées par une charge radiale faible ou nulle, et une vitesse de rotation très élevée. Les rouleaux sont sujets au glissement et au frottement. Afin d'éviter ce glissement, des chemins de roulement non circulaires sont souvent utilisés pour réaliser la précharge radiale du roulement, et la répartition de la charge est généralement assurée par deux roulements à chemin de roulement non circulaire typiques.
matériau de roulement
La température ambiante de fonctionnement du palier de turbine du moteur est très élevée, et il est généralement nécessaire de refroidir le palier avec un volume d'huile lubrifiante de plusieurs litres par minute, mais la température de fonctionnement du palier peut tout de même atteindre environ 250 °C.
Pour répondre aux exigences de fonctionnement à haute température, la bague de palier est généralement fabriquée en acier 8Cr4Mo4V (M50) ou autre acier haute température, et subit un revenu à haute température. Ainsi, même si la température du palier atteint 400 °C après l'arrêt du moteur, ses performances restent garanties. Afin de respecter la durée de vie en fatigue de roulement, la dureté superficielle du matériau du palier doit généralement être d'au moins 60 HRC à température ambiante. L'acier 8Cr4Mo4V est globalement durci par traitement thermique, mais sa ténacité est inférieure à celle du matériau des composants structuraux. Ceci peut entraîner la fissuration de la bague lorsque la force centrifuge et la contrainte circonférentielle de l'arbre sont importantes. Par conséquent, les paliers dont la valeur dn dépasse 2,5 × 10⁶ mm·tr/min doivent être fabriqués en acier G13Cr4Mo4Ni4V (M50NiL), qui présente une meilleure ténacité à cœur.
La cage des paliers de moteurs aéronautiques est généralement en acier de construction, tel que le 40CrNiMoA (4030). Elle est argentée afin de limiter l'usure lors du démarrage. L'élément roulant est constitué du même matériau que la bague et présente généralement la même dureté, parfois supérieure de 1 à 2 HRC. Il arrive également que les billes soient en céramique, par exemple en nitrure de silicium, en alumine ou en zircone.
Date de publication : 8 juin 2026
