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Structure, ajustement et méthodes de support des paliers de vilebrequin

 

I. Exigences fonctionnelles et d'utilisation depaliers de vilebrequin

Les coussinets de vilebrequin comprennent les coussinets de bielle et les coussinets principaux. Leur rôle est de protéger les tourillons et les alésages de coussinets, réduisant ainsi le frottement et l'usure. Ils transforment la force des gaz transmise par l'ensemble piston-bielle en couple pour la transmission de la puissance. Ils servent également à actionner la distribution et divers autres dispositifs auxiliaires du moteur.

 

Exigences d'utilisation : Tous ces roulements doivent résister à des charges alternées et à un frottement à grande vitesse ; par conséquent, les matériaux des roulements doivent présenter une résistance à la fatigue suffisante, un faible frottement, une résistance à l'usure et une résistance à la corrosion.

 

II. Structure depaliers de vilebrequin

 

Les coussinets de bielle et les coussinets de palier sont tous deux constitués de deux coquilles emboîtées, supérieure et inférieure. Chaque coquille est composée d'un support en acier et d'une couche d'alliage antifriction, ou d'un support en acier, d'une couche d'alliage antifriction et d'une couche de revêtement tendre. La première configuration est appelée coquille à deux couches, et la seconde, coquille à trois couches.

 

1. Support en acier et couche antifriction

Le support en acier constitue le matériau de base de la coquille du palier ; il est fabriqué en acier à faible teneur en carbone d’une épaisseur de 1 à 3 mm. La couche antifriction est composée d’un alliage antifriction de 0,3 à 0,7 mm d’épaisseur, relativement tendre et assurant la protection du tourillon.

 

Matériaux de la couche antifriction :

 

(1) Alliage blanc (alliage Babbitt) : Bonnes performances antifriction, mais faible résistance mécanique et mauvaise résistance à la chaleur. Couramment utilisé dans les moteurs à essence à faible charge.

 

(2) Alliage cuivre-plomb : Haute résistance mécanique, capacité de charge élevée et bonne résistance à la chaleur. Principalement utilisé dans les moteurs diesel à forte charge. Cependant, ses performances antifriction sont faibles.

 

(3) Alliages à base d'aluminium : Il en existe trois types : les alliages aluminium-antimoine-magnésium, les alliages d'aluminium à faible teneur en étain et les alliages d'aluminium à haute teneur en étain. Les deux premiers présentent de bonnes propriétés mécaniques et une forte capacité de charge, mais une faible résistance au frottement. Ils sont principalement utilisés dans les moteurs diesel. Le dernier, quant à lui, allie de bonnes propriétés mécaniques et une bonne résistance au frottement, et est largement utilisé dans les moteurs diesel et essence.

 

2. Clavette de positionnement et rainure de lubrification

 

Le coussinet de bielle est muni d'une clavette de positionnement qui, lors du montage, s'insère dans la rainure de positionnement du pied de bielle et du chapeau de bielle afin d'empêcher tout mouvement de va-et-vient ou toute rotation du coussinet. La bague de coussinet comporte également des trous et des rainures de lubrification qui doivent être alignés avec les trous de lubrification correspondants lors du montage.

 

III.Palier de vilebrequinAjustement libre et par interférence

 

1. Jeu libre : Le rayon de courbure de la bague de palier à l’état libre est légèrement supérieur au rayon du logement du palier. La différence de diamètre est appelée jeu libre. Pour les moteurs à essence, il est généralement de 0,8 à 1,5 mm, et pour les moteurs diesel, de 1,5 à 2,5 mm.

 

2. Ajustement serré : Le diamètre extérieur de la bague de palier étant légèrement supérieur à celui du logement de palier, un ajustement serré est obtenu après le serrage des boulons de bielle. Ceci empêche la bague de palier de tourner, de se déplacer ou de vibrer pendant le fonctionnement, assurant ainsi un contact étroit entre la bague et le logement et favorisant la dissipation de la chaleur. Le porte-à-faux du palier est généralement de 0,04 à 0,09 mm.

 

Inspection : Après avoir installé le roulement dans son logement, serrez les boulons des deux côtés au couple spécifié par le fabricant. Ensuite, desserrez complètement le boulon d’un côté et utilisez une jauge d’épaisseur pour vérifier le jeu entre le logement du roulement et l’alésage. Ce jeu correspond au porte-à-faux du roulement. IV. Palier de butée du vilebrequin

 

Fonction de la butée de vilebrequin : Lorsque le véhicule est en mouvement, la pédale d’embrayage applique une poussée axiale au vilebrequin, provoquant un déplacement axial. Un déplacement axial excessif affecte le fonctionnement normal de l’ensemble piston-bielle et perturbe la distribution et l’injection du moteur diesel. Les butées de vilebrequin sont nécessaires pour assurer le positionnement axial du vilebrequin.

 

Les paliers de butée ne peuvent être installés qu'à un seul endroit afin de permettre la dilatation libre du vilebrequin sous l'effet de la chaleur. Les principaux types sont :

 

1. Coussinet à bride

 

2. Rondelles de butée semi-circulaires

 

3. Rondelles de butée circulaires

 

Précautions d'installation : La face de la rondelle de butée comportant la couche antifriction (côté rainuré pour la lubrification) doit être orientée vers les pièces en rotation. Lors d'un mouvement d'avancement du vilebrequin, la rondelle de butée arrière supporte la poussée axiale ; lors d'un mouvement de recul, c'est la rondelle de butée avant qui la supporte.

 

Réglage du jeu axial : remplacer les rondelles de butée par des rondelles d’épaisseurs différentes, ou modifier l’épaisseur des rondelles de butée. (La norme est généralement de 0,07 à 0,17 mm, avec une limite admissible de 0,25 mm).

 

V. Méthodes de support du vilebrequin

Un vilebrequin comportant un palier principal entre chaque paire de vilebrequins adjacents est appelé vilebrequin à support intégral ; sinon, il est appelé vilebrequin à support partiel.

 

1. Vilebrequin entièrement supporté :

 

Avantages : Augmente la rigidité et la résistance à la flexion du vilebrequin ; réduit la charge sur les paliers principaux.

 

Inconvénients : Augmente le nombre de surfaces usinées sur le vilebrequin, augmente le nombre de paliers principaux et allonge le bloc-moteur.

 

Applications : Largement utilisée ; les moteurs diesel utilisent généralement cette méthode de support.

 

2. Vilebrequin partiellement supporté :

 

Avantages : Réduit la longueur du vilebrequin, diminuant ainsi la longueur totale du moteur.

 

Inconvénients : Nécessite une charge plus élevée sur les paliers principaux.

 

Applications : Cette méthode peut être utilisée pour les moteurs à essence ayant des exigences de charge plus faibles.