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CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES ETANCHEITE PT- Lycée NEWT

CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES ETANCHEITE PT- Lycée NEWTON – CLICHY - 1 - 1. EXPRESSION FONCTIONNELLE DU BESOIN, CAHIER DES CHARGES Les fonctions à assurer par un dispositif d’étanchéité dans la phase d’utilisation peuvent être définies à partir du diagramme des interacteurs suivant : Mouvements relatifs Lubrifiant Milieu 1 à la pression p Milieu 2 à la pression p+∆p FP1 Dispositif d’étanchéité Milieu Différence de pression ∆p FC4 FC1 FC3 FC2 FP1 : maîtriser le passage du fluide du milieu à pression P+∆ ∆ ∆ ∆P vers le milieu à pression P FC1 : s'adapter aux mouvements relatifs entre les pièces mécaniques FC2 : s'adapter à la différence de pression FC3 : s'adapter au fluide lubrifiant FC4 : résister au milieu environnant Fonction de Service Critères Valeur FP1 Débit de fuite Q = L/min (ou m3/h) FC1 Vitesses relatives admissibles V = m.s−1 ou ω = rad.s−1 FC2 Différence de pression admissible ∆P = MPa (ou bar) FC3 Viscosité admissible µ = Pa.s (ou m3/h) Nature chimique du lubrifiant Compatibilité totale FC4 Température admissible T = ° C Durée de vie L = heures CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBL PT- Lycée NEWTON – CLICHY 2. SYNTHESE DES SOLUTIO Type d’utilisation Statique Dynamique Transl. Joint plat Joint métalloplastique Joint U-Seal Joint torique Joint quatre lobes Joint à lèvre U Joint racleur ONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES - 2 - SYNTHESE DES SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES « CLASSIQUES Type d’utilisation Limites d’utilisation Dynamique Pression ∆P (MPa) Vitesse de glissement (m.s-1) Rot. 100 MPa Jusqu’à 200 MPa 0.1 m/s Montage simple Economique Encombrement faible Large gamme de matériaux A partir de 5MPa bague anti extrusion recommandée en dynamique 40 MPa Translation : 0.5 m/s Rotation : 2 m/s Par rapport au joint torique résistance identique moins de frottement meilleure tenue en translation durée de vie supérieure 30 MPa 0.5 m/s Bonne étanchéité sous pression moyenne Nécessite l’utilisation de 2 joints dans le cas de pressions alternées Utilisé en général pour des vérins hydrauliques moyenne pression 0.1 MPa 1 m/s Supprime les impuretés, mais ce n’est pas un élément de pression Utilisé pour protéger un autre joint contre les poussières et les particules abrasives, généralement sur des tiges de vérin ETANCHEITE CLASSIQUES » Observations Encombrement faible Large gamme de matériaux 5MPa bague anti extrusion recommandée Par rapport au joint torique : résistance identique moins de frottement meilleure tenue en translation vie supérieure étanchéité sous pression moyenne Nécessite l’utilisation de 2 joints dans le cas de pressions alternées Utilisé en général pour des vérins hydrauliques moyenne pression Supprime les impuretés, mais ce n’est pas un élément Utilisé pour protéger un autre joint contre les poussières et les particules abrasives, généralement sur des tiges de vérin CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES ETANCHEITE PT- Lycée NEWTON – CLICHY - 3 - Type d’utilisation Limites d’utilisation Observations Statique Dynamique Pression ∆P (MPa) Vitesse de glissement (m.s-1) Transl. Rot. Joint à lèvre radial 1 MPa 20 m/s Ne supporte que de faibles variations de pression La dureté de l’arbre doit être de : 45 HRC si V<5 m/s 60 HRC si V>25 m/s Très utilisé pour les montages de roulement Joint V-Ring 0.05 MPa 12 m/s Ne supporte que de faibles variations de pression Tolère bien défauts de coaxialité Etanchéité axiale Très utilisé pour les montages de roulement Anneau Nilos - Très élevée Conception simple, encombrement réduit Utilisé pour lubrification à la graisse Frottements très faibles Chicanes - Très élevée Rondelles Z - Très élevée CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBL PT- Lycée NEWTON – CLICHY 3.1. Etanchéité par Contact D L’étanchéité peut être réalisée par contact direct entre les pièces La réalisation d’une telle étanchéité nécessite : • Un bon état de surface (on rode les surfaces à mettre en • L’utilisation de matériaux déformables à froid. • Un serrage suffisamment important pour supprimer les aspérités des surfaces. Les surfaces associées peuvent être : • Planes (plan/plan). • Coniques (cône/cône) • Annulaire (sphère/cône). 3.2. Etanchéité par interposition d’un joint L’étanchéité est obtenue par l’interposition d’un joint entre les surfaces en contact. Les principaux joints utilisés sont : • Les joints plats Ce type de joint est obtenu en le découpant dans des feuilles de matières selon l’usage souhaité. • Les joints plats circulaires On distingue deux types : Type A, formé d'une couronne cylindrique (tout matériau peut être utilisé). Type B, constitué de rondelles métalloplastiques dont l'enveloppe extérieure est en cuivre, en aluminium ou en acier inoxydable et l'intérieur garni d'isolant • Les joints type « U-Seal » Un anneau trapézoïdal en élastomère est collé par vulcanisation mécanique. élastomère. ONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES - 4 - 3. ETANCHEITE STATIQUE Contact Direct L’étanchéité peut être réalisée par contact direct entre les pièces (sans joint). étanchéité nécessite : Un bon état de surface (on rode les surfaces à mettre en contact). L’utilisation de matériaux déformables à froid. Un serrage suffisamment important pour supprimer les aspérités Etanchéité par interposition d’un joint L’étanchéité est obtenue par l’interposition d’un joint entre les surfaces en contact. Les principaux joints utilisés sont : Ce type de joint est obtenu en le découpant dans des feuilles de différentes d'une couronne cylindrique (tout matériau peut être utilisé). constitué de rondelles métalloplastiques dont l'enveloppe extérieure est en cuivre, acier inoxydable et l'intérieur garni d'isolant Un anneau trapézoïdal en élastomère est collé par vulcanisation L'étanchéité est assurée par l'écrasement lors du serrage de l'anneau en ETANCHEITE constitué de rondelles métalloplastiques dont l'enveloppe extérieure est en cuivre, Un anneau trapézoïdal en élastomère est collé par vulcanisation sur une rondelle L'étanchéité est assurée par l'écrasement lors du serrage de l'anneau en CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBL PT- Lycée NEWTON – CLICHY • Les joints toriques Très utilisés pour des étanchéités statiques Les joints toriques sont montés encastrés dans une gorge ou dans un chanfrein dont les dimensions sont précisées par les fabricants. Etanchéité axiale/radiale • Les joints quadrilobes Les joints quadrilobes se montent comme les joints toriques dans une gorge. ONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES - 5 - Très utilisés pour des étanchéités statiques (économiques). Ils permettent de supporter des presions jusqu'à 100 MPa. Les joints toriques sont montés encastrés dans une gorge ou dans un chanfrein dont les dimensions sont précisées par Etanchéité axiale/radiale Etanchéité radiale Les joints quadrilobes se montent comme les joints toriques dans une gorge. ETANCHEITE . Ils permettent de supporter des presions jusqu'à 100 MPa. Les joints toriques sont montés encastrés dans une gorge ou dans un chanfrein dont les dimensions sont précisées par Etanchéité radiale CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBL PT- Lycée NEWTON – CLICHY 4. ETANCHEITE DYNAMIQUE 4.1. Etanchéité par interposition d’un joint • Joint à lèvres Ils permettent d'obtenir une étanchéité dans le cas de mouvements relatifs de rotation. Il en existe de différents modèles (avec deux lèvres, etc…). Conseils de montage ONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES - 6 - ETANCHEITE DYNAMIQUE EN ROTATION Etanchéité par interposition d’un joint Ils permettent d'obtenir une étanchéité dans le cas de mouvements relatifs de rotation. Il en existe de différents modèles (avec deux lèvres, etc…). ETANCHEITE CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES ETANCHEITE PT- Lycée NEWTON – CLICHY - 7 - • Joint V-Ring Ces joints sont constitués d'une bague en élastomère munie d'une lèvre à frottement axial. Le joint V-ring est maintenu par élasticité sur l'arbre et rejette par centrifugation tous les corps venant à son contact. Exemples de montages • Anneau Nilos Assure l'étanchéité au niveau d'un roulement pour une lubrification à la graisse. Cet anneau, légèrement élastique, se déforme et assure un contact au niveau de la bague extérieure et au niveau de la bague intérieure. Exemples de montages CI12 : ANALYSER ET CONCEVOIR DES ENSEMBL PT- Lycée NEWTON – CLICHY 4.2. Etanchéité par passage étroit « • Chicanes Le principe de ce type d'étanchéité est de laminer le fluide à passage de très faible section, puis de le détendre dans une zone plus large (cet ensemble L’espace est souvent rempli avec un liquide ou une graisse pour interdire le passage aux poussières et projections de liquide. Le fluide de barrage doit être compatible avec les différents milieux afin d’éviter toute réaction chimique. • Rondelles déflecteurs d'étanchéité SKF de type Z ou F Le principe ONCEVOIR DES ENSEMBLES MECANIQUES - 8 - Etanchéité par passage étroit « sans contact » Le principe de ce type d'étanchéité est de laminer le fluide à passage de très faible section, puis de le détendre dans une zone plus large (cet ensemble formant une chicane) avec un liquide ou une graisse pour interdire le passage aux poussières et projections de iquide. Le fluide de barrage doit être compatible avec les différents milieux afin d’éviter toute réaction chimique. Rondelles déflecteurs d'étanchéité SKF de type Z ou F Le principe est identique à celui des chicanes ETANCHEITE Le principe de ce type d'étanchéité est de laminer le fluide à étancher uploads/Geographie/ cours-etancheite.pdf