ISO 12168-1-2001 Plain bearings - Hydrostatic plain journal bearings without drainage grooves under steady-state conditions - Part 1 Calculation of oil-lubricat.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 12168-1:2001(F) ISO 2001NORME INTERNATIONALE ISO 12168-1 Premire dition 2001-12-15Paliers lisses Paliers lisses radiaux hydrostatiques sans rainure dcoulement fonctionnant en rgime stationnaire Partie 1: Calcul pour la lubrification des paliers lisses radiaux sans rainure dcoul

2、ement Plain bearings Hydrostatic plain journal bearings without drainage grooves under steady-state conditions Part 1: Calculation of oil-lubricated plain journal bearings without drainage grooves ISO 12168-1:2001(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de

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7、u mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lISO ladresse ci-aprs ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax. + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.ch Web www.iso.ch Imprim en

8、 Suisse ii ISO 2001 Tous droits rservsISO 12168-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos .iv Introduction.v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives .1 3 Bases de calcul et conditions aux limites.1 4 Symboles, termes et units 3 5 Mthode de calcul5 5.1 Gnralits .5 5.2

9、 Portance .6 5.3 Dbit de lubrifiant et puissance de pompage.8 5.4 Puissance de frottement.9 5.5 Optimisation.9 5.6 Tempratures et viscosits 11 5.7 Pression minimale sur les alvoles .12 Annexe A (normative) Description de la mthode dapproximation pour le calcul des paliers lisses radiaux hydrostatiqu

10、es .13 Annexe B (normative) Exemples de calcul.23 Bibliographie.32 ISO 12168-1:2001(F) iv ISO 2001 Tous droits rservs Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes int

11、ernationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LIS

12、O collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 3. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Nor

13、mes internationales. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lm

14、ents de la prsente partie de lISO 12168 peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 12168-1 a t labore par le comit technique ISO/TC 12

15、3, Paliers lisses, sous-comit SC 4, Mthodes de calcul des paliers lisses. LISO 12168 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Paliers lisses Paliers lisses radiaux hydrostatiques sans rainure dcoulement fonctionnant en rgime stationnaire: Partie 1: Calcul pour la lubrification de

16、s paliers lisses radiaux sans rainure dcoulement Partie 2: Caractristiques du calcul pour la lubrification des paliers lisses radiaux sans rainure dcoulement Les annexes A et B constituent des lments normatifs de la prsente partie de lISO 12168. ISO 12168-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs vIntro

17、duction Le fonctionnement des paliers hydrostatiques est caractris par le fait que la pression dappui du palier est gnre par une lubrification externe. Labsence dusure, le fonctionnement silencieux, la grande plage de vitesses utilisables ainsi que la forte rigidit et la capacit damortissement const

18、ituent les avantages particuliers des paliers hydrostatiques. Ces proprits expliquent galement le bien-fond de limportance particulire des ensembles avec paliers hydrostatiques dans diffrents domaines dapplication tels que par exemple les machines-outils. Les bases de calcul dcrites dans la prsente

19、partie de lISO 12168 sappliquent aux paliers ayant des nombres dalvoles et des rapports largeur/diamtre diffrents pour une gomtrie dalvole identique. Dans la prsente partie de lISO 12168, seuls les paliers non quips de rainures de vidange de lhuile entre les alvoles sont pris en compte. Par comparai

20、son avec les paliers avec rainures de vidange de lhuile, ce type de palier requiert une puissance plus leve avec le mme comportement la rigidit. Lhuile est injecte dans chaque alvole de palier laide dune pompe commune pression constante (circuit p en= constant) et par lintermdiaire des restricteurs

21、linaires placs en amont, par exemple sous la forme de capillaires. Les mthodes de calcul numres dans la prsente partie de lISO 12168 doivent permettre lutilisateur de calculer et dvaluer un type de palier donn ainsi que de concevoir un palier en fonction de certains paramtres facultatifs. De plus, l

22、a prsente partie de lISO 12168 contient le modle type du circuit de lubrification requis y compris le calcul des donnes propres aux restricteurs. NORME INTERNATIONALE ISO 12168-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 1Paliers lisses Paliers lisses radiaux hydrostatiques sans rainure dcoulement fonctio

23、nnant en rgime stationnaire Partie 1 : Calcul pour la lubrification des paliers lisses radiaux sans rainure dcoulement 1 Domaine dapplication La prsente partie de lISO 12168 sapplique aux paliers lisses radiaux hydrostatiques dans des conditions de rgime stationnaire. Dans la prsente partie de lISO

24、12168, seuls les paliers sans rainure dcoulement de lhuile entre les alvoles sont pris en compte. 2 Rfrences normatives Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la prsente partie de lISO 121

25、68. Pour les rfrences dates, les amendements ultrieurs ou les rvisions de ces publications ne sappliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fonds sur la prsente partie de lISO 12168 sont invites rechercher la possibilit dappliquer les ditions les plus rcentes des documents normatifs

26、indiqus ci-aprs. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document normatif en rfrence sapplique. Les membres de lISO et de la CEI possdent le registre des Normes internationales en vigueur. ISO 3448:1992, Lubrifiants liquides industriels Classification ISO selon la viscosit ISO 12168-2:200

27、1, Paliers lisses Paliers lisses radiaux hydrostatiques sans rainures dcoulement fonctionnant en rgime stationnaire Partie 2: Caractristiques du calcul pour la lubrification des paliers lisses radiaux sans rainure dcoulement 3 Bases de calcul et conditions aux limites Le calcul relevant du domaine d

28、application de la prsente partie de lISO 12168 est la dtermination mathmatique des paramtres de fonctionnement des paliers radiaux lisses hydrostatiques en fonction des conditions de fonctionnement, de la gomtrie des paliers et des donnes de lubrification, cest-dire la dtermination des excentricits,

29、 de la portance, de la rigidit, de la pression dalimentation requise, du dbit dhuile, de la puissance de frottement et de pompage, et de laugmentation de la temprature. Outre le dveloppement de la pression hydrostatique, linfluence de leffet hydrodynamique est galement estime. Lquation diffrentielle

30、 de Reynolds fournit les bases thoriques du calcul des paliers hydrostatiques. Dans la plupart des cas pratiques dapplication, il est toutefois possible dobtenir des rsultats suffisamment exacts par approximation. Lapproximation utilise dans la prsente partie de lISO 12168 est fonde sur deux quation

31、s de base utilises pour dcrire lcoulement par lintermdiaire des butes des paliers, que lon peut driver de lquation diffrentielle ISO 12168-1:2001(F) 2 ISO 2001 Tous droits rservs de Reynolds lorsquon observe des conditions aux limites particulires. La loi de Hagen-Poiseuille dcrit le dbit de pressio

32、n dans un jeu parallle, et lquation de Couette dcrit lcoulement dans le jeu des paliers d la rotation des arbres. Une prsentation dtaille du contexte thorique de la mthode de calcul est incluse dans lannexe A. Les hypothses fondamentales suivantes sappliquent aux mthodes de calcul dcrites dans la pr

33、sente partie de lISO 12168: a) tous les coulements de lubrifiant dans le jeu de lubrification sont laminaires; b) le lubrifiant adhre entirement aux surfaces de glissement; c) le lubrifiant est un fluide newtonien incompressible; d) dans lensemble du jeu de lubrification ainsi que dans les restricte

34、urs en amont, le lubrifiant est partiellement isovisqueux; e) un jeu de lubrification entirement rempli de lubrifiant constitue la base du comportement au frottement; f) absence de variations de pression du film dhuile perpendiculaire aux surfaces de glissement; g) le demi-palier et le demi-tourillo

35、n ont des surfaces totalement rigides; h) les rayons de courbure des surfaces, dont le mouvement des unes par rapport aux autres est relatif, sont grands par comparaison lpaisseur du film dhuile; i) la hauteur du jeu dans la direction des axes est constante (jeu parallle axial); j) la pression exerc

36、e sur lalvole est constante; k) absence de mouvement perpendiculaire aux surfaces de glissement. laide des quations dapproximation mentionnes ci-dessus, tous les paramtres requis pour la conception ou le calcul des paliers peuvent tre dtermins. Lapplication du principe de similarit entrane des valeu

37、rs de similarit non dimensionnes de la portance, de la rigidit, du dbit dhuile, du frottement, des pressions dalvole, etc. Les rsultats indiqus dans la prsente partie de lISO 12168 sous la forme de tableaux et de diagrammes se limitent aux plages de fonctionnement communes dans la pratique pour les

38、paliers hydrostatiques. Ainsi, la plage dexcentricit des paliers (dplacement sous charge) se limite = 0 0,5. La limitation de cette plage dexcentricit signifie une simplification considrable de la mthode de calcul dans la mesure o la portance est une fonction quasi linaire de lexcentricit. Toutefois

39、, lapplicabilit de cette procdure est rarement limite, dans la mesure o dans la pratique les excentricits 0,5 sont la plupart du temps non souhaites pour des raisons de scurit de fonctionnement. Une autre hypothse relative aux calculs est le rapport restricteur optimal par approximation 1 = 1 pour l

40、e comportement la rigidit. Pour ce qui concerne les dimensions extrieures du palier, la prsente partie de lISO 12168 se limite au domaine largeur/diamtre des paliers B/D = 0,3 1 qui est commun dans les cas dapplication pratiques. La profondeur dalvole est plus importante que la hauteur du jeu par un

41、 facteur de 10 100. Pour le calcul des pertes par frottement, la perte par frottement sur lalvole par rapport au frottement sur les butes des paliers peut gnralement tre nglige compte tenu des hypothses mentionnes ci-dessus. Cela ne sapplique toutefois pas lorsque le palier doit tre optimis eu gard

42、ses pertes de puissance totales. Afin de prendre en compte la direction de la charge dun palier, on distingue les deux cas extrmes que sont la charge dans la direction de laxe dalvole et la charge dans la direction de laxe des butes. Mis part les conditions aux limites mentionnes, certaines autres e

43、xigences doivent tre mentionnes pour la conception des paliers hydrostatiques afin de sassurer de leur fonctionnement dans toutes les conditions de fonctionnement. En gnral, un palier doit tre dsign de sorte quune hauteur de jeu minimale comprise entre 50 % et 60 % de la hauteur de jeu initiale soit

44、 assure lorsque la charge maximale possible est applique. Dans ce ISO 12168-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 3type de liaison, il faut accorder une attention toute particulire aux dsalignements de larbre dans le palier dus aux dformations de larbre, susceptibles dapparatre dans un contact entre

45、 larbre et le bord du palier, endommageant ainsi le palier. De plus, le jeu parallle requis pour le calcul nest plus ncessaire dans ce cas. Dans la mesure o larbre est en contact avec les butes de paliers lorsque la pression hydrostatique est interrompue, il pourrait savrer ncessaire de vrifier les

46、zones de contact eu gard aux pressions de surface naissantes. On doit sassurer que la chaleur du palier nentrane pas une augmentation inadmissible de la temprature de lhuile. Si ncessaire, le refroidissement de lhuile doit tre prvu. De plus, lhuile doit tre filtre afin dviter lencrassement des capil

47、laires et lendommagement des surfaces de glissement. Une faible pression de lalvole dgage doit galement tre vite, dans la mesure o, dans le cas contraire, lair provient du milieu ambiant, et entranerait une diminution de la rigidit (voir 5.7). 4 Symboles, termes et units Voir Tableau 1. Tableau 1 Symboles, termes et units Symbole Terme Unit a Facteur dinertie 1 A lanSurface des butes m 2 * lan ASurface relative des butes lan * lanA A B D = p 1 A pSurface dalvole m 2 b Largeur perpendiculaire au sens dcoulement m b axLargeur de la sortie a