Palier lisse ou palier de butée : quelle est la différence ?

Qu’est-ce qu’un palier radial ?

Le tourillon est la portion d’arbre qui tourne dans le palier. Un palier radial est donc tout palier qui entoure cette portion d’arbre et reprend l’effort agissant perpendiculairement à l’axe : le poids d’un rotor, la tension de courroie sur une poulie, la réaction d’un axe dans une timonerie. Dans sa forme lisse la plus simple — le palier lisse proprement dit —, c’est une bague cylindrique : un cylindre en bronze, en bimétal, en composite PTFE ou en acier trempé emmanché dans le logement, avec un jeu de fonctionnement par rapport à l’arbre et, le plus souvent, un film de lubrifiant entre les deux.

Les paliers radiaux lisses se dimensionnent par la pression spécifique — l’effort radial divisé par la surface projetée de l’alésage (diamètre × longueur) — et par la vitesse de glissement. Le bronze C93200 graissé est donné pour 45 N/mm² à l’arrêt et 25 N/mm² en mouvement jusqu’à 0,5 m/s ; une bague composite PTFE pour 250 N/mm² en statique, mais à sec seulement à faible vitesse ; une bague en acier trempé JBM-ST pour 250 N/mm² à 0,1 m/s. Un palier radial à roulement remplit la même fonction avec des billes ou des rouleaux entre une bague intérieure et une bague extérieure, et se dimensionne, lui, par sa charge dynamique de base et sa durée de vie.

Qu’est-ce qu’un palier de butée ?

Un palier de butée reprend l’effort qui tend à déplacer l’arbre le long de son propre axe : la réaction d’un engrenage hélicoïdal, la poussée sur une roue de pompe, le poids d’un arbre vertical, l’effort latéral qu’une timonerie désalignée exerce sur un axe de pivot. Il présente une face plane perpendiculaire à l’axe, sur laquelle l’arbre s’appuie par un collet, un épaulement ou son extrémité.

La version lisse est la rondelle de butée : un anneau plat en bronze, en bimétal à dos acier, en composite PTFE ou en bronze à plots de graphite, souvent pourvu de rainures radiales pour que le lubrifiant traverse la face et que la charge soit portée par des patins distincts. On la dimensionne par l’effort axial divisé par la surface annulaire des patins. Comme la vitesse de glissement varie du bord intérieur au bord extérieur de l’anneau et qu’aucun coin d’huile ne peut se former sur une face plane pour bâtir un film hydrodynamique, une rondelle de butée porte une pression spécifique plus faible que le même matériau en bague, et c’est elle qui cède la première lorsque la charge est mal répartie. Les butées à roulement (butées à billes et à rouleaux cylindriques) et les butées hydrodynamiques à patins oscillants sont les solutions de remplacement à haute vitesse.

Palier radial ou palier de butée : les différences

Le tableau met les deux en regard dans leur version lisse, celle qui concerne la plupart des demandes de bagues.

La plupart des articulations ont besoin des deux

L’axe de pivot d’un bras de chargeuse est un palier radial… jusqu’à ce que le bras soit poussé latéralement ; l’extrémité de la bague devient alors une face de butée. Un arbre de pompe porte son propre poids radialement et la poussée hydraulique de la roue axialement. Les arbres de boîtes de vitesses à engrenages hélicoïdaux subissent les deux en permanence. Les concepteurs y répondent de trois manières.

1. Bague à collerette. Une bague cylindrique munie d’une collerette venue de matière à une extrémité. Le corps reprend la charge radiale ; la collerette reprend une charge axiale légère ou occasionnelle et positionne la bague dans le logement. Disponible en bronze, en bimétal, en composite PTFE et POM. La collerette est une face de butée de surface limitée : ne la dimensionnez pas comme une rondelle de butée.
2. Bague cylindrique plus rondelle de butée. Deux pièces, chacune dimensionnée pour sa propre charge. La rondelle peut être d’un autre matériau que la bague, se remplace facilement et peut être rainurée pour le graissage. C’est la solution standard pour une charge axiale plus élevée ou continue.
3. Butée séparée. Pour une charge axiale élevée à vitesse soutenue, une butée à roulement ou une butée hydrodynamique à patins reprend l’effort axial, et le palier radial ne garde que la charge radiale.

Dans votre demande, indiquez séparément la charge radiale et la charge axiale. Un chiffre unique intitulé « charge » ne permet aucun dimensionnement.

Choisir un palier de butée lisse

Une face plane pardonne moins qu’un alésage : quatre points décident de la tenue d’une rondelle de butée.

• Pression sur la face : l’effort axial divisé par la surface des patins, comparé à la limite du matériau pour une face de butée, qui est inférieure à la limite du même matériau en bague.
• Planéité et perpendicularité du collet et de la face du logement en vis-à-vis : un basculement de quelques centièmes concentre toute la charge sur un seul bord.
• Chemin du lubrifiant : rainures radiales ou poches qui laissent le lubrifiant traverser la face ; en rotation continue, une rondelle sans rainures tourne à sec en son milieu.
• Arrêt en rotation : la rondelle doit être immobilisée par une goupille, un ergot ou un lamage, pour qu’elle ne tourne pas contre le logement et n’use pas la mauvaise face.