Aéronefs : roulements et joints de moteur à turbine à gaz
Les paliers principaux ont pour fonction essentielle de supporter le rotor principal du moteur. Le nombre de roulements nécessaires pour un bon support du moteur est, pour la plupart, déterminé par la longueur et le poids du rotor du moteur. La longueur et le poids sont directement affectés par le type de compresseur utilisé dans le moteur. Naturellement, un compresseur à deux bobines nécessite plus de support de roulement. Le nombre minimum de roulements requis pour supporter un arbre est d'un roulement rigide à billes (charges axiales et radiales) et d'un roulement à rouleaux droits (charge radiale uniquement). Parfois, il est nécessaire d'utiliser plus d'un roulement à rouleaux si l'arbre est soumis à des vibrations ou si sa longueur est excessive. Les rotors de la turbine à gaz sont supportés par des roulements à billes et à rouleaux, qui sont des roulements antifriction. De nombreux moteurs plus récents utilisent des roulements hydrauliques, dans lequel la bague extérieure est entourée d'une fine pellicule d'huile. Cela réduit les vibrations transmises au moteur.
En général, les roulements antifriction sont préférés en grande partie parce qu'ils : • offrent peu de résistance à la rotation, • facilitent l'alignement de précision des éléments rotatifs, • sont relativement peu coûteux, • sont facilement remplaçables, • résistent à des surcharges momentanées élevées, • sont simples à refroidir, lubrifier et maintiennent, • S'adaptent aux charges radiales et axiales, et • Sont relativement résistants aux températures élevées.
Les principaux inconvénients sont leur vulnérabilité aux corps étrangers et leur tendance à tomber en panne sans avertissement appréciable.
Habituellement, les roulements à billes sont positionnés sur l'arbre du compresseur ou de la turbine de manière à pouvoir absorber toutes les charges axiales (poussée) ou radiales. Parce que les roulements à rouleaux présentent une plus grande surface de travail, ils sont mieux équipés pour supporter les charges radiales que les charges axiales. Par conséquent, ils sont principalement utilisés à cette fin. Un ensemble de roulement à billes ou à rouleaux typique comprend un boîtier de support de roulement, qui doit être solidement construit et supporté afin de supporter les charges radiales et axiales du rotor à rotation rapide. Le boîtier de roulement contient généralement des joints d'huile pour empêcher l'huile de fuir de son chemin d'écoulement normal. Il fournit également l'huile au roulement pour sa lubrification, généralement par le biais de buses de pulvérisation. Les joints d'huile peuvent être du type à labyrinthe ou à filetage (hélicoïdal). Ces joints peuvent également être pressurisés pour minimiser les fuites d'huile le long de l'arbre du compresseur. Le joint à labyrinthe est généralement sous pression, mais le joint hélicoïdal dépend uniquement du filetage inversé pour arrêter les fuites d'huile. Ces deux types de joints sont très similaires, ne différant que par la taille du filetage et le fait que le joint à labyrinthe est sous pression.
Un autre type de joint d'huile utilisé sur certains des moteurs les plus récents est le joint en carbone. Ces joints sont généralement à ressort et sont similaires dans leur matériau et leur application aux balais de charbon utilisés dans les moteurs électriques. Les joints en carbone reposent contre une surface prévue pour créer une cavité ou un vide de roulement étanche ; ainsi, l'huile est empêchée de fuir le long de l'arbre dans le flux d'air du compresseur ou la section de turbine.
Le roulement à billes ou à rouleaux est monté dans le logement de roulement et peut avoir une fonction d'auto-alignement. Si un roulement est à alignement automatique, il est généralement logé dans une bague sphérique. Cela permet à l'arbre une certaine quantité de mouvement radial sans transmettre de contrainte à la bague intérieure du roulement.
La surface d'appui est généralement fournie par un tourillon usiné sur l'arbre approprié. Le roulement est généralement verrouillé en position par un circlip en acier ou un autre dispositif de verrouillage approprié. L'arbre du rotor fournit également la surface correspondante pour les joints d'huile dans le boîtier de roulement. Ces surfaces usinées sont appelées méplats et s'insèrent assez près du joint d'huile.