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{{voir homonymes|Bielle}}
[[Fichier:Pleuel-Käfer.JPG|thumb|upright=0.8|Bielle d'un moteur de [[Volkswagen Coccinelle]].]]
En [[mécanique]], une '''bielle''' est une pièce reliant deux articulations d'axes mobiles dans le but de transmettre une [[Force (physique)|force]]. Elle est un des éléments constitutifs du [[système bielle-manivelle]] qui permet la transformation d'un mouvement de rotation continue en un mouvement alternatif de rotation ou de translation, et réciproquement. Sa création remonte probablement, selon l'historien [[Bertrand Gille (historien)|Bertrand Gilles]], au début du {{IIe siècle}} après J.-C.
Les bielles sont couramment utilisées dans les [[moteur|moteurs thermiques]] équipant les [[automobile]]s, les [[motocyclette]]s ou encore les [[Locomotive à vapeur|locomotives à vapeur]]. C'est d'ailleurs dans le domaine des [[moteur à combustion interne|moteurs à combustion interne]] qu'elles ont connu le plus fort développement. Dans le cas d'un moteur, la bielle permet la transformation du mouvement rectiligne alternatif du [[piston (mécanique)|piston]] en mouvement circulaire quasi continu du [[vilebrequin (moteur)|vilebrequin]] ou de la roue de la locomotive.
== Origines ==
[[Fichier:Römische Sägemühle.svg|thumb|left|Schéma de la [[scierie de pierre de Hiérapolis]], la plus ancienne machine connue utilisant un système de bielles et [[manivelle]]s<ref name="Grewe 2009">{{article|nom1 = Grewe|prénom1 = Klaus|auteurs ouvrage = Martin Bachmann (dir.)|titre = Die Reliefdarstellung einer antiken Steinsägemaschine aus Hierapolis in Phrygien und ihre Bedeutung für die Technikgeschichte. Internationale Konferenz 13.−16. Juni 2007 in Istanbul|périodique = Bautechnik im antiken und vorantiken Kleinasien|url = http://www.freundeskreis-roemerkanal.de/Text/BAUTECHNIK%20IM%20ANTIKEN%20UND.pdf|série = Byzas|volume = 9|éditeur = Ege Yayınları/Zero Prod. Ltd.|lieu = Istanbul|année = 2009|isbn = 978-975-807-223-1|pages = 429–454 (429)|langue = de}}</ref>{{,}}<ref name="Ritti, Grewe, Kessener 2007">{{article|nom1 = Ritti|prénom1 = Tullia|nom2 = Grewe|prénom2 = Klaus|nom3 = Kessener|prénom3 = Paul|année = 2007|titre = A Relief of a Water-powered Stone Saw Mill on a Sarcophagus at Hierapolis and its Implications|périodique = Journal of Roman Archaeology| volume = 20|pages = 138–163 (161)|langue = en}}</ref>{{,}}<ref name="Grewe 2010">{{article|nom1 = Grewe|prénom1 = Klaus|titre = La máquina romana de serrar piedras. La representación en bajorrelieve de una sierra de piedras de la antigüedad, en Hierápolis de Frigia y su relevancia para la historia técnica (traducteur Miguel Ordóñez)|traducteur = Miguel Ordóñez|série = V Congreso de las Obras|périodique = Las técnicas y las construcciones de la Ingeniería Romana|url = http://www.traianvs.net/pdfs/2010_15_grewe.pdf|année = 2010|pages = 381–401|langue = es}}</ref>]]
Le système bielle-manivelle représente sans doute la plus importante [[innovation]] du {{XVe siècle}}. La pensée technique allemande de cette époque nous a légué un manuscrit anonyme, daté des environs de 1430, dit ''[[Croisades contre les hussites|Anonyme de la guerre hussite]]''<ref>[[#GIL|Bertrand Gilles]], ''Les ingénieurs de la Renaissance''</ref>. Celui-ci comporte plusieurs dessins de moulins à bras qui constituent la première représentation figurée certaine de ce mécanisme ; on y distingue parfaitement les bielles manœuvrées à bras reliées à des manivelles.
Cependant, de plus récentes preuves d'une bielle apparaissent à la fin du {{s-|III|e}} dans la [[scierie de Hiérapolis]], ainsi que dans deux scieries du {{VIe siècle}} découvertes à [[Éphèse]] et [[Jerash]]. Leur mécanisme converti le mouvement de rotation de la roue hydraulique dans le mouvement linéaire des lames de scies. Ces scieries sont à l'heure actuelle les plus anciennes machines connues à associer une bielle à une manivelle<ref name="Grewe 2009"/>{{,}}<ref name="Ritti, Grewe, Kessener 2007"/>{{,}}<ref name="Grewe 2010"/>.
{{clr}}
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{{Article détaillé|Machine à vapeur|Composants d'une locomotive à vapeur}}
[[Fichier:Piston steam engine.jpg|thumb|Les roues d'une [[locomotive à vapeur]] sont mises en rotation par plusieurs bielles.]]
Dans le cas des [[locomotive à vapeur|locomotives à vapeur]], et plus généralement des [[machine à vapeur|machines à vapeur]], la bielle permet la transformation du mouvement alternatif rectiligne du piston — mouvement qui lui est imprimé par la vapeur successivement sur ses deux faces — en un mouvement de rotation d'une roue ou plusieurs roues.
Les locomotives à vapeur sont généralement constituées de plusieurs bielles aux fonctions relativement différentes. Un bielle motrice transmet l'effort de [[traction]] de la [[crosse]] au [[maneton]] de la roue motrice tandis que des bielles d'accouplement transmettent cette force du maneton de la roue motrice aux manetons des roues accouplées afin de répartir l'effort à tous les [[essieu]]x entraînés<ref name="loco">{{Lien web|url=http://www.voisin.ch/dlok/partframes_f.html?/dlok/part0011_f.html|titre=Répertoire technique de la locomotive à vapeur|site=Dlok|consulté le=26 janvier 2010|auteur=Laurent Voisin}}</ref>.
La [[distribution Walschaerts]] est le système de distribution le plus répandu dans les locomotives à vapeur. Dans ce cas, deux autres bielles, dénommées bielle d'excentrique et bielle de commande de tiroir, relient quant à elles le système de [[Distribution (moteur)|distribution]] au système d'entrainement des roues. Elles permettent de commander le tiroir, c'est-à-dire la valve orientant la vapeur d'un côté ou de l'autre du piston<ref name="loco" />.
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== Moteur à combustion interne ==
{{Article détaillé|Moteur à combustion interne}}
[[Fichier:4-Stroke-Engine.gif|thumb|left|La bielle transmet le mouvement du [[Piston (mécanique)|piston]] au [[Vilebrequin (moteur)|vilebrequin]].]]
Dans les [[moteur à combustion interne|moteurs à combustion interne]], les bielles transforment le mouvement alternatif rectiligne des [[piston (mécanique)|pistons]] en un mouvement rotatif quasi continu du [[vilebrequin (moteur)|vilebrequin]]. La bielle comporte deux [[alésage]]s circulaires, l'un de petit [[diamètre]], appelé pied de bielle, et l'autre de grand diamètre, appelé tête de bielle.
[[Fichier:Bielle (face).svg|thumb|Anatomie d'une bielle automobile.]]
Le pied de bielle est engagé autour de l'axe du [[piston (mécanique)|piston]]. La friction entre la bielle et l'axe est réduite par l'interposition entre les deux pièces mobiles d'une bague circulaire recouverte ou constituée de métal anti-friction ([[bronze]], par exemple), ou de [[roulement mécanique|roulement]]s (à aiguilles le plus souvent).
La tête de bielle, elle, enserre le [[maneton]] du vilebrequin. Pour permettre le montage dans le cas d'un vilebrequin assemblé, la tête est coupée en deux dans un plan diamétral perpendiculaire à l'axe général de la pièce. La partie coupée s'appelle le chapeau de bielle. Après montage, le chapeau (ou pontet) est réassemblé au reste de la bielle par des boulons.
À l'inverse, la bielle peut être d'une seule pièce si le vilebrequin est constitué de parties assemblées après montage de la bielle. L'embiellage (manivelle et bielle) n'est plus démontable. La friction entre l'ensemble bielle/chapeau et maneton est réduite par l'interposition entre les pièces mobiles de deux demi-[[coussinet]]s en acier recouverts sur leurs faces internes de métal anti-friction (généralement métal rose ou régule), ou de roulements.
Un manque de [[lubrification]] ou un [[échauffement]] trop important peut entrainer la fonte du métal antifriction et sa disparition entre les pièces mobiles provoque un jeu engendrant cognements et chocs destructeurs ; on dit que la bielle est coulée. Pour éviter ces désagréments, têtes et pieds de bielles sont percés de petits conduits qui permettent à l'huile moteur de circuler, de lubrifier et de refroidir les faces métalliques en contact.
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{{Modèle:Palette Groupe motopropulseur}}
== Conception et procédé de fabrication ==
[[Fichier:Piston and Conn-rod for NISSAN VQ35DE by HKS 01.jpg|thumb|Ensemble bielle et piston d'un moteur thermique automobile.]]
La bielle se doit d'être à la fois la plus légère possible pour diminuer les effets de [[balourd]] sur les axes mais également la plus longue possible pour que le [[système bielle-manivelle|mécanisme bielle-manivelle]] observe un mouvement suffisamment régulier.
Comme elle agit en transmetteur d'effort, la bielle est soumise à des sollicitations de traction et de compression (le plus souvent de compression). Sa longueur est ainsi limitée par des considérations de résistance au [[flambage]] tandis que sa section est la plus élancée possible pour obtenir un grand [[Moment de force (mécanique)|moment d'inertie]].
Évidemment, chaque bielle est un compromis entre légèreté, longueur et résistance. La conception d'une bielle se fait ainsi en même temps que le développement du [[Piston (mécanique)|piston]] pour permettre une longueur maximale de la bielle sans sacrifier la solidité du piston.
La bielle est généralement une pièce [[Forge (métallurgie)|forgée]], mais elle peut également être usinée dans la masse. Une matrice emboutit la bielle avec ses œilletons sous-dimensionnés. Les œilletons sont usinés, la tête de bielle est alors coupée avec l'aide d'une [[guillotine]] pour permettre la fixation sur le vilebrequin. Les coussinets sont ensuite fixés.
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== Notes et références ==
{{Références|colonnes=2}}
== Annexes ==
=== Bibliographie ===
* {{Ouvrage | id = GIL | langue = fr | prénom1 = | nom1 = | auteur = Bertrand Gille | titre = Les ingénieurs de la Renaissance | sous-titre = | numéro d'édition = | éditeur = | lieu = | année = | pages totales = | passage = | lire en ligne = }}, Thèse Histoire, Paris, 1960. Seuil, coll. « Points Sciences » 1978.
=== Articles connexes ===
{{Autres projets|commons=Category:Connecting rods}}
* [[Vilebrequin (moteur)|Vilebrequin]]
* [[Piston (mécanique)]]
* [[Système bielle-manivelle]]
{{Portail|automobile|génie mécanique}}
[[Catégorie:Dispositif mécanique]]
[[Catégorie:Organe d'un moteur à explosion]]
[[Catégorie:Construction mécanique]]
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[[bo:སྦྲེལ་མདའ།]]
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[[cs:Ojnice]]
[[da:Plejlstang]]
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[[en:Connecting rod]]
[[es:Biela]]
[[et:Keps]]
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[[fi:Kiertokanki]]
[[gl:Biela]]
[[id:Batang piston]]
[[io:Bielo]]
[[it:Biella (meccanica)]]
[[ja:コネクティングロッド]]
[[ka:ბარბაცა]]
[[ko:연결봉]]
[[lb:Bielle]]
[[my:ကော်နက်တင်း ရော့ဒ်]]
[[nl:Drijfstang]]
[[no:Råde (motordel)]]
[[pl:Korbowód]]
[[pt:Biela]]
[[ro:Bielă]]
[[ru:Шатун (деталь)]]
[[sk:Ojnica]]
[[sl:Ojnica]]
[[sv:Vevstake]]
[[tr:Biyel kolu]]
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