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Tout ce que vous devez savoir sur le jeu radial et le jeu interne des roulements
À première vue, roulements à billes sont des pièces mécaniques relativement simples. Cependant, l'analyse de leur géométrie interne révèle qu'ils sont très complexes. Par exemple, la conformité des billes au chemin de roulement, le jeu radial et le nombre de billes affectent tous la capacité d'un roulement à billes à supporter des charges dans diverses conditions. En règle générale, les roulements à billes et autres éléments roulants sont conçus et assemblés avec un léger jeu interne entre les éléments roulants (billes) et les chemins de roulement. Ce jeu crée un jeu radial et un jeu axial dans le roulement.
Il convient de noter qu'en raison de la nature de leur conception et de leur construction, la géométrie interne des roulements à aiguilles, à rouleaux et à rouleaux coniques est très différente de celle des roulements à billes. Par exemple, les roulements à rouleaux coniques sont uniques en ce que le jeu à l'intérieur du roulement est ajusté lors de l'assemblage. Le jeu radial et le jeu interne du roulement sont les plus importants de tous les éléments roulants. Dans cette fiche d'information technique (TIS), les discussions sur l'angle de contact, la déflexion, le jeu en bout et la précharge s'appliquent principalement aux roulements à billes.
Le jeu radial, ou jeu interne du roulement, est le jeu radial interne dans un roulement et est la valeur mesurée du mouvement radial total de la bague extérieure par rapport à la bague intérieure dans un plan perpendiculaire à l'axe du roulement. Les roulements à billes sont assemblés à des valeurs de jeu radial en fonction de la plage souhaitée. Le jeu radial est déterminé par les diamètres réels des chemins de roulement et le diamètre des billes.
Le jeu radial peut être vérifié sur des roulements assemblés à l'aide de jauges spécialement conçues. Lors de la mesure du jeu radial, le roulement est soumis à une charge de jauge standard pour assurer un contact complet entre tous les composants du roulement. En ce qui concerne les roulements miniatures et à section mince sous une telle charge, la valeur mesurée est supérieure à la valeur indiquée pour le jeu radial. Cela est dû à la déformation élastique. Des facteurs de compensation sont utilisés dans ces cas.
Définition du jeu axial dans un roulement à billes
Le jeu axial, ou jeu axial, est le mouvement axial relatif maximal de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure. Le jeu axial est directement lié au jeu radial du roulement à billes. Dans la plupart des systèmes de numérotation des pièces, le jeu axial n'est normalement pas spécifié.
Il y a souvent confusion avec "lâchement" et niveau de précision. Le jeu radial est spécifié indépendamment de ABEC classes de tolérance pour les anneaux. Avec les roulements à billes, dans la plupart des cas, le jeu interne doit être éliminé lors du processus d'assemblage en appliquant une précharge axiale sur la paire de roulements. Cela peut être accompli avec des cales, des ressorts, des écrous de serrage et/ou d'autres techniques d'assemblage. La précharge axiale est également un paramètre de conception important qui affecte à la fois les performances et la durée de vie. La précharge est expliquée plus en détail dans une fiche d'informations techniques (TIS) séparée.
Angle de contact dans un roulement à billes
Lorsque roulements à billes sont préchargés axialement, un angle de contact est établi. L'angle de contact est l'angle entre un plan perpendiculaire à l'axe du roulement et une ligne joignant les deux points de contact entre la bille et les chemins de roulement intérieur et extérieur. L'angle de contact initial est l'angle de contact lorsque le roulement est soumis à la force ou charge axiale minimale nécessaire pour éliminer le jeu résultant du jeu radial. Des charges axiales appliquées supplémentaires augmenteront encore l’angle de contact. Plus la valeur du jeu radial dans le roulement est grande, plus l'angle de contact résultant sera grand.
Dans la plupart des applications de roulements, le jeu radial, d'un point de vue fonctionnel, est plus critique que le jeu axial. En conséquence, il est devenu le cahier des charges standard en matière d’achat.
Considérations générales de conception :
La sélection de la valeur du jeu radial dans une application de roulement spécifique est une considération de conception importante. Comme décrit précédemment, le jeu radial affecte directement l'angle de contact et le jeu axial ou d'extrémité du roulement. De plus, en fonctionnement, c'est un facteur important qui a une influence significative sur d'autres facteurs tels que le bruit, les vibrations, la chaleur, les contraintes, la déflexion, la répartition de la charge et la durée de vie.
Raccord:
Une valeur plus faible ou plus élevée de jeu radial doit être sélectionnée lorsque le roulement est monté à l'aide d'ajustements serrés. Le jeu radial dans le roulement est réduit après le montage en raison de la déformation des bagues intérieure ou extérieure. Avec des roulements miniatures ayant des bagues de section très fines, le jeu radial est réduit d'environ 80 % de la quantité réelle d'interférence. Le jeu radial après montage est la principale considération de conception. Par conséquent, une étude de tolérance des composants d'accouplement doit être réalisée et une compensation de l'interférence à l'état maximal du matériau doit être effectuée. Pour une durée de vie maximale, un jeu positif après le montage est souhaité.
Chargement:
Lorsqu'un roulement à billes est soumis à une poussée chargement, un angle de contact plus élevé entraînera une réduction des contraintes entre la bille et le chemin de roulement. Des valeurs plus élevées de jeu radial entraînent des valeurs plus élevées d'angle de contact. Dans ces conditions, cela permettra d'obtenir une durée de vie plus longue, un couple plus faible et une déflexion axiale moindre. Dans une situation de poussée pure, une augmentation de 15° de l'angle de contact peut entraîner une réduction de plus de 70 % de la contrainte de contact (bille-chemin de roulement).
Lorsqu'un roulement à billes est soumis à des charges radiales pures (ou à une charge radiale avec une faible charge axiale), un jeu radial inférieur est normalement recommandé. Cela répartit la charge sur un plus grand nombre de balles. Cependant, en particulier avec les roulements miniatures, les roulements à faible jeu radial ne doivent pas être soumis à des ajustements serrés. Cela peut entraîner une clairance négative et réduire considérablement la durée de vie.
Désalignement et positionnement :
Des valeurs plus élevées de jeu radial permettent un plus grand désalignement et doivent être sélectionnées dans les cas où il y a un degré élevé de déviation de l'arbre. Il convient de noter que bien qu'un roulement à billes ait la capacité de compenser (environ 1° ou moins), un désalignement réduit considérablement la durée de vie du roulement. Cependant, dans les cas de charges légères, l'impact d'un désalignement mineur peut être tolérable.
Des valeurs plus serrées du jeu radial contrôleront et limiteront bien sûr le mouvement radial.
Lorsque le positionnement axial doit être contrôlé ou qu'un jeu axial de "zéro" est souhaité, il est recommandé de supprimer le jeu axial en appliquant une précharge axiale via des cales, des rondelles ou d'autres méthodes d'assemblage. Les roulements duplex doivent également être pris en compte. Il n'est pas conseillé d'utiliser de faibles valeurs de jeu radial pour contrôler le jeu axial.
Température:
Lorsqu'un gradient de température élevé existe entre les bagues intérieure et extérieure, un jeu radial plus faible est recommandé.
La vitesse:
Comme mentionné précédemment, des valeurs élevées de jeu radial entraînent des valeurs élevées d'angle de contact. Lorsqu'un roulement tourne, l'ensemble de billes (ou complément de billes) tourne autour du cercle primitif du roulement, chaque bille tourne autour de son propre axe et des moments giratoires agissent sur les billes. L'amplitude du moment giratoire est liée à l'angle de contact. Lorsque la vitesse de rotation augmente, les forces giratoires agissant sur les billes augmentent et il y a un glissement entre les billes et les chemins de roulement. Ce glissement entraîne une défaillance du film lubrifiant, une augmentation de la chaleur et une défaillance prématurée potentielle. L'équilibre entre les avantages de la réduction des contraintes d'angle de contact doit être mis en balance avec le potentiel de défaillance du lubrifiant en raison du glissement de la bille.
Spécification du jeu radial :
Il n'est pas pratique, ni peut-être même possible, de produire un groupe de roulements qui ont tous exactement le même jeu radial. En effet, toutes les caractéristiques des composants du roulement (chemin de roulement de la bague intérieure, chemin de roulement de la bague extérieure et billes) qui affectent le jeu radial sont associées à des tolérances de fabrication. Les fabricants mesurent et trient les bagues et les billes de roulement afin qu'elles puissent être « appariées » au cours du processus d'assemblage afin d'obtenir une plage spécifique de jeu radial pour un groupe (ou un lot de fabrication) de roulements.
Il existe plusieurs façons de spécifier le jeu radial. Les spécifications de jeu radial dépendent généralement du fabricant. Les descriptions complètes des numéros de pièces sont détaillées dans une fiche d'informations techniques (TIS) séparée. L'AUB spécifie le jeu radial comme suit :
Pour roulements à billes de conception métrique (miniature et instrument) avec un diamètre d'alésage inférieur à 10 mm.
Symbole de dédouanement | MC1 | MC2 | MC3 | MC4 | MC5 | MC6 | |
Dégagement réel en uM | m. | 0 | 3 | 5 | 8 | 13 | 20 |
max | 5 | 8 | 10 | 13 | 20 | 28 | |
Dégagement réel en pouces | m. | 0 | 0.0001 | 0.0002 | 0.0003 | 0.0005 | 0.0008 |
max | 0.0002 | 0.0003 | 0.0004 | 0.0005 | 0.0008 | 0.0011 | |
Pour roulements à billes en pouces (miniatures et instruments) avec un diamètre d'alésage inférieur à 10 mm.
CODE AST | Plage de jeu radial réel en pouces | Classification |
K13 ou P13 | .0001 à .0003 | serré |
K25 ou P25 | .0002 à .0005 | Normale |
K58 ou P58 | .0005 à .0008 | En vrac |
K811 ou P811 | .0008 à .0011 | Très ample |
Pour les roulements rigides à billes avec un diamètre d'alésage de 10 mm ou plus, les tableaux suivants sont utilisés.
Jeu interne pour les roulements à billes radiaux Deep Grove en micromètres
Jeu interne pour les roulements à billes radiaux à gorge profonde en pouces (.0001")
