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Tout ce que vous devez savoir sur les paliers de butée
Un palier de butée est un palier rotatif qui tourne entre les pièces pour réduire le frottement et est conçu pour supporter des charges axiales (principalement pour les applications à basse vitesse). C'est un roulement axial qui permet la rotation entre les composants. Les paliers de butée sont utilisés lorsque les forces axiales sont trop élevées pour être transmises à l'aide de roulements à billes radiaux ou lorsqu'un guidage rigide est requis.
En tant que leader mondial dans l'industrie de la fabrication de roulements, AUB fournit des solutions de paliers de butée personnalisées pour diriger votre industrie. Nous trouvons des solutions pour obtenir les roulements dont vous avez besoin et raccourcir vos délais. Qu'il s'agisse de modifier, de fabriquer ou de réparer des roulements selon vos spécifications, nous sommes là pour vous aider. Dans cet article, nous discutons des paliers de butée, de la conception aux applications et .
Les paliers de butée supportent des forces dans la même direction que l'arbre. Ils peuvent être divisés en deux catégories : butées à billes et butées à rouleaux. Les butées à billes sont utilisées pour fournir des performances élevées, tandis que les butées à rouleaux sont souvent utilisées dans les applications nécessitant une capacité de charge élevée.
Butée à billes
Les butées à billes utilisent des billes comme éléments roulants et sont conçues pour supporter des charges axiales. Les éléments roulants à billes leur permettent de supporter des vitesses de rotation plus élevées, mais ils ne peuvent pas supporter des charges axiales élevées par rapport aux éléments roulants cylindriques. Leurs différents types de conception sont les suivants :
Butées à billes à simple effet
Une butée à billes unidirectionnelle ne peut supporter des charges axiales que dans une seule direction et ne peut positionner un arbre que dans la direction axiale. Cependant, ils ne conviennent pas aux charges radiales.
Les butées à billes à simple effet ont un arbre et une rondelle-logement avec un chemin de roulement, et un ensemble bille et cage, comme illustré à la figure 2. Les rondelles-logement sont fournies avec des surfaces d'appui plates ou sphériques. Un roulement avec une rondelle sphérique peut compenser le désalignement initial s'il est utilisé avec une rondelle à siège sphérique. Ces roulements sont séparables et les composants peuvent être montés individuellement, ce qui simplifie l'assemblage des roulements.
Les butées à billes à double sens peuvent supporter des charges axiales dans les deux sens. Cependant, ils ne conviennent pas aux charges radiales. Les composants d'une butée à billes à double effet sont une rondelle-arbre avec chemin de roulement sur chaque face, deux ensembles avec bille et cage et deux rondelles-logement avec chemins de roulement. Les rondelles-logements peuvent être plates ou sphériques, selon l'application. Les roulements avec des rondelles-logement sphériques peuvent compenser le désalignement initial s'ils sont utilisés avec des rondelles de siège qui ont une surface sphérique correspondante.
Roulements à billes à complément complet
Les butées à billes à complément complet supportent des charges axiales mais pas des charges radiales. Ils se composent d'une bague d'arbre de diamètre intérieur légèrement inférieur à la bague, d'une bague de diamètre extérieur légèrement supérieur à la bague et d'un jeu complet de billes. Un roulement à complément complet signifie que les éléments à billes ne sont pas contenus dans la cage. Cela permet de placer le maximum de balles entre les chemins de roulement. Cela permet une capacité de charge plus élevée, mais les inconvénients incluent une vitesse maximale plus faible et un couple de rotation plus élevé du frottement bille à bille.
ROULEMENTS À BILLES DE BUTÉE À CONTACT OBLIQUE
Contrairement aux butées à billes à simple effet avec chemins de roulement rainurés, les chemins de roulement des butées à billes à contact oblique sont conçus de manière à ce que, sous certains angles de contact, les forces soient transférées d'une trajectoire de billes à l'autre. En raison de l'angle de contact, un épaulement sur la rondelle-arbre et un épaulement sur la rondelle-logement sont relevés. L'angle de contact du roulement assure un guidage rigide des billes du roulement préchargé axialement. Pour les broches de machines-outils à grande vitesse où un guidage rigide est requis, les butées à billes à contact oblique à simple et double effet sont idéales.
roulements à rouleaux de butée
Les roulements à rouleaux de butée ont des cylindres comme élément roulant et sont conçus pour supporter des charges axiales. L'élément roulant cylindrique leur permet de supporter une charge plus élevée que les butées à billes, mais à des vitesses plus faibles. Les différents types de conception d'entre eux sont ci-dessous:
Les butées à rouleaux cylindriques unidirectionnels supportent des charges axiales dans une direction et ne conviennent pas aux charges radiales. Ils se composent d'une rondelle d'arbre avec un diamètre intérieur plus petit que la rondelle de logement, et la rondelle de logement a un diamètre extérieur qui est plus grand que la rondelle d'arbre. Les pièces finales sont les rouleaux et la cage.
Les butées à rouleaux cylindriques à double effet ou bidirectionnelles supportent les charges axiales dans les deux sens mais ne conviennent pas aux charges radiales. Ils se composent d'une rondelle-arbre de diamètre intérieur inférieur à la rondelle-logement, de deux rondelles-logement de diamètre extérieur supérieur à la rondelle-arbre, ainsi que de deux ensembles à rouleaux et cages.
Pour les applications où l'espace est critique, les butées à aiguilles constituent une bonne solution tout en offrant un degré élevé de rigidité. Ces roulements peuvent supporter des vitesses très élevées, mais uniquement pour les efforts axiaux. Les roulements à aiguilles n'ont souvent qu'un seul chemin de roulement ou aucun, tandis que les pièces de machine adjacentes agissent comme des chemins de roulement, comme dans les assemblages d'engrenages. Par conséquent, le roulement n'occupe pas d'espace qu'une rondelle. En raison du faible écart de diamètre des rouleaux au sein d'un même assemblage, ces roulements sont capables de supporter de lourdes charges axiales et de pointe. Un léger relief est généralement prévu aux extrémités des rouleaux pour modifier la zone de contact entre le chemin de roulement et les rouleaux afin d'éviter les pics de contraintes.
Les butées à rouleaux coniques peuvent être à simple ou double sens. Ils ont une capacité de charge élevée pour leur petite section, leur longue durée de vie et peuvent supporter des charges radiales et axiales combinées moyennes et lourdes. Ces qualités les rendent adaptés à une large gamme d'applications industrielles et automobiles. Grâce à la forme conique des rouleaux, la charge est répartie uniformément entre les rouleaux. De plus, la forme et la conception des rouleaux réduisent la friction et la génération de chaleur.
Les paliers de butée à rouleaux sphériques sont largement utilisés dans les applications impliquant de fortes charges axiales et radiales simultanées. Ils s'alignent automatiquement et peuvent s'adapter aux désalignements. En raison de leur faible coefficient de frottement, les butées à rotule sur rouleaux nécessitent moins d'entretien. En raison de la conception de la cage et de la conformité entre les rouleaux et les rondelles, ces roulements peuvent fonctionner à des vitesses relativement élevées.
Les butées à rotule sur rouleaux ont des rondelles séparables, ce qui permet de monter et de démonter la rondelle-logement indépendamment de la rondelle-arbre et de l'ensemble rouleau-cage. Cela facilite également la réalisation d'inspections de routine, permettant un niveau de lubrification constant à tout moment.
Spécifications des paliers de butée
La géométrie des roulements, identifiée en unités métriques ou impériales, doit correspondre à l'allocation de logement de l'application.
Diamètre de la rondelle d'arbre est la mesure à travers le trou de forage, qui est l'interface pour un arbre. Cela équivaut au diamètre intérieur d'un palier sans butée.
Diamètre de la rondelle de logement est la mesure en ligne droite entre les points antipodaux sur ce composant, qui est gravé d'un chemin de roulement pour les éléments roulants.
Largeur est la mesure sur le côté du roulement qui est parallèle à l'axe de l'arbre ; cela peut également être considéré comme la "hauteur" du roulement.
Charge minimale
Pour fonctionner de manière stable à des vitesses élevées, le roulement doit avoir une charge minimale appliquée aux éléments roulants et aux chemins de roulement. Cela évite d'endommager les composants internes en raison d'un frottement excessif. Le tableau suivant fournit des formules pour déterminer cela pour chacun des types de paliers de butée de base.
Charge axiale dynamique et statique
La charge dynamique représente la charge mécanique sur le roulement en fonctionnement, tandis que la charge statique est la charge subie par le roulement au repos. Dans la plupart des cas, la charge axiale appliquée est égale à la charge dynamique et statique. Les deux spécifications sont importantes pour la sélection des paliers de butée et aident également à déterminer la durée de vie prévue des paliers.
Durée de vie
Après avoir déterminé certaines des valeurs de charge dynamique ci-dessus, la durée de vie du roulement devient calculable.
Températures d’utilisation
La température de fonctionnement acceptable est déterminée par les exigences de l'équipement, la lubrification potentielle et les limitations de service du roulement, les matériaux du roulement et la durée de vie prévue. La température d'équilibre d'un roulement est la température à laquelle la chaleur est créée dans le roulement à la même vitesse qu'elle est évacuée. Cependant, c'est un idéal et pas pratique pour de nombreuses applications. La chaleur est accumulée par frottement dans le roulement, les températures environnementales ambiantes et d'autres machines produisant de la chaleur. La chaleur est dissipée par les lubrifiants, les matériaux et les masses du roulement, la surface du roulement et l'échange d'air dans les composants du roulement.
Les outils de précision seront fortement affectés par la dilatation thermique, mais la plupart des équipements industriels sont moins sensibles. Les conditions transitoires feront culminer les températures avant de se stabiliser, en raison d'un échauffement irrégulier entre les composants du roulement. Les nouveaux roulements produiront également des températures très élevées avant le « rodage ».
La plupart des aciers pour roulements standard ne peuvent pas supporter des températures supérieures à 275 ° F, mais les fabricants tempéreront l'acier pour des applications appropriées, élevant le seuil de température de l'acier à 800 ° F. Au-dessus de cette température, les alliages de cobalt expriment une résistance aux changements thermiques et à l'oxydation.
AVANTAGES/IMPORTANCE DES ROULEMENTS DE BUTÉE
Les butées à billes offrent de nombreux avantages qui en font un composant important dans une large gamme d'applications. Leurs avantages incluent :
Grande fiabilité
Capacité de charge élevée
Résiste aux environnements difficiles
Montage et démontage faciles
Différents types pour répondre à différents besoins
La haute disponibilité
Frottement le plus faible de tous les roulements rotatifs
Fonctionne à froid à grande vitesse
APPLICATIONS/INDUSTRIES DES BUTÉES
Une variété d'applications et d'industries dépendent des paliers de butée, tels que les centrifugeuses et divers équipements médicaux. D'autres applications courantes incluent :
Automobile. Les paliers de butée sont utilisés dans les véhicules pour supporter les forces axiales causées par les engrenages hélicoïdaux dans les boîtes de vitesses des véhicules modernes. Ils sont également idéaux pour les applications automobiles à grande vitesse qui nécessitent une lubrification à l'huile.
les transports. Les paliers de butée sont très importants pour l'industrie du transport car ils permettent d'obtenir des moteurs et des hélices puissants et améliorés.
Générateurs et turbines à eau. Certains types de paliers de butée sont capables de réduire la friction et la traînée, ce qui les rend idéaux pour les générateurs et les turbines à eau.
Machinerie lourde. Les paliers de butée avec des capacités de charge élevées conviennent aux machines lourdes, telles que les perceuses et les grues.
Machinerie industrielle. Plusieurs types de machines industrielles ont besoin d'arbres rotatifs, ce qui fait des paliers de butée un composant crucial.
Exploitation minière et construction. Les paliers de butée sont généralement fabriqués à partir de matériaux résistants à la corrosion, ce qui leur permet de supporter des charges axiales dans les équipements utilisés dans des environnements miniers et de construction exigeants.
Causes de la défaillance du roulement de butée et comment l'éviter
Lorsqu'un roulement tombe en panne, il est essentiel d'en déterminer la cause exacte afin que des ajustements puissent être effectués. Les trois causes les plus courantes de défaillance des paliers de butée sont la contamination, le désalignement et la surcharge.
1. Contaminants – Les contaminants sont l'une des principales causes de défaillance des roulements. La poussière, la saleté, le sable et l'eau en suspension dans l'air sont ce que vous rencontrerez le plus souvent, mais les produits chimiques et caustiques peuvent également endommager les roulements.
Choses à surveiller : Faites attention aux bosses dans les éléments roulants et les chemins de roulement qui peuvent provoquer des vibrations.
Filtrez les lubrifiants et nettoyez les zones de travail, les outils, les accessoires et les mains pour réduire le risque de contamination.
2. Désalignement – Un désalignement peut provoquer des vibrations et des charges excessives.
Les causes les plus courantes de désalignement sont les suivantes : arbre tordu, saleté ou bavures sur l'épaulement de l'arbre ou du boîtier, filetages de l'arbre non perpendiculaires au siège de l'arbre et faces des contre-écrous non perpendiculaires à l'arbre fileté.
Pour éviter tout désalignement, il existe quelques bonnes pratiques que vous pouvez garder à l'esprit. Assurez-vous de vérifier régulièrement l'arbre et le boîtier, utilisez des contre-écrous de précision et calez le boîtier si nécessaire.
3. Surcharge – L'application de charges excessives aux roulements est une autre cause fréquente de défaillance.
Cela peut sembler être une fatigue normale. Vous pouvez voir des trajectoires d'usure ondulantes des éléments roulants, des signes de surchauffe et de vastes zones de fatigue. Réduisez la charge ou envisagez une nouvelle conception avec des roulements de plus grande capacité. Lorsque les roulements tombent en panne, cela peut avoir un impact négatif sur votre installation, votre réputation et vos résultats. Des mesures préventives régulières peuvent permettre à vos roulements de fonctionner au mieux aussi longtemps que possible, ce qui permet à votre entreprise d'économiser du temps et de l'argent.
Vous pouvez prendre quelques précautions pour prolonger la durée de vie de vos roulements et éviter une usure excessive de vos roulements.
Butées à billes supporter les charges axiales et réduire la friction dans une large gamme d'applications, notamment l'automobile, la machinerie lourde et . Différents types de butées sont disponibles en fonction de vos besoins spécifiques. Chez AUB, nous sommes l'un des principaux fabricants de roulements de précision, y compris de butées. Nos butées à billes sont disponibles avec ou sans chemins de roulement et sont disponibles en différentes tailles et charges nominales pour répondre aux besoins de différentes applications. Pour en savoir plus sur nos séries de butées, contactez-nous dès aujourd'hui ou demandez un devis pour commencer.
