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Guide ultime des roulements à billes par rapport aux roulements à aiguilles
Découvrez les principales différences entre roulements à billes vs roulements à aiguilles. Lisez notre blog pour découvrir quel type de roulement convient le mieux à votre application. Des turbocompresseurs à grande vitesse dans les automobiles aux machines de précision dans les applications industrielles, les roulements à aiguilles et les roulements à billes sont les deux plus courants. types de roulements utilisé pour le support et la rotation. Mais lequel est le meilleur ? Cet article comparera les roulements à billes et les roulements à aiguilles pour vous aider à déterminer lequel est le meilleur choix pour votre application spécifique. Découvrez les principales différences, utilisations et applications courantes des roulements à billes par rapport aux roulements à aiguilles. Gagnez du temps et augmentez votre efficacité grâce à l’analyse de nos experts en roulements.
Roulements à billes vs roulements à aiguilles sont tous deux des roulements. Les roulements sont constitués de bagues orbitales (bagues intérieure et extérieure), d'éléments roulants (billes ou rouleaux) et de cages. Plusieurs éléments roulants sont disposés entre deux anneaux de roulement opposés d'un roulement, et une cage est utilisée pour empêcher les éléments roulants d'entrer en contact les uns avec les autres et maintenir un certain intervalle de fonctionnement. La forme géométrique des éléments roulants et des surfaces des chemins de roulement des bagues intérieure et extérieure est un contact ponctuel (bille) ou linéaire (rouleau). Théoriquement, les éléments roulants roulent et tournent entre les bagues intérieure et extérieure.
La fonction principale des roulements est d’aider les équipements mécaniques à réduire la friction. Les roulements réduisent la friction en faisant rouler deux surfaces l'une contre l'autre, réduisant ainsi la quantité de friction produite. La surface de contact (point) entre les éléments roulants et la bague du chemin de roulement supporte la charge sur le roulement avec sa surface du chemin de roulement. La cage de roulement ne supporte pas directement la charge du roulement. En plus de maintenir la position correcte des éléments roulants à intervalles égaux, la cage de roulement empêche également les éléments roulants de tomber lors de l'installation du roulement.
Les charges supportées par les roulements comprennent les charges radiales et les charges de poussée. Les roulements sont principalement divisés en deux catégories : les roulements à billes et les roulements à rouleaux selon la forme des éléments roulants. Comparés aux roulements à rouleaux de mêmes dimensions principales, les roulements à billes conviennent aux applications à grande vitesse, haute précision, faible couple et faible bruit. – Convient aux applications de vibrations en raison de la faible résistance au frottement et du faux-rond de l'arbre pendant la rotation. Puisqu’il existe de nombreuses formes et types de roulements, chacun possède ses propres caractéristiques inhérentes. Les roulements présentent les avantages communs suivants :
(1) Le coefficient de frottement est faible
(2) Il existe des normes et spécifications unifiées au niveau international et les marques sont facilement interchangeables.
(3) Faible consommation d’huile lubrifiante.
(4) Le roulement peut supporter à la fois une charge radiale et une charge axiale.
(5) Il est également plus facile à utiliser à des températures élevées ou basses.
(6) L'application d'une précharge peut améliorer la rigidité du roulement.
Que sont les roulements à billes ?
Roulements à bille sont conçus pour réduire le frottement de rotation et supporter les charges radiales et axiales. La conception de base d'un roulement à billes contient au moins deux bagues contenant des billes et transmettant des charges à travers les billes. L'une des courses est généralement fixe, tandis que l'autre course est reliée à un composant rotatif, tel qu'un moyeu ou un essieu de roue. Lorsque le roulement tourne, les billes roulent entre les chemins de roulement, réduisant ainsi la friction et l'usure du roulement. L’un des principaux avantages des roulements à billes est qu’ils ont un coefficient de frottement inférieur à celui des autres types de roulements. Cela leur permet de fonctionner avec moins de chaleur et d'usure, prolongeant ainsi la durée de vie. durée de vie des roulements. Ils ont également des capacités à grande vitesse, ce qui les rend adaptés aux applications à grande vitesse. Il existe de nombreux types de roulements à billes :
Parmi roulements à billes, les roulements à billes à gorge profonde sont les roulements les plus couramment utilisés. Les pistes des anneaux intérieurs et extérieurs sont des rainures profondes en forme d'arc, qui peuvent supporter charge radiale, charge axiale bidirectionnelle ou charge combinée, et conviennent également à une rotation à grande vitesse. Une bague d'un roulement à billes est reliée à un composant rotatif (tel qu'un arbre ou un moyeu), tandis que l'autre bague est fixe. Lorsque l'anneau de siège tourne, la bille tourne également. Du fait de la rotation de la bille, le coefficient de frottement est inférieur à celui de deux surfaces planes frottant l'une contre l'autre. La zone de contact entre la bague de retenue et la balle est très petite. Par conséquent, les roulements à billes ont tendance à avoir des capacités de charge inférieures à celles des autres types de roulements. Cependant, ces contrôleurs peuvent tolérer un certain désalignement entre les bagues extérieure et intérieure. Cependant, l’un des inconvénients des roulements à billes à gorge profonde est que les billes « s’aplatissent » avec le temps et peuvent éventuellement tomber en panne si la bague extérieure s’use. C'est pourquoi des paramètres tels que la capacité de charge des roulements à billes doivent être vérifiés régulièrement.
Qu'est-ce qu'un roulement à aiguilles ?
Roulements à aiguilles sont un type spécial de roulements à rouleaux qui utilisent des rouleaux cylindriques minces qui ressemblent à des rouleaux à aiguilles. La principale différence entre les roulements à aiguilles et les autres types de roulements à rouleaux réside dans le rapport diamètre/longueur des rouleaux. Le rapport diamètre sur longueur est compris entre 0.1 et 0.4. L'un des principaux avantages des roulements à aiguilles est la plus grande surface en contact avec la surface extérieure du roulement, ce qui se traduit par une capacité de charge plus élevée que les roulements à billes. Cela les rend idéaux pour les applications avec des charges élevées et un espace limité. La structure typique d'un roulement à aiguilles se compose d'une cage à aiguilles qui oriente et abrite les rouleaux à aiguilles, les rouleaux à aiguilles eux-mêmes et la bague extérieure.
La cage du rouleau à aiguilles est généralement fabriquée à partir d'un matériau comme l'acier embouti ou le plastique et aide à maintenir le rouleau à aiguilles en place, tandis que la bague extérieure est généralement fabriquée à partir d'un matériau complexe comme l'acier ou le laiton. Les roulements à aiguilles sont disponibles dans de nombreuses conceptions différentes, y compris les charges radiales, de poussée et combinées. Les roulements à aiguilles radiaux sont conçus pour supporter des charges radiales, tandis que les roulements à aiguilles de poussée sont conçus pour supporter des charges axiales. Les roulements à aiguilles combinés radiaux et de poussée sont conçus pour supporter des charges radiales et axiales. En termes de maintenance, les roulements à aiguilles nécessitent relativement peu de maintenance. Ils sont généralement lubrifié avec de la graisse ou de l'huile, et le lubrifiant doit être vérifié et réapprovisionné si nécessaire. De plus, ils doivent être maintenus propres et dégagés pour garantir leur bon fonctionnement. Dans l’ensemble, les roulements à aiguilles sont des roulements à rouleaux polyvalents et durables, idéaux pour une variété d’applications. Ils présentent une capacité de charge élevée et un encombrement minimal, et sont disponibles dans une variété de conceptions pour répondre aux différents besoins des applications.
Par rapport aux roulements ordinaires, les roulements à aiguilles ont une hauteur et un espace de section plus petits, une capacité de charge plus forte et une rigidité considérablement améliorée. Les roulements à aiguilles sont capables de supporter une charge 2 à 8 fois supérieure à celle des roulements à billes ou équivalente aux roulements à rouleaux cylindriques du même diamètre d'arbre. Dans le même temps, les roulements à aiguilles conviennent au mouvement de bascule en raison de la faible force d'inertie provoquée par la rotation. Convient aux petites machines légères et peut également être utilisé pour remplacer les roulements coulissants. L’ensemble rouleau à aiguilles et cage est le principal type de roulement à aiguilles, qui comprend un rouleau à aiguilles et une cage mécanique qui le supporte. Dans sa conception miniaturisée qui nécessite de l'espace, il est souvent utilisé dans les compresseurs alternatifs et les roulements de bielle des petits moteurs. En particulier, la conception de la cage peut être utilisée dans des environnements présentant des changements de vitesse, des accélérations et des décélérations importants, des températures élevées et de mauvaises conditions de lubrification.
Avantages des roulements à billes
Les avantages des roulements à billes sont une stabilité relative, un faible couple de démarrage et de fonctionnement, une faible perte de puissance et un rendement élevé. Cependant, leur inconvénient réside dans leur capacité de charge inférieure à leur taille. Les applications incluent les moteurs de petite puissance, les transmissions automobiles et de tracteurs, les transmissions de machines-outils, les machines et outils généraux.
Forte capacité de charge
Un roulement à billes est un roulement capable de résister à des charges axiales et radiales. Il supporte la charge en faisant rouler des billes sphériques entre les anneaux intérieur et extérieur. Par rapport à d'autres roulements, les roulements à billes ont une capacité de charge plus forte et peuvent supporter des charges plus importantes, ce qui rend le mouvement mécanique stable.
Fonctionnement flexible
Étant donné que les roulements à billes sont soutenus par des billes roulantes, leur flexibilité de fonctionnement est plus élevée. Dans le mouvement mécanique, il peut résister à un certain angle de déviation, permettant aux pièces mécaniques de se déplacer dans différentes directions, améliorant ainsi l'opérabilité du mouvement mécanique.
Facile à installer
La structure des roulements à billes est relativement simple et facile à installer. Placez simplement le roulement à billes dans le siège du roulement de l'équipement et fixez-le avec un écrou de fixation ou un dispositif de retenue fileté. Par rapport à d'autres méthodes d'installation avec des structures de roulement complexes, l'installation des roulements à billes est plus simple et pratique.
Résistant
Les surfaces des bagues intérieure et extérieure du roulement à billes sont en acier de haute qualité, ce qui le rend très résistant à l'usure. Il peut toujours maintenir de bonnes performances pendant un fonctionnement à long terme dans les mouvements mécaniques et n'est pas facilement endommagé, ce qui augmente la durée de vie des roulements à billes.
Économiser de l'espace
Les roulements à billes prennent moins de place que les autres roulements. Pour les roulements de mêmes spécifications, le diamètre extérieur du roulement à billes est plus petit, ce qui permet d'économiser de l'espace. Dans la conception d'équipements mécaniques, les roulements à billes peuvent offrir des possibilités pour la structure compacte de l'équipement.
Avantages des roulements à aiguilles
Les roulements à aiguilles présentent les avantages d’une faible résistance au frottement, d’une faible consommation d’énergie et d’une efficacité mécanique élevée. Ils présentent cependant l’inconvénient d’être relativement chers et plus bruyants que les autres roulements. Les applications incluent les compresseurs, les transmissions, les pompes, les convertisseurs de couple et les systèmes de suspension. Les roulements à aiguilles sont durables, compacts et légers et sont souvent préférés aux roulements à billes lorsque l'espace est limité.
Faible coût de maintenance
La plupart des roulements à aiguilles ne nécessitent aucun entretien quotidien, hebdomadaire ou même mensuel. Cependant, ils doivent être bien lubrifiés. Cela signifie choisir le bon type de lubrifiant et s'assurer que la bonne quantité de lubrifiant recouvre les éléments roulants du roulement (galets à aiguilles). Une lubrification adéquate est également essentielle pour empêcher la saleté et les débris d’entrer et protéger les roulements de la corrosion. Il est également important de savoir quand lubrifier et quelle quantité de lubrifiant utiliser. Les meilleures solutions consistent généralement à installer un système de lubrification automatique afin que les roulements reçoivent la bonne quantité de lubrifiant au bon moment.
Excellente capacité de charge axiale et radiale
Les roulements à aiguilles industriels peuvent également résister à des charges axiales et radiales élevées. Ceci est différent des roulements à billes, qui sont généralement utilisés dans des applications qui ne nécessitent pas de charges axiales et radiales élevées. Les charges axiales, parfois appelées charges de poussée, sont des forces appliquées parallèlement à l'axe, tandis que les charges radiales sont appliquées perpendiculairement à l'axe. Les roulements à aiguilles supportent des charges élevées sur la surface de montage (direction axiale) et dans la direction radiale, et ont donc d'excellentes capacités de charge axiale et radiale.
Excellente rigidité
La rigidité fait référence à la capacité d'un matériau à conserver sa forme sans se déformer, se plier ou se casser lorsque des forces externes élevées sont appliquées. Les roulements à aiguilles industriels ont une excellente rigidité et même une petite quantité de déformation élastique sur le roulement à aiguilles n'affecte généralement pas son fonctionnement. L'utilisation de roulements rigides dans des applications à ajustement serré avec des charges axiales et radiales élevées contribue à protéger les surfaces de contact et les pièces adjacentes contre la friction et l'usure excessive. La rigidité varie en fonction de la taille du roulement et du type de roulement à aiguilles utilisé. Des facteurs tels que l'espace physique que le roulement doit occuper et les charges axiales et radiales que le roulement doit supporter doivent toujours être pris en compte. L'augmentation du nombre de rouleaux à aiguilles utilisés augmentera la rigidité.
Idéal pour les applications à grande vitesse
Les roulements à billes génèrent moins de force centrifuge dans les applications à grande vitesse. Cela augmente la friction, provoquant une surchauffe du roulement à billes et éventuellement une rupture. En revanche, les roulements à aiguilles produisent des forces centrifuges plus élevées à des vitesses de rotation élevées car les aiguilles sont plus longues et plus lourdes que les billes des roulements à billes. Les roulements à aiguilles produisent également une rotation élevée et ne surchauffent pas à des vitesses élevées, ce qui les rend idéaux pour les applications à haute température.
Faible coefficient de frottement
La friction se produit lorsqu'un matériau ou une surface donnée rencontre une résistance lors d'un glissement, d'un déplacement ou d'un frottement contre un autre matériau ou une autre surface. Le coefficient de frottement est le rapport entre le frottement entre deux matériaux et la force normale qui les maintient ensemble. Un faible coefficient de frottement signifie une faible résistance entre deux surfaces. Les roulements à aiguilles ont un faible coefficient de frottement pendant le fonctionnement. Cela signifie que la friction est très faible et que les roulements ne surchauffent pas. Cela signifie également que les roulements ne nécessitent pas beaucoup de lubrification pour contrôler la friction entre les surfaces de contact.
Excellentes propriétés mécaniques
Enfin, les propriétés mécaniques varient en fonction du matériau dont est constitué le roulement. Cependant, dans la plupart des cas, les fabricants de roulements traitent thermiquement les roulements à aiguilles pour améliorer leurs propriétés mécaniques. Le traitement thermique peut améliorer la résistance, la durabilité, la dureté, la ductilité, l'élasticité et la résistance à l'usure des roulements. Étant donné que le roulement sera en contact avec d'autres métaux, l'augmentation de sa dureté, de sa résistance à la traction, de sa ductilité et de sa résistance à l'usure grâce à un traitement thermique peut contribuer à prolonger la durée de vie du roulement tout en protégeant les surfaces de contact. Cela rend les roulements plus solides et durables, durent plus longtemps et nécessitent moins de remplacements.
Inconvénients des roulements à billes
Le principal inconvénient des roulements à billes est qu’ils ont tendance à s’user avec le temps. Les éléments roulants d’un roulement à billes finiront par s’user, et lorsque les pièces commencent à s’user, le roulement peut faire du bruit. De plus, si un roulement à billes est exposé à une chaleur ou un froid extrême, il peut devenir cassant, provoquant sa fissuration et sa rupture, ce qui entraîne sa défaillance. Les roulements à billes sont également sensibles à la contamination, ce qui peut les obstruer et les empêcher de tourner en douceur. Si les roulements ne sont pas lubrifiés régulièrement, ils feront du bruit et commenceront à vibrer, provoquant une défaillance prématurée des roulements. Enfin, les roulements à billes peuvent être coûteux à remplacer et à entretenir. Ils peuvent être difficiles à installer et nécessitent des outils et des compétences spéciales, ce qui peut augmenter le coût de leur remplacement. De plus, ils nécessitent un entretien régulier tel que la lubrification et le nettoyage, ce qui augmente le coût total de possession.
Inconvénients des roulements à aiguilles
Les roulements à aiguilles peuvent être très coûteux. Si la lubrification n’est pas correctement entretenue, elle peut être facilement endommagée. Si un roulement à aiguilles est utilisé dans une application sans support adéquat, il peut s'user prématurément. De plus, les roulements à aiguilles sont sensibles aux charges d'impact et peuvent être facilement endommagés s'ils sont soumis à une force excessive. Les roulements à aiguilles nécessitent un alignement précis pour fonctionner correctement, mais cela peut être difficile à réaliser dans certaines applications.
Applications de roulements à billes
Les roulements à billes réduisent le frottement de rotation et supportent les charges radiales et axiales dans différentes applications. Les roulements à billes sont couramment utilisés dans les robots, les moteurs électriques, les pompes, les ventilateurs, les compresseurs et autres machines tournantes pour soutenir les arbres rotatifs et réduire la friction entre l'arbre et ses composants. Ils sont également utilisés dans les systèmes de convoyeurs et les composants automobiles. De plus, les roulements à billes sont utilisés dans les planches à roulettes, les patins à roues alignées et d'autres produits récréatifs. Les roulements à billes se retrouvent également dans de nombreux produits de consommation, tels que les appareils électroménagers, les jouets et les outils. Les roulements à billes sont également utilisés dans des équipements médicaux et dentaires hautes performances, tels que les fraises dentaires et les équipements d'imagerie médicale. Les roulements à billes sont également utilisés dans de nombreuses machines industrielles, telles que les machines-outils, les pompes, les compresseurs et les systèmes de convoyeurs.
Applications des roulements à aiguilles
Les roulements à aiguilles sont couramment utilisés dans les applications automobiles, aérospatiales et industrielles. Ces roulements sont conçus pour supporter les arbres rotatifs et oscillants et sont utilisés dans diverses applications. Dans les applications automobiles, les roulements à aiguilles sont utilisés dans les transmissions, les embrayages, les différentiels, les systèmes de direction assistée et d'autres composants de transmission. Dans les boîtes de vitesses, les roulements à aiguilles sont utilisés pour réduire la friction et l'usure des composants et réduire la puissance nécessaire pour entraîner la boîte de vitesses. Dans les embrayages, les roulements à aiguilles sont utilisés pour réduire l'usure et la friction sur les disques d'embrayage, les rendant ainsi plus durables et offrant un fonctionnement plus fluide. Dans les applications aérospatiales, les roulements à aiguilles sont utilisés dans les moteurs d’avion, les trains d’atterrissage et les gouvernes. Dans les moteurs, les roulements à aiguilles sont utilisés pour réduire la friction et l’usure des vilebrequins et autres pièces rotatives, ce qui contribue à améliorer l’efficacité et les performances du moteur. Dans les trains d'atterrissage, les roulements à aiguilles sont utilisés pour réduire la friction et l'usure des composants de suspension et offrir une conduite plus douce. Sur les gouvernes, des roulements à aiguilles sont utilisés pour réduire la friction et l'usure des actionneurs, permettant ainsi un meilleur contrôle de l'avion.
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