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Qu'est-ce qu'un roulement à aiguilles ?
Il existe de nombreux types de roulements à rouleaux, dont l'un comprend un roulement à aiguilles qui tire son nom de la conception mince en forme d'aiguille de ses rouleaux cylindriques. Cette conception offre de nombreux avantages en termes d'économie d'espace ainsi qu'une capacité de charge radiale élevée. En règle générale, la longueur des rouleaux à aiguilles est nettement supérieure au diamètre, ce qui est essentiel pour atteindre une capacité de charge optimale ainsi qu'une structure compacte. Les roulements à aiguilles à coupelle étirée-, les ensembles de rouleaux à aiguilles et de cage et les roulements à aiguilles à bague usinée sont tous des exemples de formes structurelles que l'on peut trouver.
Principe de fonctionnement
Au sein d'un assemblage, le roulement à aiguilles peut supporter des charges radiales à travers les rouleaux cylindriques minces, qui roulent entre les arbres (qui peuvent également être une bague intérieure) et le boîtier (qui peut également être la bague extérieure). Il n'y a pratiquement pas d'espace radialement en raison de la charge radiale dense due au nombre d'assemblages et au contact linéaire des rouleaux avec les chemins de roulement. C'est également la raison pour laquelle un assemblage peut être utilisé sans rouleau à aiguilles ni cage, car le manchon et l'alésage du boîtier adjacents agissent comme des chemins de roulement, économisant encore plus d'espace.
Fonctionnalités principales
Très petite hauteur radiale de section transversale : nécessite le moins de hauteur d'installation pour un diamètre d'arbre donné. Il est donc parfait pour les applications critiques en hauteur. Grande charge radiale : un contact de ligne élevé associé à un nombre élevé de rouleaux efficaces contribue à une grande capacité par unité de surface de section transversale. Support radial fort : Une bonne rigidité du support radial est obtenue par le contact linéaire entre les rouleaux et les chemins de roulement. Bon pour l'oscillation : la conception élancée des rouleaux les rend particulièrement adaptés aux mouvements oscillants avec une faible course et un bon support radial. De nombreux choix de conception : des roulements à cuvette étirés-avec diverses brides aux assemblages sans bague intérieure-sans bague extérieure-sans bague extérieure, une grande variété de conceptions sont disponibles pour répondre aux différentes exigences de montage et de positionnement. Capacité de vitesse limitée : la capacité de vitesse de ces roulements est inférieure à celle de nombreux autres roulements à billes ou à rouleaux en raison des rouleaux minces qui peuvent créer un glissement excessif ou des forces centrifuges à des vitesses élevées.
Principaux types et caractéristiques d'installation
Caractéristique des roulements à aiguilles à anneau usiné : La bague intérieure, la bague extérieure et les ensembles de rouleaux sont tous construits avec des composants usinés qui offrent également la plus haute précision.
Caractéristique d'installation : installé comme des roulements standard, nécessitant des épaulements d'arbre ou des éléments de positionnement pour le positionnement axial. Exigences de dureté inférieures pour les pièces adjacentes.
Caractéristiques des ensembles rouleau à aiguilles et cage : Seul un ensemble rouleau et cage est construit, ce qui est une conception plus simple. Examen {types NK, ARN). Pas d'anneau intérieur ou extérieur, utilisant des composants adjacents comme chemins de roulement.
Caractéristique d'installation : Nécessite une dureté élevée (généralement supérieure ou égale à HRC 58) et une faible rugosité de surface pour l'alésage de l'arbre et du boîtier, qui doivent être usinés avec précision pour servir de chemins de roulement. Fournit l’installation la plus compacte.
Roulements à aiguilles-à coupelles étirées
Caractéristique : Présente une coupelle extérieure estampée à paroi mince-, souvent avec un-joint latéral ou deux-joints latéraux. Léger et rentable-.
Caractéristique d'installation : généralement inséré par pression-dans l'alésage du boîtier avec un ajustement serré, situé par des molettes ou des brides sur la coupelle extérieure. Installation simple, adaptée à la production de masse.
Considérations clés concernant l'installation :
Finition de surface et dureté : concernant les assemblages sans bague-, l'alésage et l'arbre d'accouplement doivent être rectifiés avec précision-et cémentés-trempés pour atteindre la qualité et la dureté des surfaces de roulement. Importance de la lubrification : La durée de vie nécessite une lubrification suffisante et durable (par exemple cages avec lubrifiant, réapprovisionnement en graisse) en raison du frottement de glissement qui peut se produire entre les extrémités des rouleaux et les nervures de guidage, ainsi que de la densité de charge élevée. Guidage et nervures : des nervures conçues pour guider les rouleaux à aiguilles, l'inclinaison et les retombées sont nécessaires.
Avantages et inconvénients
Avantages :
Capacité de charge radiale extrêmement élevée dans un espace radial extrêmement minimal. Utilise l'espace par excellence. Grande rigidité structurelle. Certains types (tasse étirée-, par exemple) sont peu coûteux et légers. Particulièrement adapté aux mouvements oscillants et alternatifs.
Particulièrement adapté aux mouvements alternatifs et oscillants.
Diverses variantes de conception pour répondre à différents besoins.
Inconvénients :
Ne peut généralement supporter que des charges radiales, pas des charges axiales (sauf si conçu avec des nervures spéciales).
Vitesses limites relativement faibles, non adaptées aux applications à ultra-haute vitesse-.
Exigences élevées en matière de dureté et de précision d'usinage des composants d'installation (en particulier pour les assemblages sans anneau-).
La friction et la génération de chaleur peuvent être plus élevées que celles des roulements à billes, exigeant des exigences de lubrification strictes.
Sensible au désalignement, faible capacité d'auto-alignement-.
Principaux domaines d'application
Pour les conceptions où l'espace et le poids sont critiques, les roulements à aiguilles sont essentiels pour fournir des charges radiales élevées. Secteur automobile : Transmissions (engrenages planétaires, arbres de transmission), moteurs (culbuteurs, pied de bielle), boîtiers de direction, axes de piston. Entraînements industriels : boîtes de vitesses, réducteurs à engrenages, supports d'arbres de transmission. Aérospatiale : actionneurs dans les systèmes de commandes de vol, groupes auxiliaires de puissance (APU), mécanismes de liaison dans les espaces restreints. Appareils électroménagers et outils : outils électriques (meuleuses d'angle, perceuses), systèmes d'entraînement de machines à laver.
Robotique : Joints de robot, réducteurs (à l'intérieur des réducteurs RV, entraînements harmoniques).
Machines générales : suiveurs de came et supports de liaison dans les machines d'impression, de textile et d'emballage.
Conclusion
Grâce à sa conception unique composée de rouleaux longs et minces, le roulement à aiguilles offre une solution de capacité de charge presque-ultime dans des conditions où l'espace radial est extrêmement limité. Lorsqu'une conception est confrontée au défi « d'espace minimal, de charge élevée et de charges principalement radiales », le roulement à aiguilles est souvent le premier choix pour obtenir une conception compacte, efficace et à charge élevée-.
