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Qu'est-ce qu'un roulement à billes ?
Les roulements à billes sont le type de roulement le plus courant et le plus utilisé. Leur structure de base se compose d'une bague intérieure, d'une bague extérieure, d'un ensemble d'éléments roulants sphériques (billes d'acier) et généralement d'une cage qui maintient ces éléments roulants séparés.
Caractéristique essentielle : Les éléments roulants sont des sphères. Cette conception entraîne un contact ponctuel entre les billes et les chemins de roulement lorsqu'ils sont sous charge.
Les roulements à billes à gorge profonde sont le type de roulement à billes le plus représentatif. Leurs chemins de roulement ont une section transversale de rainure-profonde en forme d'arc-, permettant aux billes une certaine liberté de mouvement dans toutes les directions.
Principe de fonctionnement
Les roulements à billes fonctionnent en remplaçant le frottement de roulement par le frottement de glissement entre les billes roulantes (éléments roulants) et les chemins de roulement des bagues intérieure et extérieure. Cela réduit considérablement la résistance à la rotation.
Lorsqu'une charge radiale agit sur le roulement, la charge est transférée d'un chemin de roulement à l'autre à travers les éléments roulants. En raison de leur nature de contact ponctuel, les roulements à billes sont principalement conçus pour résister à des charges radiales, mais peuvent également supporter une certaine quantité de charges axiales bidirectionnelles (en particulier les roulements à billes à gorge profonde).
Fonctionnalités principales
Polyvalence : le type de roulement le plus standard, adapté à la grande majorité des applications, en particulier lorsque la charge est principalement radiale.
Résiste principalement aux charges radiales : les roulements à billes à gorge profonde peuvent résister à la fois aux charges radiales et à une certaine quantité de charge axiale bidirectionnelle, mais leur capacité de charge axiale est généralement inférieure à celle des roulements à contact oblique ou des butées spécialement conçus.
Vitesse limite élevée : Grâce aux éléments roulants sphériques, le frottement et la génération de chaleur sont faibles, ce qui permet des vitesses de rotation très élevées.
Faible couple de friction : faible couple de friction de démarrage et de fonctionnement, bénéfique pour les économies d'énergie et l'amélioration de l'efficacité.
Structure simple, faible coût de fabrication : hautement standardisé, facile à produire en série, offrant une rentabilité élevée-.
Types principaux
Différents types Les types de roulements à billes peuvent être regroupés selon leur conception dans les types suivants : Roulement à billes à gorge profonde : La conception la plus simple et la plus largement utilisée. Capable de supporter des charges radiales et des charges axiales dans les deux directions. Ceux-ci peuvent être protégés et scellés ou laissés ouverts. Utilisations : Utilisé dans les moteurs électriques, les appareils électroménagers, les boîtes de vitesses et les machines industrielles à usage général. Roulement à billes à contact oblique : Caractéristiques : Possède un angle de contact dans les chemins de roulement lui permettant de supporter des charges combinées. Peut être radial et axial mais dans une seule direction à la fois. Ils sont normalement utilisés par paires pour contrôler les deux sens du mouvement axial. Ceux-ci offrent un haut niveau de rigidité et de précision.
Utilisations : Utilisé dans les broches de machines-outils et les moyeux de roues automobiles ainsi que dans les machines de haute précision. Roulement à billes à auto-alignement- : Caractéristiques : Le chemin de roulement de la bague extérieure est de conception sphérique alpha permettant un auto-alignement et s'adaptant à un degré élevé de désalignement axial de l'arbre. Utilisations : Utilisé dans les arbres de transmission, les machines agricoles et les situations où la déflexion ou le désalignement de l’arbre est important. Roulement à billes de poussée : Caractéristiques : Spécialement construit pour supporter uniquement des charges axiales. Cette conception n'est pas capable de supporter des charges radiales. Ils sont disponibles en types simple et double direction. Utilisations : Utilisé dans les crochets de grue, les pompes à eau verticales et les émerillons de machines-outils.
Avantages et inconvénients
Avantages :
Domaine d'application extrêmement large, grande polyvalence.
Capacité-haute vitesse.
Faible perte de friction, haute efficacité.
Faible coût de fabrication, prix économique.
Haut degré de standardisation, bonne interchangeabilité.
Fonctionnement fluide, bruit et vibrations relativement faibles.
Inconvénients :
Par rapport aux roulements à rouleaux de même taille, la charge nominale (en particulier la charge radiale) est inférieure.
Résistance relativement faible aux charges de choc.
Pour les charges axiales pures ou axiales lourdes, des types spécialisés (tels que des butées ou des roulements à contact oblique) doivent être sélectionnés.
Rigidité relativement faible (surtout par rapport aux roulements à contact oblique préchargés).
Principaux domaines d'application
Les fondements de l'industrie mécanique sont constamment couverts par les roulements à billes dans la plupart des industries et dans notre vie quotidienne. Voici quelques-unes des industries : Moteurs et générateurs électriques : support typique pour les petits et grands moteurs électriques. Appareils électroménagers : ventilateurs, machines à laver, aspirateurs, disques durs, etc. Industrie automobile : équipements auxiliaires (par exemple, alternateurs, compresseurs de climatisation), pièces de boîte de vitesses, etc. (des roulements à billes à gorge profonde sont utilisés) ; moyeux de roue, différentiels (souvent avec roulements à contact oblique). Machines industrielles générales : pompes, ventilateurs, boîtes de vitesses, bandes transporteuses, machines agricoles. Matériel de bureau : Imprimantes, photocopieurs. Aéronautique (certaines pièces secondaires, moyennes et faibles charges).
Conclusion
Grâce à leur excellente polyvalence, leurs-performances à grande vitesse et leur-efficacité économique, les roulements à billes sont devenus le composant fondamental incontesté de choix dans la conception de machines tournantes. Lorsque l'application est dominée par les charges radiales et présente des exigences élevées en matière de vitesse, de coût et de standardisation, les types de roulements à billes tels que les roulements à billes à gorge profonde constituent souvent la solution la plus directe et la plus efficace pour répondre aux besoins.
