Quel effet la clairance interne des roulements à billes de rainure profonde a-t-il sur les performances de roulement

Roulements à billes de rainure profonde sont les roulements roulants les plus utilisés dans l'équipement mécanique. Leurs performances ont un impact direct sur la fiabilité, l'efficacité et la durée de vie de l'équipement. Parmi les nombreux facteurs influençant les performances des roulements, la clairance interne est sans aucun doute l'un des paramètres clés déterminant les performances des roulements. La clairance interne, également connue sous le nom de clairance radiale, fait référence au mouvement radial et axial maximal des anneaux intérieurs et extérieurs du roulement lorsqu'aucune charge n'est appliquée. Cette clairance apparemment simple a en fait un impact profond sur une gamme d'indicateurs de performance, notamment l'élévation de la température, le bruit, les vibrations, la durée de vie et la rigidité.

L'impact de la clairance sur l'élévation de la température de roulement
Pendant le fonctionnement, le roulement et la friction coulissante entre les éléments de roulement et les voies de course génèrent de la chaleur, provoquant une augmentation de la température. Le dégagement interne a un impact crucial sur l'élévation de la température de roulement.
Si le dégagement est trop petit, les éléments et les voies roulants du roulement subiront une précharge ou un ajustement surprenant. Cela augmente considérablement le couple de friction des éléments roulants, générant une chaleur significative. Une augmentation de température excessive accélère non seulement le vieillissement et la défaillance de la graisse, mais provoque également une expansion thermique du matériau de roulement. La dilatation thermique non synchronisée des anneaux intérieurs et extérieurs peut réduire ou même éliminer le dégagement, créant un cercle vicieux qui peut finalement entraîner une crise de portage ou une défaillance prématurée. Lorsque la clairance est trop grande, le mouvement des éléments roulants dans les voies de course de roulements devient instable. Lorsque le roulement est sous charge, la zone de contact entre les éléments roulants et les voies de course diminue, conduisant à la concentration de contrainte de contact. Dans le même temps, les éléments roulants glissent et augmentent la friction. Bien qu'il ne soit pas aussi grave que la friction causée par trop peu de dégagement, il peut toujours provoquer une augmentation de la température dans des conditions à grande vitesse et à haute charge. En outre, une clairance excessive peut provoquer un choc pendant le ruissellement radial, augmentant encore la température.

Le dégagement idéal consiste à maintenir un léger dégagement positif après l'installation du roulement et atteint l'équilibre thermique. Cela garantit un fonctionnement en douceur des éléments roulants tout en réduisant efficacement la friction, gardant ainsi l'augmentation de la température dans des limites acceptables.

L'impact de la clairance sur le bruit de roulement et les vibrations
Le bruit de roulement et les vibrations sont des indicateurs importants de fonctionnement lisse. Le dégagement interne affecte directement les performances dynamiques d'un roulement.

Un dégagement excessif peut provoquer des éléments roulants pour produire un son "frappant" pendant le fonctionnement. Lorsqu'un roulement est soumis à des charges fluctuantes, les éléments roulants rebondissent entre les anneaux intérieurs et extérieurs. Ce mouvement instable peut provoquer des vibrations et un bruit notables. En particulier dans les applications à grande vitesse telles que les moteurs et les broches, une clairance excessive peut provoquer de graves vibrations, un impact sur la précision de l'usinage de l'équipement et la stabilité opérationnelle.

Bien que le dégagement excessivement petit réduit le ruissellement des éléments de roulement, il génère également des vibrations à haute fréquence et un bruit aigu en raison de l'augmentation du couple de frottement. Ce bruit est souvent directement lié à la précharge du roulement: plus la précharge est élevée, plus le bruit est élevé. Par exemple, dans les applications nécessitant une rigidité et une précision élevées, telles que les broches de précision des machines-outils, les roulements avec un dégagement faible ou même négatif sont souvent choisis, mais la précharge doit être contrôlée avec précision pour équilibrer la rigidité et le bruit.

Le dégagement approprié garantit un roulement lisse et continu des éléments de roulement dans les voies de course, réduisant l'impact et le glissement, minimisant ainsi les vibrations et le bruit. Ceci est crucial pour l'équipement nécessitant un fonctionnement extrêmement fluide, comme les appareils électroménagers et les dispositifs médicaux.

L'impact de la clairance sur la vie et la raideur

La durée de vie est généralement déterminée par la durée de vie de la fatigue, et la clairance est l'un des facteurs clés qui influencent la vie de fatigue.

Une clairance excessive augmente considérablement le stress de contact entre les éléments roulants et les voies de course. Selon la théorie des contacts Hertz, le stress de contact excessif peut provoquer une fatigue matérielle prématurée, raccourcissant la durée de vie de la fatigue du roulement. En outre, la hausse de la température causée par un dégagement excessive peut accélérer la défaillance de la graisse, raccourcissant davantage la durée de vie.
Une clairance excessive peut également raccourcir la vie en ce qui concerne. Lorsque des charges de roulement sont appliquées, un dégagement excessif réduit le nombre d'éléments de roulement, concentrant la charge sur quelques-uns. Cela provoque une forte augmentation du stress de contact sur ces éléments roulants, entraînant une fatigue localisée et réduisant la durée de vie globale.
Le dégagement approprié peut répartir uniformément la charge sur des éléments plus roulants, réduisant efficacement le stress de contact et maximisant la durée de vie de la fatigue.
La rigidité des roulements est un indicateur important de sa résistance à la déformation. Le dégagement a un impact direct sur la rigidité. Plus le dégagement est petit, moins la déformation est moins déformation que le roulement subit une charge, ce qui entraîne une rigidité plus élevée. Dans les applications nécessitant une rigidité élevée, telles que les broches de machine-outil et les moyeux de roues automobiles, les roulements à faible dégagement ou même le dégagement négatif (précharge) sont souvent sélectionnés pour améliorer la rigidité globale du système.

Sélection des notes de dédouanement
Pour répondre aux diverses exigences d'application, les roulements à billes de rainure profonde offrent généralement plusieurs notes de dégagement, telles que C2, CN (ou C0), C3, C4 et C5. Le CN représente la clairance standard, C3, C4 et C5 représentent un dégagement élevé et C2 représente une faible autorisation.

Le dégagement standard (CN) convient à la plupart des applications industrielles générales, telles que les moteurs électriques et les pompes.

Un dégagement élevé (C3 et C4) convient aux applications avec une grande interférence de montage et des fluctuations de température drastiques, telles que les rouleaux et les ventilateurs à haute température, pour compenser la réduction du dégagement causée par une expansion thermique.

Un faible dégagement (C2) convient aux applications nécessitant une précision de fonctionnement élevée et un faible bruit, telles que les instruments de précision et les petits moteurs.

Par conséquent, lors de la sélection des roulements à billes de rainure profonde, se concentrer uniquement sur la taille et le modèle est insuffisant. Une compréhension approfondie de l'impact complet de la clairance interne sur les performances de roulement et de la sélection de la note de dégagement appropriée basée sur des conditions de fonctionnement spécifiques sont essentielles pour assurer un fonctionnement stable et fiable à long terme de votre équipement. La sélection correcte maximise les performances de roulement, prolonge sa durée de vie et réduit finalement les coûts de maintenance.