Les roulements à quatre points remplissent trois fonctions tout en économisant de l'espace

- Dec 02, 2019-

Les roulements à quatre points remplissent trois fonctions tout en économisant de l'espace


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Un roulement à billes à contact à quatre points facilite la conception de machines combinant des charges radiales, de poussée et de moment, car il peut gérer les trois simultanément. Ils sont principalement utilisés pour les applications à vitesse lente à modérée, ou lorsque le mouvement oscillatoire est prédominant.


Un roulement à quatre points de contact unique rend généralement inutile un deuxième roulement, ce qui présente des avantages très importants, notamment:

Gain d'espace

Gain de poids

Économies de coûts

Rigidité et précision

Installation plus rapide

Moins d'entretien

Trous de montage intégrés, engrenages, etc.

Grâce à une géométrie de chemin de roulement unique qui produit deux fois plus de points de contact, un roulement de contact à quatre points peut résister aux charges radiales, de poussée et de moment individuellement ou dans n'importe quelle combinaison. Il a une rangée de balles avec une course intérieure et une course extérieure. Les rainures à billes sont générées à partir de deux centres, chaque rayon étant légèrement plus grand que le rayon de la balle. Les angles de contact sont généralement à 35 ° de l'axe radial, mais peuvent varier en fonction de l'application.


Avantages importants

Les roulements à contact à quatre points sont particulièrement efficaces dans les applications dans lesquelles l'élément rotatif présente un rapport diamètre / longueur axiale élevé. La plupart ont un grand rapport entre la taille de l'alésage et la section: plus ce rapport est grand, plus les courses individuelles sont minces et flexibles. Les tailles des roulements à section mince varient de 1 "à 40" et les roulements à bague d'orientation de 4 "à 178" OD

La conception de la table rotative (Fig. 1) a un poteau central conventionnel soutenu par deux roulements. L'élimination de ce montant central (Fig. 2) réduit la hauteur et le poids de la table et libère de l'espace pour être utilisé par d'autres composants. Et sans poste, il n'y a aucune chance de déviation de poste.


De même, le fait d'avoir un seul roulement signifie pas de correspondance de faux-rond, pas de correspondance de diamètre et aucune chance d'osciller de deux roulements avec faux-rond inégal, ce qui améliore la précision de l'assemblage.


L'élimination d'un deuxième roulement élimine également la nécessité d'ajustements pour optimiser son ajustement - et donc le coût des entretoises ou des bagues de serrage (et peut-être des techniciens qualifiés pour effectuer ces ajustements). En revanche, un roulement à billes à quatre points de contact est fabriqué avec l'ajustement interne approprié et est simplement fixé à ses pièces de contact.


Le roulement à quatre points: comment cela fonctionne
Lorsque la bague intérieure tourne, une charge de poussée vers le bas est transférée à la balle au point B, puis transmise à travers la balle (généralement à un angle de contact de 35 °) au point D.De là, elle passe dans la bague extérieure et la structure de support.

La déflexion de la balle dans les rainures de course le long de la ligne de transmission de charge soulage la balle aux points de contact A et C et permet à la balle de tourner en douceur autour d'un axe perpendiculaire à la ligne BD.


La charge momentanée est sensiblement la même, passant une charge de poussée de la bague intérieure au point B, et à la bague extérieure au point D.En même temps, une charge de poussée de 180 ° opposée est transmise de la bague intérieure au point C au course extérieure au point A.


La résistance radiale se produit à 180 ° depuis le point d'application (en supposant une charge de poussée beaucoup plus grande que la charge radiale) et la charge radiale est résistée de manière égale sur les lignes de contact CA et BD. La relation des charges individuelles détermine si les réactions sont grandes ou petites.


Enfin, l'élimination d'un deuxième roulement permet d'économiser de l'argent qui peut être utilisé pour intégrer des fonctionnalités (engrenages, trous de montage, raccords de lubrification) dans le roulement à quatre points de contact afin d'optimiser davantage les performances.


Deux fois plus précis. Les roulements à contact à quatre points peuvent être fabriqués conformément aux grades de précision ABEC et dans des tailles plus grandes. Dans les applications impliquant un mouvement oscillatoire avec des angles de rotation limités - lorsque le faux-rond est nul pendant une grande partie de la rotation - un roulement ABEC 1 peut parfois être utilisé au lieu d'un ABEC 3 ou 5. Dans de tels cas, l'exigence critique (faux-rond axial ou faux-rond radial) ) doit être spécifié pour répondre aux normes ABEC; les zones non critiques peuvent être laissées au fabricant des roulements.


Avec une rangée de billes au lieu de deux, la précision est améliorée de plusieurs manières. Par exemple, lorsque les faux-bords radiaux dans un système à deux rangées sont déphasés, la rotation produira une oscillation. L'oscillation peut également résulter de la déflexion de la structure lorsque les applications nécessitent beaucoup d'espace entre deux rangées de billes; par exemple, lorsque la charge de moment élevé doit être résistée. Et s'il existe une différence de précharge dans le faux-rond axial entre les deux rangées, le frottement des roulements peut varier.


Aucun de ces problèmes ne se produira dans un roulement avec une seule rangée de billes. De même, il n'y a pas de correspondance entre les alésages et les épaulements du logement, ni avec les diamètres et les épaulements des arbres. Tous autres facteurs étant égaux, la précision d'un roulement à quatre points de contact peut être le double de celle d'un roulement à deux rangées de billes.


Choix des matériaux

Les roulements à billes à contact à quatre points sont généralement fabriqués à partir de matériaux antifriction conventionnels mais, comme pour les autres roulements, les décisions relatives aux matériaux sont finalement dictées par l'application. L'alliage 52100 à haute teneur en carbone et l'acier inoxydable 440C sont des choix courants pour le durcissement intégral. Lorsqu'un durcissement sélectif est nécessaire, comme lorsqu'un roulement a des caractéristiques intégrales, comme des brides et des engrenages, les options incluent le durcissement par cémentation ou par induction. Des alliages tels que 8620, 4340, 150 et 1552 sont utilisés à cet effet. Tous peuvent être durcis à Rc 58 pour une capacité portante de 100% et une durée de vie maximale. (À Rc 50, la capacité tombe à environ 50% et à Rc 45, à moins de 30%.)


Lorsque la résistance à la corrosion est importante, les bagues et les billes peuvent être fabriquées en acier inoxydable trempé par précipitation ou revêtues d'un chrome mince - mais dense -, comme le placage Endurakote.


Vitesse limite

Les roulements à contact à quatre points sont principalement utilisés pour les applications à vitesse lente ou modérée. Sous des charges combinées, certaines billes sont chargées sur les deux ensembles de contacts. Puisqu'ils ne peuvent pas rouler sur deux axes simultanément, ils ont tendance à tourner autour d'un axe. Cela conduit à plus de dérapage ou de glissement sur l'autre jeu de contacts, augmentant la friction et l'usure - en particulier à des vitesses élevées.


Les vitesses maximales autorisées varient en fonction de la taille de l'alésage, de la taille de la section, de la taille de la bille, du type de dispositif de retenue, du type de lubrification et du type de chargement. En règle générale, ce type de roulement fonctionne mieux à des vitesses de ligne de tangage inférieures à 1 100 pieds par minute. Cependant, les effets variables du préchargement, de la lubrification et des charges individuelles simultanées peuvent surmonter cette limitation. Pour les applications nécessitant des vitesses plus élevées, le fabricant de roulements doit être consulté.


Sous une seule charge (radiale ou poussée), la vitesse n'est pas plus un facteur pour un roulement à billes à quatre points de contact que pour un roulement radial conventionnel ou un roulement à contact oblique.


Lubrification et entretien

Dans la plupart des applications, les roulements à billes à contact à quatre points ne nécessitent pas plus d'entretien que tout autre roulement antifriction. Souvent, ils en ont encore moins besoin.


La lubrification à la graisse est typique, car de nombreuses applications impliquent de faibles vitesses ou un mouvement oscillant. Si l'application implique une rotation complète, deux graisseurs - montés à 180 ° l'un de l'autre - devraient permettre un accès suffisant. Mais si une conception nécessite des charges lourdes ainsi qu'une rotation complète - ou si le roulement est situé à proximité d'autres pièces mobiles qui doivent être lubrifiées avec de l'huile - une lubrification à l'huile est utilisée à la place.


Alors que de nombreux roulements sont pré-lubrifiés en usine, le lubrifiant doit néanmoins être réapprovisionné et remplacé au besoin. L'incorporation de trous ou de raccords dans les bagues de roulement facilite cela, ce qui est particulièrement vrai lorsque les roulements ont des joints intégrés - une possibilité même dans les roulements de grand diamètre (par exemple, 100 pouces).


Séparateurs. Les séparateurs doivent toujours être utilisés dans des roulements à contact à quatre points, le style variant selon l'application. Les options de matériaux incluent l'acier, l'acier inoxydable, le bronze, le phénolique, le nylon, le téflon et le fil en acier inoxydable (à ressort). Le style le plus courant est le dispositif de retenue trouvé dans un roulement à gorge profonde Conrad, qui peut être inséré dans le roulement par le côté à travers l'espace entre les terrains de course.


Un dispositif de retenue complet en une seule pièce est généralement l'option la plus solide, mais son insertion dans un roulement à contact à quatre points nécessite de diviser l'une des courses ou de fournir un bouchon de chargement. Ce n'est pas pratique dans les roulements à section légère car la bague est trop mince pour se fendre et ne peut pas être remontée avec des rivets ou des vis.


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