Roulements : Le guide ultime

Imaginez un monde où les machines s'arrêtent, les voitures cessent de rouler et la vie quotidienne telle que nous la connaissons s'effondre. Ce scénario cauchemardesque souligne le rôle essentiel que jouent les roulements dans les machines modernes. Souvent négligés, les roulements sont des composants essentiels qui réduisent les frottements, assurent une rotation régulière et maintiennent la stabilité de divers appareils. Des voitures aux appareils électroménagers, les roulements sont les bêtes de somme silencieuses qui assurent le bon fonctionnement de tout. Cet article explore les concepts fondamentaux des roulements, leur importance et la technologie qui les sous-tend, vous permettant ainsi d'acquérir des connaissances sur ces merveilles mécaniques indispensables.

Table des matières

Leçon 1 : Qu'est-ce qu'un roulement ?

Les connaissances de base qui doivent être comprises et la fonction des roulements.

Savez-vous quel type de composant mécanique est un roulement ? Les roulements, surnommés "l'élément de base de l'industrie des machines", sont des composants importants largement utilisés dans diverses machines. Dans la leçon 1 de la colonne des roulements, nous expliquerons les connaissances de base et la fonction des roulements.

1. Qu'est-ce qu'un palier ?

Un roulement est un composant qui aide les objets à tourner. Comme son nom l'indique, un roulement est un composant qui soutient l'"arbre" qui tourne à l'intérieur d'une machine.

Les machines qui utilisent des roulements sont notamment les voitures, les avions et les générateurs. Les roulements sont également utilisés dans les appareils ménagers tels que les réfrigérateurs, les aspirateurs et les climatiseurs. Dans ces machines, les roulements sont chargés de soutenir l'"arbre" sur lequel sont installés divers composants, tels que des roues, des engrenages, des turbines, des rotors, etc.

Étant donné qu'un grand nombre d'arbres tournants sont utilisés dans différents types de machines, les roulements sont devenus un composant indispensable, connu sous le nom de "produit de base de l'industrie des machines". Bien que les roulements puissent sembler discrets, ils sont en fait essentiels. Sans eux, nous ne pourrions pas mener une vie normale.

2. Pourquoi les roulements sont-ils importants ? Quelle est la fonction des roulements ?

Quel est le rôle exact des roulements dans le bon fonctionnement des machines ?

Les roulements ont deux fonctions principales :

Réduire les frottements et rendre la rotation plus fluide

Le frottement se produit entre l'arbre en rotation et son support, mais le roulement est installé entre les deux pour réduire le frottement, ce qui rend la rotation plus fluide et réduit la consommation d'énergie. C'est la fonction des roulements.

Protéger le support rotatif et maintenir l'arbre rotatif dans la bonne position

L'"arbre" rotatif et sa structure de support supportent une force importante. Les roulements évitent d'endommager le support rotatif sous l'effet de cette force et contribuent à maintenir l'"arbre" rotatif dans la bonne position. C'est grâce à ces fonctions des roulements que nous pouvons utiliser des machines de manière répétée pendant longtemps.

3. Combien de roulements sont utilisés ? Que se passerait-il si les roulements n'étaient pas utilisés ?

Le nombre de roulements qui soutiennent notre vie quotidienne est inimaginable, car les roulements ne sont pas visibles directement à l'œil nu. Prenons l'exemple d'une automobile ordinaire. Avez-vous joué avec un jouet de course automobile à piles lorsque vous étiez jeune ? Nombreux sont ceux qui se souviennent qu'un roulement était installé dans la structure de support des roues de la voiture. Alors, de combien de roulements une voiture a-t-elle réellement besoin ?

Principales pièces d'une automobile utilisant des roulements

①Système de propulsion (composants)

Exemples : Générateur de courant alternatif, turbocompresseur, etc.

②Système de direction (composants)

Exemples : Mécanisme de direction, pompe, etc.

③Système de transfert d'énergie (composants)

Exemples : Transmission, engrenages différentiels, etc.

④Suspension (composants)

Exemples : Roues, suspension, etc.

Les automobiles haut de gamme peuvent utiliser jusqu'à 150 roulements, qui jouent tous un rôle essentiel. S'il n'y avait pas de roulements dans les automobiles, les composants ne tourneraient pas en douceur, consommeraient plus d'énergie et les pièces qui supportent la rotation seraient rapidement endommagées, ce qui empêcherait le véhicule de fonctionner en toute sécurité et confortablement. C'est pourquoi d'innombrables roulements travaillent silencieusement à la réalisation de nos vies merveilleuses.

Conclusion

Les roulements fonctionnent pour notre vie. Parce que les roulements sont des composants essentiels qui nous soutiennent dans notre vie, une grande durabilité et une grande précision ont été exigées d'eux tout au long de l'histoire. En outre, avec le développement continu de la technologie mécanique, de nouveaux roulements de plus en plus spécialisés seront développés et appliqués pour s'adapter aux environnements difficiles.

À l'avenir, les roulements continueront à s'améliorer et à se développer pour que nous puissions continuer à vivre.

Leçon 2 : Léonard de Vinci, le "père des roulements". L'histoire inattendue des roulements.

Comme nous l'avons déjà présenté dans la leçon 1, les roulements sont des outils qui réduisent les frottements et aident les objets à se déplacer en douceur. Mais quand et comment ont-ils été inventés pour la première fois, et comment ont-ils évolué et se sont-ils répandus ? Cette leçon présente l'histoire inattendue des roulements.

Statue de Léonard de Vinci sur la Piazza Scala de Milan

1. Les roulements sont-ils apparus avant J.-C. ?

Dans l'Antiquité, l'homme a trouvé de nombreux moyens de réduire les frottements, et nous pouvons prendre l'exemple de la construction des pyramides égyptiennes.

Les énormes pyramides, qui ont été construites en accumulant d'énormes "blocs de pierre", suscitent encore aujourd'hui l'admiration d'innombrables personnes dans le monde entier. Comment les hommes de l'Antiquité déplaçaient-ils ces "lourds blocs de pierre" ? La réponse a été grossièrement déduite de nombreuses peintures murales trouvées dans l'Égypte ancienne.

Plusieurs peintures murales de l'Égypte ancienne illustrent la construction des pyramides, certaines montrant des scènes où des personnes placent des objets circulaires en bois sous les "lourds blocs de pierre" et les font rouler. On peut en déduire que les anciens Égyptiens réduisaient les frottements et déplaçaient les "lourds blocs de pierre" avec moins de force en utilisant des objets en bois roulants.

Cette méthode de transport rappelle l'utilisation d'éléments roulants (rouleaux) dans les roulements.

Méthodes de réduction des frottements dans les grumes roulantes.

On trouve dans le monde entier des traces de tentatives de réduction des frottements, bien qu'elles varient en fonction de la période et des méthodes employées. Cela démontre l'importance accordée au transport sans heurts des marchandises par la réduction des frottements tout au long de l'histoire de l'humanité.

2. Léonard de Vinci a-t-il inventé le roulement avec cage de retenue ?

Léonard de Vinci était un artiste italien de génie de la Renaissance. Il avait un lien profond avec les roulements et a été appelé à juste titre le "père des roulements modernes".

Vinci était profondément curieux de tout et a apporté d'importantes contributions à la conception mécanique. Son manuscrit contient des croquis de roulements, indispensables aux appareils mécaniques.

Avec une créativité inégalée, il a créé une structure de roulement qui réduit considérablement le frottement. La structure est un dispositif qui prend en sandwich une bille roulante (élément roulant) entre deux plaques circulaires (anneaux de roulement). Étonnamment, l'esquisse du roulement comprenait également une "cage de retenue" qui empêche les billes roulantes d'entrer en contact l'une avec l'autre.

Cette structure est presque identique à celle utilisée dans les roulements modernes.

Un roulement avec une cage de retenue reconstruit par les ingénieurs de JTEKT d'après le croquis de Léonard de Vinci.

Par conséquent, la "structure de base des roulements", composée de bagues de roulement, d'éléments roulants (tels que les "billes" ou les "rouleaux") et d'une cage de retenue, a été inventée il y a environ 500 ans. Le brillant Léonard de Vinci a révolutionné les roulements grâce à sa créativité.

Cependant, même après l'invention de la structure de base des roulements, la fabrication réelle et la production de masse n'étaient pas faciles. Il a fallu attendre la révolution industrielle pour que les roulements soient largement utilisés dans les machines.

3. La popularité des roulements a commencé avec la révolution industrielle

Pendant la révolution industrielle, du milieu du 18e au 19e siècle, l'acier a commencé à être produit à grande échelle. Par conséquent, les roulements en acier à haute résistance ont pu être produits en masse et largement utilisés dans divers domaines.

L'une des grandes inventions de la révolution industrielle a été l'"axe de véhicule utilisant des roulements". Les premiers roulements largement utilisés étaient des roulements à billes polyvalents utilisés dans les essieux de bicyclettes. Par la suite, des roulements à rouleaux ont été inventés pour les essieux de voitures utilisant des rouleaux comme éléments roulants.

L'émergence de "l'axe du véhicule qui utilise des roulements" a considérablement amélioré la mobilité et l'efficacité du transport. Par conséquent, de nombreuses machines industrielles de l'époque ont également introduit activement les roulements et ont apporté une grande contribution au développement industriel.

Au cours de la révolution industrielle, les roulements sont devenus un élément important soutenant le développement industriel en coulisses et un outil indispensable dans la vie des gens.

Conclusion

L'histoire du développement des roulements est l'histoire des progrès de la civilisation humaine. Sans l'invention des roulements, l'homme s'efforcerait encore de déplacer des objets lourds, et notre vie ne serait pas agrémentée d'autant de machines qui nous fournissent des services pratiques et confortables.

La naissance et les progrès des roulements ont eu un impact considérable sur le développement de la civilisation. On peut dire que les roulements sont la cristallisation de la sagesse et de la technologie de nos prédécesseurs et les héros méconnus de "l'histoire du développement industriel".

Cours 3 : Structure des roulements - Structure permettant de réduire les frottements et rôle de chaque partie.

Dans le cours 3, nous présenterons la structure du roulement et la fonction de chaque composant.

1. Principe des roulements

Les roulements réduisent le frottement en utilisant le mouvement de roulement. Comme le montre la figure 1, lorsque l'"arbre" commence à tourner, plusieurs "éléments roulants" (tels que des "billes" ou des "rouleaux") dans le roulement commencent à rouler. Les roulements réduisent le frottement en utilisant ce mouvement de roulement.

Figure 1 : Structure des roulements et des paliers lisses

Par rapport aux paliers lisses à "mouvement de glissement", les paliers à "mouvement de roulement" réduisent mieux le frottement et minimisent la consommation d'énergie de rotation. Quelle est donc la structure des roulements ? Nous présentons ci-dessous une introduction détaillée.

2. Structure du palier

Bien qu'il existe de nombreux types de roulements modernes, leur structure de base est similaire à celle conçue par Léonard de Vinci il y a environ 500 ans.

Les composants d'un roulement sont les suivants :

  • Anneaux de course... composants en forme d'anneau
  • Éléments de roulement... composants qui roulent entre les anneaux de roulement (les éléments de roulement comprennent les "billes" et les "rouleaux").
  • Cage... composant qui empêche les éléments roulants d'entrer en contact les uns avec les autres et les maintient à une certaine distance les uns des autres.

Anneaux de course

Les bagues de roulement supportent la force agissant perpendiculairement à l'arbre dans le cas des "roulements radiaux" illustrés à la figure 2. Dans les roulements à billes, les éléments roulants sont des billes, tandis que dans les roulements à rouleaux, les éléments roulants sont des rouleaux.

Figure 2. Structure des roulements radiaux

La bague de chemin de roulement est utilisée pour ce type de roulement radial.

La bague de roulement assemblée sur le côté intérieur de l'arbre est appelée bague intérieure.

La bague du chemin de roulement du côté extérieur est appelée bague extérieure, qui est assemblée dans le boîtier (※1 : voir la figure 3).

Logement

Le logement est la partie qui entre en contact avec la bague extérieure du roulement lorsque celui-ci est assemblé.

Figure 3. Le logement

Anneau de passage

Le roulement illustré à la figure 4 est appelé "roulement de butée", qui supporte une force dans la même direction que l'axe.

La bague de chemin de roulement est utilisée pour ce type de butée.

La bague de roulement assemblée du côté de l'arbre est appelée bague d'arbre.

La bague du chemin de roulement assemblée du côté du logement est appelée bague de siège.

Figure 4. Structure du palier de butée

Pour obtenir une rotation régulière, la surface sur laquelle roulent les éléments de la bague du chemin de roulement est méticuleusement lissée.

Élément roulant

Comme le montre le tableau 1, les éléments roulants comprennent les "billes" et les "rouleaux".

Tableau 1 Types d'éléments roulants

 BouleRoulements à billes 
 Rouleau cylindriqueRoulements à rouleaux cylindriques 
  Rouleau à aiguilles
  Rouleau conique
 Rouleau sphérique (en forme de tonneau)

En fonction des conditions d'utilisation telles que la capacité de charge et la vitesse de rotation, différents types d'éléments roulants sont disponibles. Nous aborderons les types de roulements dans la section consacrée aux roulements de l'exposé 4, et les apprenants intéressés peuvent se reporter à la page suivante.

Titulaire

Comme le montre la figure 5, lorsque la bague intérieure du roulement tourne, les éléments roulants commencent également à rouler. S'il n'y a pas de bague de retenue dans le roulement, les éléments roulants adjacents entreront en contact les uns avec les autres.

Lorsque la direction de roulement de deux éléments de roulement sur une surface de contact est opposée, cela entrave le mouvement de roulement des éléments de roulement.

Figure 5. Mouvement de roulement des éléments roulants en l'absence de dispositif de retenue

Pour éviter cela, une bague de retenue est utilisée pour maintenir les éléments roulants adjacents séparés afin qu'ils puissent rouler en douceur. Différents types de bague de retenue sont disponibles en fonction des conditions d'utilisation, telles que la capacité de charge et la vitesse de rotation du roulement. La figure 6 montre un type représentatif de bague de retenue.

Figure 6. Types représentatifs de dispositifs de retenue

Il est évident que la bague de roulement, les éléments roulants et la bague de retenue jouent respectivement des rôles différents. Ces rôles se complètent pour que le roulement tourne en douceur.

Cependant, avec ces seuls éléments constitutifs, le roulement ne peut toujours pas tourner de manière continue et régulière avec stabilité. Nous allons maintenant présenter un autre composant important des roulements.

3. Lubrifiants nécessaires pour une rotation stable

Pour assurer une rotation stable et régulière des roulements, il faut réduire le frottement du mouvement de roulement et éviter l'usure des pièces. C'est là qu'interviennent les lubrifiants.

Les lubrifiants utilisés dans les roulements sont principalement des "graisses" semi-solides (pâteuses) et des "huiles" liquides.

En outre, les lubrifiants réduisent la chaleur interne du roulement et prolongent sa durée de vie. Par conséquent, les lubrifiants sont également un "composant important" pour assurer une rotation stable et régulière des roulements.

Conclusion

Des composants et des lubrifiants sont nécessaires pour assurer une rotation stable et régulière des roulements.

Les composants des roulements comprennent la bague de roulement, les éléments roulants et la bague de retenue, chacun jouant un rôle différent. Ces rôles se complètent pour permettre au roulement de tourner en douceur.

En outre, les "lubrifiants" contribuent à réduire le frottement dans le mouvement de roulement et à prévenir l'usure des pièces. Chaque composant joue son rôle critique, permettant au roulement de tourner en continu et en douceur avec stabilité.

Cours 4 : Différences entre les divers types de roulements - Types et caractéristiques des roulements.

1. Classification des roulements

Les roulements reçoivent des forces provenant de différentes directions et peuvent donc être classés en fonction de la "direction de la force".

Tout d'abord, introduisons la force exercée sur le roulement.

La figure 1 montre la force exercée sur le roulement utilisé pour la roue d'une voiture sur laquelle est installé un pneu. L'une est la force qui supporte le poids de la voiture (représentée par la flèche bleue sur la figure 1), et le roulement doit supporter la force perpendiculaire à l'axe de la roue de la voiture.

En outre, la force centrifuge se produit lorsque la voiture tourne (illustrée par la flèche rouge dans la figure 1), et le roulement supportera la force dans la même direction que l'essieu de la voiture.

Figure 1. Force exercée sur le roulement utilisé pour la roue d'une voiture

Comme indiqué ci-dessus, les roulements supportent généralement des forces provenant de différentes directions. Par conséquent, les roulements peuvent être classés en fonction de la direction de la force et de la capacité de charge. Les roulements supportent des charges radiales et des charges axiales ; la force que les roulements supportent est appelée "charge" ; la force perpendiculaire à l'arbre est appelée "charge radiale" ; la force dans la même direction que l'arbre est appelée "charge axiale".

Figure 2. Charge radiale et charge axiale

Classification des roulements

En fonction de la direction de la force que le roulement peut supporter et de la forme de l'élément roulant, les roulements peuvent être divisés en quatre types présentés dans le tableau 1.

Tableau 1 : Classification des roulements

 Élément roulant
BouleRouleau
Direction principale de la force   Perpendiculaire à l'arbre (charge radiale)Roulements à billes radiauxRoulements à billes radiaux
 Même direction que l'arbre (charge axiale)Roulements à billes de pousséeRoulements à billes de poussée

2. Roulements à billes radiaux

Roulements à billes radiaux

Les roulements à billes radiaux sont des roulements à billes qui supportent la force "perpendiculairement à la direction de l'arbre". Les roulements à billes à gorge profonde (roulements à billes) sont un type de roulement radial à billes.

Les roulements à billes à gorge profonde sont des types de roulements couramment utilisés.

Les roulements à billes à gorge profonde peuvent non seulement supporter des charges radiales, mais aussi un certain degré de charges axiales bidirectionnelles. Pour supporter une charge axiale plus importante, il convient d'utiliser des roulements à billes à contact oblique, qui seront présentés plus loin.

Roulements à billes à contact oblique

Les roulements à billes à contact oblique peuvent supporter simultanément des charges radiales et des charges axiales unidirectionnelles. Pour supporter des charges axiales bidirectionnelles, il convient d'utiliser deux ou plusieurs roulements à billes à contact oblique en combinaison.

Figure 3. Combinaison de roulements à billes à contact oblique Charge axiale bidirectionnelle.

Lorsque les roulements supportent une "charge radiale" et une "charge axiale", l'angle entre la direction de la charge supportée par la bague de roulement et l'élément roulant et la direction perpendiculaire à l'arbre est appelé angle de contact.

Figure 4. Structure des roulements à billes à contact oblique supportant une "charge radiale" et une "charge axiale".

L'angle de contact est généralement divisé en 15°, 30° et 40°, représentés par les lettres C, A et B, respectivement.

3. Roulements à rouleaux radiaux

Les roulements à rouleaux radiaux sont des roulements à "rouleaux" qui supportent la force "perpendiculaire à la direction de l'arbre". Les roulements à rouleaux radiaux supportent des charges plus importantes que les roulements à billes radiaux et il en existe différents types en fonction du type de rouleau, tels que les roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à aiguilles, les roulements à rouleaux coniques et les roulements à rouleaux sphériques.

Roulements à rouleaux cylindriques

Les roulements à rouleaux utilisent des "rouleaux cylindriques". Les roulements à rouleaux cylindriques supportent des charges radiales plus importantes que les roulements à billes et peuvent être utilisés dans des machines qui génèrent des forces d'impact.

Roulements à aiguilles

Les roulements à rouleaux utilisent des "rouleaux en forme d'aiguille". Les roulements à aiguilles utilisent des rouleaux en forme d'aiguille d'un diamètre inférieur à celui des rouleaux cylindriques, comme le montre la figure 5. La faible hauteur de la section transversale de ces le type de palier contribue à la miniaturisation et à l'allègement des machines.

Figure 5. Comparaison des hauteurs de section des roulements à rouleaux cylindriques et des roulements à aiguilles.

Roulements à rouleaux coniques

Les roulements à rouleaux coniques utilisent des "rouleaux coniques" coniques.

Les roulements à rouleaux coniques sont largement utilisés dans les roulements à rouleaux radiaux et peuvent supporter simultanément des charges radiales et des charges axiales unidirectionnelles. Pour supporter des charges axiales bidirectionnelles, il convient de combiner deux ou plusieurs roulements à rouleaux coniques.

Figure 6. Combinaison de roulements à rouleaux coniques supportant une charge axiale bidirectionnelle

Roulements à rotule sur rouleaux

Les roulements à rotule sur rouleaux utilisent des "rouleaux sphériques" en forme de tonneau, comme le montre la figure 7, assemblés entre la "surface du chemin de roulement de la bague extérieure avec sphère" et la "surface du chemin de roulement de la bague intérieure". Par conséquent, la bague intérieure, l'élément roulant et la cage du roulement à rotule sur rouleaux peuvent tourner tout en étant inclinés par rapport à la bague extérieure.

Figure 7. Structure des roulements à rouleaux sphériques.

Comme le montre la figure 8, les roulements à rotule sur rouleaux sont utilisés dans les machines qui supportent des charges importantes et dont les arbres sont susceptibles d'être pliés. Figure 8 : Application des roulements à rotule sur rouleaux.

Figure 8. Déformation de l'arbre

Résumé

Il existe différents types de "roulements" en fonction de la direction et de l'ampleur de la charge appliquée. Le type de "palier" approprié doit être choisi en fonction des éléments suivants structure de la machine ou l'usage. Outre les types présentés ici, il existe de nombreux autres types de "roulements".

Lecture 5 : Utilisation des roulements (partie 1)

Les domaines d'application des roulements dans l'automobile.

1. Comment les roulements sont-ils utilisés dans les automobiles ?

Dans cette rubrique, nous expliquerons comment les roulements sont utilisés en prenant l'exemple de la transmission et des engrenages différentiels qui transmettent la puissance du moteur aux essieux du véhicule dans les automobiles.

Figure 1. Dispositif de transmission de la puissance du moteur à l'essieu.

2. Roulements utilisés dans les transmissions

La force motrice requise pour les automobiles dépend des conditions de conduite, telles que la conduite à grande vitesse ou la nécessité d'une plus grande force motrice dans les pentes, etc. La transmission est un dispositif qui convertit la puissance du moteur en force motrice adaptée à la conduite et la transmet à l'essieu. À l'intérieur de la transmission, différents types de roulements sont utilisés pour jouer leurs rôles respectifs, et de nombreux roulements sont également utilisés dans les pièces automobiles.

La transmission peut être divisée en deux types : manuelle et automatique. Dans les voitures équipées d'une boîte de vitesses manuelle, le levier de vitesse est situé du côté du conducteur.

Figure 2. Levier de changement de vitesse pour une transmission manuelle.

L'opérateur actionne manuellement le levier de vitesse pour convertir la puissance du moteur en force motrice adaptée aux conditions de conduite. La transmission manuelle est composée d'arbres et d'engrenages. Nous présentons ci-dessous les roulements qui supportent ces composants.

Figure 3. Structure d'une transmission manuelle.

Figure 4. Principe d'une transmission manuelle.

Paliers supportant les arbres

Les types de roulements appropriés sont choisis en fonction de la puissance du moteur pour supporter la rotation de l'arbre et la force générée par les engrenages.

Tableau 1. Paliers supportant les arbres.

Charge radialeCharge axialeTypes de roulements
PetitPetitRoulement à billes à gorge profonde (roulement à billes)
Grandes dimensionsPetitRoulement à rouleaux cylindriques
Grandes dimensionsGrandes dimensionsRoulement à rouleaux coniques
Figure 5. Roulement à billes pour l'arbre support

Paliers de support d'engrenages

Dans une transmission manuelle, les engrenages sont toujours en prise les uns avec les autres et tournent.

Pour transmettre la force motrice adaptée à la conduite, il faut sélectionner le rapport approprié (A) en actionnant le levier. Le rapport sélectionné (A) est alors relié à l'arbre et tourne à la même vitesse que l'arbre.

Lorsque les conditions de conduite changent et qu'une force motrice différente doit être transmise aux roues, l'engrenage (A) relié à l'arbre est soulevé de l'arbre en actionnant le levier et l'engrenage (B) adapté à la force motrice différente est sélectionné. L'engrenage (B) sélectionné est alors relié à l'arbre et tourne à la même vitesse que l'arbre.

À ce moment-là, l'engrenage (A) qui est soulevé de l'arbre tourne à une vitesse différente de celle de l'arbre. Pour permettre à l'engrenage et à l'arbre de tourner à des vitesses différentes, des roulements à aiguilles (composants comportant des aiguilles et des cages) sont installés entre la surface intérieure de l'engrenage (côté intérieur) et la surface extérieure de l'arbre (côté extérieur) pour rouler entre elles.

Figure 6. Vitesse de l'engrenage et de l'arbre dans la transmission

Figure 7. Palier de support d'engrenage (composant avec aiguilles et cages)

3. Roulements utilisés dans les engrenages différentiels

Lorsqu'une voiture tourne à gauche ou à droite, la vitesse de l'essieu de la roue intérieure est réduite, tandis que la vitesse de l'essieu de la roue extérieure est augmentée. L'engrenage différentiel est un dispositif qui convertit la force motrice de la transmission en une force motrice plus importante et la transmet aux essieux des roues gauche et droite pour atteindre des vitesses différentes.

Figure 8. Rotation des roues lorsque la voiture tourne

Le différentiel est installé avec l'axe du petit pignon (l'arbre du côté de la transmission) et le pignon du côté de l'essieu qui s'engrènent verticalement. Les roulements supportent la rotation de l'arbre et la force générée par les engrenages.

Figure 9. Principe de l'engrenage différentiel.

Figure 10. Structure de l'engrenage différentiel

Roulements à rouleaux coniques pour arbre porteur

La combinaison de roulements à rouleaux coniques supporte des charges radiales et axiales bidirectionnelles, assurant un engrènement correct des engrenages et transmettant d'importantes forces motrices aux essieux des roues gauche et droite.

Figure 11. Roulements à rouleaux coniques à faible couple

Résumé

Cet article a présenté les roulements utilisés dans les dispositifs qui transmettent la puissance du moteur aux essieux des roues, mais dans les automobiles, de nombreuses autres pièces utilisent également un grand nombre de roulements.

Chaque roulement joue son propre rôle et améliore les performances de conduite et la sécurité du véhicule. Afin d'améliorer encore la sécurité et le confort des automobiles, les exigences en matière de performance et de fiabilité des roulements continueront d'augmenter à l'avenir.

Lecture 6 : L'utilisation des roulements (partie 2) - Les roulements utilisés dans la fabrication des produits

Nous présenterons les roulements utilisés dans les machines dans les trois domaines de la "fabrication d'énergie", de la "fabrication de matières premières" et de la "transformation des produits".

1. Roulements utilisés dans la fabrication d'énergie - Éoliennes

Les générateurs sont des machines essentielles pour produire l'énergie nécessaire à notre vie quotidienne. Les éoliennes ont acquis une immense popularité dans le monde entier.

Toutefois, en raison de leur emplacement élevé, les éoliennes posent d'importants problèmes de maintenance. Les roulements utilisés dans les éoliennes doivent donc être très fiables, avec des taux de défaillance minimaux et une longue durée de vie.

De nombreux roulements sont utilisés dans les éoliennes. Nous nous intéresserons ici aux principaux roulements de l'axe, chargés d'accepter la force de rotation du vent et de la transmettre à la génératrice.

Figure 1. Éolienne installée en hauteur.

Figure 2. Structure de l'éolienne

Roulements de l'axe principal

Les éoliennes utilisent l'énergie du vent pour faire tourner leur axe principal et transmettre l'énergie de rotation au générateur pour la production d'électricité.

Le roulement de l'axe principal est chargé de supporter le poids des pales et des composants rotatifs tout en résistant aux forces irrégulières du vent qui varient en taille et en direction. En raison de ces exigences fonctionnelles sévères, les roulements à rotule sur rouleaux sont le premier choix pour les roulements de l'axe principal, connus pour leur capacité à supporter des forces importantes et pour leurs excellentes caractéristiques d'auto-alignement.

■ Qu'est-ce que la propriété d'auto-alignement ?

 L'auto-alignement fait référence à la qualité de la bague intérieure, des éléments roulants et de la cage à tourner en douceur même lorsque la bague extérieure est inclinée.

Pour supporter cette charge importante, les roulements de l'axe principal utilisent généralement des roulements à rotule sur rouleaux de grande taille, dont la dimension est généralement supérieure à 1 mètre.

Figure 3 : Grand roulement à rotule sur rouleaux utilisé dans l'axe principal d'une éolienne.

2. Roulements utilisés dans la fabrication des matières premières - Laminoir à acier

Les laminoirs à acier sont des machines qui constituent l'épine dorsale de la fabrication des matières premières en produisant des matériaux en acier de différentes formes pour différents usages. Présentons cet équipement.

Figure 4. Formes courantes des matériaux en acier

Roulements utilisés dans la fabrication des matières premières - Laminoir à acier Dans un laminoir, les matériaux en acier sont pressés et laminés entre deux cylindres tournant en sens inverse.

En outre, comme le dit le proverbe, "il faut battre le fer tant qu'il est chaud", les matériaux en acier sont souvent laminés à des températures élevées. Les roulements utilisés dans cette situation doivent donc résister à des températures et des forces élevées pour permettre aux rouleaux de tourner.

Figure 5. Structure d'un laminoir à acier

Roulements à rouleaux

Les cylindres de travail des laminoirs d'acier sont soutenus par des roulements à quatre rangées de rouleaux coniques afin de supporter les charges radiales extrêmement élevées et les charges axiales bidirectionnelles générées pendant le processus de laminage.

Figure 6. Roulements à rouleaux coniques à quatre rangées utilisés dans les cylindres de travail

Roulements de secours

Malgré la tendance des cylindres de travail à se déformer sous l'effet des charges importantes générées pendant le laminage, les cylindres d'appui suppriment efficacement ce phénomène. Les rouleaux d'appui utilisent des roulements à rouleaux cylindriques à quatre rangées supportant d'importantes charges radiales et des roulements à rouleaux coniques à plusieurs rangées supportant des charges axiales.

Figure 7 : Roulements utilisés dans les rouleaux d'appui

3. Roulements utilisés dans la transformation des produits - Centres d'usinage (machines-outils)

Enfin, nous présenterons les équipements couramment utilisés dans la transformation des produits.

Les équipements utilisés pour traiter divers produits et pièces en fonction de leur utilisation spécifique sont connus sous le nom de "machines-outils". Ces dernières années, les centres d'usinage qui effectuent des traitements contrôlés par ordinateur sont devenus de plus en plus populaires.

Les centres d'usinage permettent d'obtenir une précision et une finesse de traitement difficiles à obtenir manuellement, tout en réduisant considérablement le temps de traitement.

Figure 8. Centre d'usinage utilisé pour le traitement des produits

Pour éviter les modifications des dimensions de la pièce et la réduction de la précision du traitement dues à la chaleur générée pendant l'usinage, les broches principales (où l'outil est installé) des centres d'usinage nécessitent des roulements ayant de faibles propriétés de dilatation thermique.

Figure 9. Structure et broche principale d'un centre d'usinage

Roulements de l'axe principal

La broche principale d'un centre d'usinage utilise des roulements à billes à contact oblique pour supporter les charges radiales et axiales pendant l'usinage.

Figure 10. Roulements à billes à contact oblique utilisés dans la broche principale

Ce type de palier utilise la céramique comme matériau de roulement. Ces paliers en céramique peuvent supprimer les changements de taille des pièces en présentant une faible dilatation thermique lors d'une rotation à grande vitesse.

En outre, ces roulements peuvent fournir le lubrifiant nécessaire uniquement aux endroits appropriés où la chaleur se produit et l'évacuer rapidement, ce qui permet d'éviter la surchauffe.

Résumé : Des roulements qui soutiennent notre vie

Les machines utilisées pour la fabrication d'énergie, de matériaux et de produits peuvent sembler peu courantes dans notre vie quotidienne ; cependant, comme nous l'avons vu, de nombreux roulements soutiennent le fonctionnement de ces machines. Ces roulements n'assurent pas seulement la rotation des machines, ils apportent également une aide précieuse à nos activités quotidiennes.

Conférence 7 : Roulements spéciaux avec des matériaux et des lubrifiants spéciaux pour des environnements spécifiques

1. Que sont les roulements avec des matériaux et des lubrifiants spéciaux pour des environnements d'utilisation particuliers ?

Les composants des roulements ordinaires sont constitués de matériaux métalliques et utilisent de l'huile ou de la graisse comme lubrifiants. Cependant, si ces roulements ordinaires sont utilisés dans des environnements où l'électricité et le magnétisme sont générés et où ils sont susceptibles d'être corrodés par l'acide et l'alcali, ils seront rapidement endommagés et incapables de tourner en douceur.

Pour garantir leur utilisation dans les conditions susmentionnées, des roulements avec des matériaux et des lubrifiants spéciaux sont développés pour des environnements d'utilisation particuliers.

2. Soutenir "une vie meilleure" - Roulements pour climatiseurs.

Image 1 - Unité extérieure du climatiseur

L'unité extérieure du climatiseur est équipée d'un ventilateur qui envoie l'air à l'extérieur, et des roulements soutiennent ce ventilateur. Ces dernières années, les moteurs capables de contrôler la vitesse de rotation du ventilateur (conversion de fréquence) sont de plus en plus répandus. Cependant, en raison de ses caractéristiques, le moteur peut générer une tension à partir d'un courant à haute fréquence pendant son fonctionnement.

Lorsque la tension atteint un certain niveau, le courant circule à l'intérieur du roulement, ce qui peut entraîner sa défaillance. Ce phénomène est appelé "érosion électrique". C'est pourquoi les éléments roulants des roulements doivent être en céramique, avec d'excellentes performances d'isolation (ils ne sont pas facilement conducteurs).

Image 2 - Paliers du ventilateur de l'unité extérieure du climatiseur

En outre, les paliers céramiques sont également utilisés dans les équipements critiques tels que les moteurs mécaniques pour les installations liées aux infrastructures et les hôpitaux afin de prévenir les défaillances soudaines des équipements.

3. Soutenir "une vie saine" - Roulements pour équipements médicaux

Image 3 - IRM (imagerie par résonance magnétique)

Image 4 - Moteur pour l'IRM

Le vieillissement s'accentuant, l'attention portée à la santé augmente et les équipements médicaux se multiplient dans le monde entier. L'IRM (appareil d'imagerie par résonance magnétique) utilise une force magnétique puissante pour capturer les organes et les vaisseaux sanguins en vue d'un examen interne.

Si des roulements ordinaires sont utilisés sous le fort magnétisme de l'IRM, ils interfèrent avec le champ magnétique et il est impossible d'effectuer un examen précis. En outre, les roulements ne peuvent pas tourner en douceur.

Par conséquent, lorsqu'ils sont utilisés pour l'IRM, des roulements qui ne sont pas affectés par un magnétisme fort sont nécessaires.

Image 5 - Paliers en céramique pour les moteurs IRM

La bague du chemin de roulement et les éléments roulants du revêtement du roulement sont en céramique, qui n'est pas facilement affectée par le magnétisme. La cage est en résine, avec d'excellentes performances de lubrification, ce qui contribue à la précision de l'examen médical.

4. Fournir un soutien pour une "vie épanouie" - roulements de skateboard

Dans les planches à roulettes utilisées par les athlètes olympiques, les roulements ont été nouvellement développés en fonction des attentes des athlètes. Chacune des quatre roues du skateboard utilise deux roulements (huit au total).

Image 6 - Roues de skateboard

Le skateboard est équipé de roulements qui utilisent des billes en céramique et qui ont une forme spéciale. traitement de surface sur l'anneau et la cage du chemin de roulement, ce qui renforce la sensation de "rotation légère et souple" et de "conduite confortable".

En outre, il permet aux athlètes de maintenir leur vitesse jusqu'à la fin de la course, ce qui leur permet de s'attaquer à des compétences plus difficiles. Par conséquent, il contribue à la réussite de mouvements d'habileté difficiles tels que le "saut de talon".

Image 7 - Roulements pour patins à roues alignées (avec billes en céramique)

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Shane
Auteur

Shane

Fondateur de MachineMFG

En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.

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