Roulements rigides à billes sont un type de roulement largement utilisé dans divers équipements mécaniques. En raison de leur structure simple, de leurs performances stables et de leur large application, ils sont devenus le type de roulements le plus courant dans de nombreuses industries. Leur conception permet non seulement aux roulements à billes à gorges profondes de résister aux charges radiales, mais également à certaines charges axiales. De plus, les roulements à billes à gorge profonde ont atteint un faible frottement et un rendement élevé grâce à une conception soignée et sont largement utilisés dans les automobiles, les outils électriques, les appareils électroménagers et autres équipements de haute précision. Cet article explorera comment les roulements à billes à gorge profonde atteignent un faible frottement et un rendement élevé grâce à leur conception.
1. Élément roulant de précision et conception du chemin de roulement
Le cœur des roulements à billes à gorge profonde est constitué de ses éléments roulants : billes en acier et chemins de roulement intérieurs et extérieurs. Afin d'obtenir un faible frottement, la conception du roulement doit garantir que le contact entre les éléments roulants et les chemins de roulement minimise le frottement. Ceci est réalisé grâce aux éléments de conception suivants :
Surface lisse du chemin de roulement : Afin de réduire la friction, les surfaces intérieures et extérieures des chemins de roulement des roulements à billes à gorge profonde sont généralement usinées et polies avec précision pour garantir que leurs surfaces sont lisses et impeccables. Les chemins de roulement de haute précision peuvent réduire la résistance de contact entre les éléments roulants et les chemins de roulement, réduisant ainsi considérablement la friction.
Précision de la bille : Les billes d'acier des roulements à billes à gorge profonde doivent avoir une rondeur et une douceur très élevées pour assurer un contact plus uniforme pendant le roulement et réduire la friction causée par le contact local. Les billes en acier de haute précision réduisent non seulement la friction, mais améliorent également la durée de vie et la fiabilité des roulements.
Angle de contact de roulement raisonnable : les éléments roulants des roulements à billes à gorge profonde sont répartis selon un certain angle entre les bagues intérieure et extérieure. Cette conception peut aider à réduire la friction et à augmenter la capacité de charge du roulement. En optimisant la conception de l'angle, le roulement peut maintenir un faible frottement et améliorer l'efficacité lors du roulement de la charge.
2. Technologie de lubrification de haute qualité
La lubrification est l’un des facteurs clés affectant la friction et l’efficacité des roulements à billes à gorge profonde. Des lubrifiants appropriés peuvent réduire considérablement le coefficient de frottement des roulements, améliorant ainsi l'efficacité et prolongeant la durée de vie. La conception des roulements à billes à gorge profonde inclut généralement les considérations de lubrification suivantes :
Sélection de graisse ou de lubrifiant : une graisse ou un lubrifiant de haute qualité peut réduire efficacement le frottement direct entre les surfaces métalliques, réduire l'usure et la surchauffe du métal. Dans des conditions de faible vitesse ou de charge élevée, la graisse a une meilleure adhérence et peut ralentir efficacement l'usure. Dans les applications à grande vitesse, les lubrifiants sont plus propices à réduire la friction et l’accumulation de chaleur.
Conception fermée ou isolée : les roulements rigides à billes modernes adoptent généralement une conception étanche pour empêcher la poussière, l'humidité et les impuretés de pénétrer dans le roulement et maintenir la stabilité à long terme de la graisse. La bague d'étanchéité empêche non seulement l'intrusion de contaminants externes, mais maintient également efficacement le lubrifiant à l'intérieur du roulement, réduisant ainsi la friction et l'usure et améliorant l'efficacité de fonctionnement.
Conception autolubrifiante : certains roulements à billes à gorge profonde haut de gamme utilisent des matériaux autolubrifiants, tels que la lubrification au graphite, la lubrification céramique, etc. Cette conception réduit la dépendance à la lubrification externe, réduit le coefficient de frottement et peut maintenir une efficacité de travail élevée dans environnements difficiles.
3. Conception de bague intérieure et extérieure de précision
La conception des bagues intérieure et extérieure des roulements à billes à gorge profonde a également une influence importante sur la friction et l'efficacité. Une géométrie et des tolérances raisonnables peuvent garantir que les éléments roulants roulent en douceur dans le roulement et minimiser la friction.
Sélection des matériaux des bagues intérieures et extérieures : les matériaux de roulement de haute qualité, tels que l'acier chromé à haute teneur en carbone ou l'acier inoxydable, ont une bonne résistance à l'usure et à la corrosion. Ces matériaux peuvent réduire efficacement la friction et améliorer l'efficacité opérationnelle et la durée de vie des roulements.
Contrôle de tolérance des bagues intérieures et extérieures : Le contrôle de tolérance de précision est une méthode de conception importante pour garantir un faible frottement des roulements à billes à gorge profonde. Si l'ajustement entre les bagues intérieure et extérieure est trop lâche, l'écart augmentera et la friction augmentera ; tandis que si l’ajustement est trop serré, la friction sera trop élevée. Par conséquent, un contrôle strict des tolérances rend l’ajustement entre les bagues intérieure et extérieure plus précis, réduit les frottements inutiles et améliore l’efficacité opérationnelle.
4. Nombre et taille optimisés des éléments roulants
Le nombre et la taille des éléments roulants dans les roulements à billes à gorge profonde affectent directement la friction et l'efficacité. La conception des roulements optimise généralement le nombre et la taille des éléments roulants en fonction de la charge réelle et des exigences de l'application afin d'améliorer l'efficacité.
Nombre d'éléments roulants : L'augmentation du nombre d'éléments roulants peut partager plus de charges et réduire la pression sur chaque élément roulant, réduisant ainsi la friction. Cependant, un trop grand nombre d'éléments roulants peut rendre le roulement trop dense et augmenter le frottement. Le choix raisonnable du nombre d'éléments roulants est donc la clé pour garantir un faible frottement.
Taille des éléments roulants : des éléments roulants plus petits signifient généralement une friction moindre et une vitesse plus élevée. En concevant avec précision des éléments roulants de différentes tailles, il est possible d'améliorer l'efficacité tout en garantissant que le roulement peut supporter une charge suffisante.
5. Gestion thermique des roulements
Les roulements à billes à gorge profonde génèrent une certaine quantité de chaleur pendant le fonctionnement, et l'accumulation de chaleur augmentera la friction et réduira l'efficacité. Par conséquent, la conception des roulements prend généralement en compte la dispersion et la dissipation de la chaleur.
Conception de compensation de dilatation thermique : dans la conception du roulement, le coefficient de dilatation thermique du matériau doit être pris en compte pour garantir que le roulement peut maintenir des dimensions précises et un bon ajustement dans des conditions de température élevée afin d'éviter une friction accrue causée par la dilatation thermique.
Matériaux thermoconducteurs : dans les environnements de fonctionnement à charge élevée et à grande vitesse, les roulements utilisent souvent des matériaux ayant une bonne conductivité thermique pour aider à dissiper la chaleur et réduire l'augmentation de la friction et la réduction de l'efficacité causées par la surchauffe.
