En tant que composants de support du noyau dans les machines rotatives, Roulements à billes de rainure profonde de série de pouces Jouez un rôle irremplaçable dans des domaines clés tels que l'aérospatiale, les instruments de précision et l'équipement spécial. Par rapport aux roulements métriques, les roulements d'INCH répondent aux exigences strictes de scénarios industriels spécifiques avec leur système de taille unique et leurs caractéristiques de performance.

1. Le rôle et les caractéristiques des roulements à billes de rainure profonde du pouce

Les roulements à billes de rainure profonde de série sont conçus et fabriqués selon les normes de taille de pouces. Ils complètent les roulements métriques communs et occupent une position importante dans des champs industriels spécifiques et des équipements traditionnels. Ce type de roulement conserve les caractéristiques de base des roulements à billes de rainure profonde, tout en s'adaptant aux exigences du système Inch en termes de série de taille, d'ajustement de tolérance et de détails structurels, fournissant une solution standardisée irremplaçable pour le marché nord-américain, l'aérospatiale et l'entretien traditionnel de l'équipement.

Le système standard de taille constitue la caractéristique externe la plus significative des roulements de pouces. Contrairement aux roulements métriques, qui utilisent des millimètres comme unité de base, les roulements impériaux utilisent des pouces fractionnaires ou décimaux comme spécifications. Les diamètres intérieurs communs varient de 1/8 de pouce (0,125 pouce) à 6 pouces, avec une séquence standard d'augmentation de 1/16 pouce. Par exemple, le modèle de roulement R6 correspond à un diamètre intérieur de 0,375 pouces (3/8 "), un diamètre extérieur de 0,875 pouces et une largeur de 0,281 pouces. Ce système de taille constitue un ajustement naturel avec le diamètre impérial de l'arbre et le trou de siège de roulement, en évitant l'erreur de conversion lorsque les supports métriques sont utilisés sur l'équipement impéantial.

Les caractéristiques de conception structurelle reflètent l'adaptabilité des roulements impériaux à des scénarios d'application spécifiques. Un roulement à billes de rainure profonde impérial typique se compose de quatre composants centraux: un anneau extérieur, un anneau intérieur, une boule en acier et une cage, mais il y a des différences de détails par rapport aux produits métriques similaires: l'anneau extérieur n'a généralement pas de rainure de retenue ou une rainure d'installation de couvercle d'étanchéité pour maintenir une résistance structurelle plus complète; La hauteur de la côte annuelle intérieure est relativement augmentée de 5 à 8% pour fournir une meilleure guidage axial; Le nombre de boules en acier est de 1-2 de moins que celle du même roulement métrique de la même taille, mais le diamètre est augmenté de 3 à 5% pour compenser la différence de capacité de charge. Ces caractéristiques de conception permettent aux roulements impériaux de bien fonctionner dans des conditions à grande vitesse. Certains modèles spéciaux utilisent également une conception de balles à double rangée (comme la série LL) pour atteindre une capacité de charge plus élevée dans un espace limité et répondre aux exigences compactes des machines d'ingénierie.

Le processus de traitement des matériaux et de la chaleur détermine les performances des roulements impériaux. Limite d'énergie. Les roulements impériaux de qualité aérospatiale utilisent la technologie de fusion de dégazage sous vide, les inclusions d'oxyde sont contrôlées à DS ≤ 0,5, et la quantité totale d'inclusions non métalliques est ≤ 0,05%, ce qui est beaucoup plus élevé que la norme de pureté des roulements métriques ordinaires. En termes de traitement thermique, les roulements impériaux utilisent généralement un processus à double extinction: la première éteinte obtient une matrice martensitique à grain fin (dureté 62-64HRC), et la deuxième extinction ajuste la teneur en austénite résiduelle (contrôlée à 5-8%), ce qui améliore la stabilité dimensionnelle de plus de 50%. Pour les environnements corrosifs, la série Imperial a développé des arbres en acier inoxydable 440C, la teneur en chrome du roulement est de 16 à 18%. Grâce au traitement spécial, la dureté est maintenue à 58-60HRC, qui est à la fois résistante à la corrosion et résistante à l'usure.

Les caractéristiques des applications de l'industrie montrent le positionnement du marché des roulements impériaux. Dans le système industriel nord-américain, les roulements impériaux sont toujours le choix dominant pour l'équipement traditionnel. Par exemple, les systèmes de transmission des machines agricoles et des véhicules d'ingénierie adoptent généralement la série impériale. Dans le champ aérospatial, certaines conceptions héréditaires de Boeing et Airbus utilisent toujours la norme de roulement impérial. Par exemple, le diamètre intérieur des grands roulements à rouleaux effilés utilisés dans le train d'atterrissage des avions est souvent incrémenté de 1/8 de pouce.

2. Principe de travail et propriétés mécaniques

Le comportement mécanique et le principe de fonctionnement des roulements à billes de rainure profonde de la série de pouces sont basés sur la théorie de base des roulements roulants, mais leur système de taille spéciale et leur conception structurelle leur donnent des caractéristiques de performance uniques. Comprendre ces propriétés mécaniques est crucial pour la sélection et le développement corrects du potentiel des roulements d'Inch. De la mécanique de contact à la cinématique, de la distribution de la charge au mécanisme de défaillance, le principe de travail des roulements à billes de rainure profonde de pouce est un système complexe de couplage de champ multi-physiques.

Les caractéristiques cinématiques déterminent la limite de vitesse des roulements de pouce. Lorsque le roulement tourne, les composants présentent un état de mouvement complexe: la boule en acier existe en même temps, la cage maintient l'espacement entre les balles pendant la rotation (autour de son propre axe) et la révolution (autour de l'axe de roulement). La coordination cinématique du roulement impérial se reflète dans ce qui suit: La conception de la cage guidée par l'anneau intérieur rend la vitesse de révolution de la balle ω_cage = ω_shaft × d / (d d), où d est le diamètre de la balle et d est le diamètre de tangage (les deux en pouces). Étant donné que le rapport (d / d) des roulements impériaux est généralement de 0,25-0,3 (légèrement plus grand que la métrique 0,22-0,25), sa vitesse critique est plus significativement affectée par la force centrifuge, et le facteur de correction de l'unité impériale doit être introduit pendant le calcul: n_max = k × (d d) / (d ^ 1,5), où k est la constante matérielle (approximativement 3.5, passant. ). Cela explique pourquoi la vitesse limite du même roulement impérial de la même taille est généralement de 5 à 10% inférieure à celle du roulement métrique, mais en application réelle, la clairance plus importante compense une partie de la perte de vitesse.

La loi de distribution de charge reflète les caractéristiques porteuses des roulements impériaux. Sous l'action de la charge radiale FR, toutes les boules en acier ne partagent pas la charge également, mais forment une zone de charge de 120-150 °. Étant donné que le roulement impérial a un dégagement plus important (le dégagement de grade CN est d'environ 0,001 pouces), son angle de distribution de charge est 10-15 ° plus large que celui des roulements métriques, et la force de contact maximale Q_Max = 4,37 × FR / Z (Z est le nombre de boules en acier). Lorsqu'il est soumis à une charge combinée (FR FA), la capacité de charge axiale du roulement impérial est relativement exceptionnelle en raison de sa bride élevée. Le degré d'augmentation (environ 5 à 8%) peut résister à une composante axiale plus grande. La formule impériale est utilisée pour calculer la charge nominale axiale: fa_max = 0,6 × z × d ^ 2 × sinα, où α est l'angle de contact (environ 5-10 ° pour les roulements à billes de rainure profonde). La pratique a montré que la durée de vie du roulement impérial L4549 (diamètre intérieur de 1-1 / 2 pouces) sous charge axiale pure est de 20 à 25% plus élevée que celle du roulement métrique 6306, ce qui le rend avantageux dans les applications de poussée.

Les paramètres de performance dynamique sont la clé pour évaluer l'état de travail des roulements impériaux. La valeur RMS de la vitesse de vibration de roulement (pouce / sec) est un indicateur de qualité important de la série impériale. La valeur de vibration des roulements de grade ABEC7 de haute qualité est contrôlée à 0,05 - dans la plage de 0,12 pouces / s, elle est 20% plus stricte que le roulement de grade P5 métrique. Un autre paramètre important est la caractéristique de la rigidité. La rigidité radiale du roulement impérial est K_R = 1000 × Z × D × Cosα (lb / in), et la rigidité axiale est K_A = 800 × Z × D × Sinα (lb / in). Étant donné que le nombre de boules d'acier dans les roulements impériaux est généralement plus petit (1-2 de moins), leur rigidité est de 5 à 10% inférieure à celle des roulements métriques de la même taille, ce qui nécessite une attention particulière à la compensation lors de la sélection de l'équipement de précision. L'analyse modale montre que la fréquence naturelle du premier ordre du roulement Imperial R8 (diamètre intérieur de 1/2 pouce) est d'environ 3500-4000Hz, ce qui est 15% inférieur à celui du roulement métrique 6201, et la résistance à l'impact est relativement meilleure.