Le roulement à billes de rainure profonde peut-il supporter les charges radiales et axiales?

Le Roueur à billes de rainure profonde est sans doute le type de roulement d'éléments roulant le plus courant et le plus reconnaissable, qui se trouve dans tout, des petits moteurs électriques aux machines industrielles. Une question fréquente parmi les ingénieurs, les concepteurs et les professionnels de la maintenance est: un roulement à billes de rainure profonde peut-il prendre en charge les charges radiales et axiales? La réponse courte est oui, mais avec des mises en garde et des considérations importantes.

Comprendre la conception fondamentale

Le defining feature of a deep groove ball bearing is its continuous, deep grooved raceways on both the inner and outer rings. This geometry allows the bearing to accommodate radial loads, axial loads, and combined loads simultaneously. The deep grooves enable the balls to maintain proper alignment and distribute stress effectively.

• Prise en charge de la charge radiale: c'est la fonction principale. Les charges radiales agissent perpendiculairement à l'axe de l'arbre (par exemple, le poids d'une poulie). La conception de la rainure profonde est exceptionnellement efficace pour gérer ces forces.

• Prise en charge de la charge axiale: les charges axiales (ou poussées) agissent parallèles à l'axe de l'arbre (par exemple, la force sur une lame d'hélicoptère). Un seul roulement à billes de rainure profonde peut accueillir des charges axiales dans les deux sens. Cette capacité découle des races profondes, qui "capturent" les balles et les empêchent de glisser sous la poussée.

Cependant, il est crucial de noter que la capacité d'un roulement à billes de rainure profond pour les charges axiales est nettement inférieure à sa capacité de charge radiale. Généralement, la capacité de charge axiale d'un roulement à billes de rainure profonde standard est d'environ 25 à 35% de sa cote de charge radiale statique (C0). Le dépassement de cette limite réduit considérablement la durée de vie et peut entraîner une défaillance catastrophique.

Types et variations pour des performances améliorées

Bien que le roulement à billes à rainure profonde à une seule rangée standard soit polyvalent, des variations spécifiques sont conçues pour optimiser les performances pour différents scénarios de charge:

• Roueur à billes de rainure profonde à une seule rangée: le type le plus courant. Il est optimisé pour les charges radiales mais fonctionne correctement avec des charges combinées modérées. Il est simple, nécessite un entretien minimal et est capable de vitesses élevées.

• Roueur à billes de rainure profonde à double rangée: cette conception comprend deux rangées de balles, doubler efficacement la capacité de charge radiale. Il offre également une plus grande rigidité et peut gérer des charges axiales légèrement plus élevées qu'un roulement à une seule rangée du même diamètre d'alésage, bien qu'il soit moins capable de fonctionner à grande vitesse.

• Roulements de créneaux de remplissage: ces roulements ont une fente de remplissage dans un ou les deux anneaux, permettant à l'insertion de plus de balles. Cela augmente la capacité de charge radiale mais réduit la capacité de charge axiale et la capacité de vitesse, car la fente de remplissage perturbe la voie de course lisse.

• Conceptions de cage: Le matériau et la conception de la cage (ou du retenue) peuvent influencer les performances. Les cages en acier pressées sont communes et rentables, tandis que les cages en laiton ou en polymère usinées permettent des vitesses plus élevées, des frottements plus faibles et de meilleures performances dans des conditions extrêmes.

Applications clés mettant en évidence la capacité de double charge

Le ability to handle combined loads makes the deep groove ball bearing a default choice in countless applications:

• Motors électriques: Le poids du rotor crée une charge radiale, tandis que les forces magnétiques peuvent induire de petites charges axiales. Le roulement à billes de rainure profonde aux deux extrémités gère efficacement ces forces combinées.

• Composants automobiles: Dans des composants tels que les alternateurs, les pompes à eau et les poulies folles de transmission, les charges combinées sont courantes et les roulements à billes à rainure profonde sont la solution standard.

• Boîtes de vitesses industrielles: Ils prennent en charge les arbres soumis à des forces radiales des engrenages et des forces axiales potentielles des engrenages hélicoïdaux.

• Appareils ménagers: les machines à laver, les séchoirs et les outils électriques utilisent tous des roulements à billes de rainure profonde pour gérer les modèles de charge complexes générés pendant le fonctionnement.

Comparaison avec d'autres types de roulements

Comprendre où le roulement à billes de rainure profonde correspond par rapport à d'autres options est la clé d'une sélection appropriée.

• Vs Roulements à billes de contact angulaire: Bien qu'un roulement à billes de rainure profonde puisse gérer une charge axiale, un roulement à billes de contact angulaire est spécialement conçu pour les charges axiales élevées. Ses voies de course asymétriques ont un angle de contact défini (par exemple, 15 °, 25 °, 40 °), lui permettant de prendre en charge des charges de poussée beaucoup plus élevées, souvent dans une direction. Ils sont généralement utilisés par paires.

• Vs roulements à rouleaux cylindriques: ceux-ci excellent à manipuler des charges radiales très élevées, mais n'ont pratiquement aucune capacité à prendre en charge les charges axiales à moins que les volont.

• Vs roulements à rouleaux effilés: le champion des charges combinées. Les roulements à rouleaux effilés sont conçus pour prendre en charge simultanément des charges radiales et élevées axiales, mais sont généralement plus complexes, plus grandes et moins adaptées aux applications à très grande vitesse que les roulements à billes de rainure profonde.

En résumé, le roulement à billes de rainure profonde est un superbe composant à usage général qui offre un excellent équilibre de capacité de charge axiale radiale et limitée, de capacité à grande vitesse et de faible entretien.

Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1: Quelle est la charge axiale maximale qu'un roulement à billes de rainure profonde peut gérer?
R: Il n'y a pas de valeur universelle unique car elle dépend de la taille, de la série et de la conception interne du roulement. Le catalogue du fabricant répertorie le facteur de charge axial statique (Y0). En règle générale, la charge axiale statique autorisée ne doit pas dépasser environ 25 à 35% de la cote de charge radiale statique de base (C0) pour assurer une durée de vie satisfaisante.

Q2: Puis-je utiliser deux roulements à billes de rainure profonde pour gérer des charges axiales plus élevées?
R: Pas efficacement. Deux roulements à billes de rainure profonde standard montés côte à côte ne peuvent pas être préchargés pour créer un angle de contact défini comme une paire de roulements de contact angulaires. Pour les scénarios de charge axiale élevés, un type de roulement spécialement conçu à cette fin est recommandé.

Q3: Comment la lubrification affecte-t-elle la capacité de charge axiale?
R: Une lubrification appropriée est essentielle pour toutes les conditions de charge. Sous des charges axiales, la friction coulissante entre les balles et la bride guide du chemin de course augmente. Une lubrification inadéquate peut entraîner une augmentation de l'usure, une surchauffe et une défaillance prématurée, en particulier sous charge axiale.

Q4: Les roulements à billes de rainure profonde sont-ils adaptés aux applications à grande vitesse avec des charges axiales?
R: Oui, les roulements à billes de rainure profonde sont parmi les meilleurs choix pour les applications à grande vitesse. Cependant, à mesure que la vitesse augmente, les forces centrifuges sur les balles augmentent également, ce qui peut réduire la capacité de charge axiale efficace. Une sélection minutieuse du type de cage et de la lubrification est essentielle pour un fonctionnement à grande vitesse.

Q5: Que se passe-t-il si la limite de charge axiale est dépassée?
R: La charge axiale excessive entraînera une montée en haut des balles sur l'épaule du chemin de course, entraînant une frottement accrue, une génération de chaleur sévère, une déformation plastique des races (Brinling) et, finalement, une crise et une défaillance complets.

En conclusion, le roulement à billes de rainure profonde est un composant remarquablement polyvalent qui prend en charge de manière fiable les charges radiales et axiales combinées dans un large éventail de systèmes mécaniques. Sa pertinence repose sur une compréhension claire de ses limites, en particulier en ce qui concerne la capacité de charge axiale et la sélection du type correct pour les exigences de l'application spécifiques.