Comment optimiser la structure du roulement à billes à gorge profonde pour améliorer la capacité de charge ?

En tant que composant indispensable dans les systèmes de transmission mécanique, Roulements à billes à gorge profonde sont largement utilisés dans diverses machines tournantes, telles que les moteurs, les moyeux automobiles, les broches de machines-outils, etc. Il a une conception simple, un faible coût de fabrication et un fonctionnement fiable. Cependant, face à des conditions de travail de plus en plus exigeantes, l’amélioration de la capacité portante est devenue un enjeu important. Cet article explique comment optimiser la structure du roulement à billes à gorge profonde en termes de sélection des matériaux, de conception structurelle, de système de lubrification, de processus de traitement thermique et d'ajustement de la précharge pour améliorer sa capacité de charge.
1. Sélection des matériaux
1.1 Optimisation de l'acier pour roulements
Les roulements rigides à billes traditionnels sont principalement fabriqués en acier à roulements au chrome à haute teneur en carbone (tel que le GCr15). Ce matériau présente une bonne résistance à l'usure, une bonne résistance à la fatigue et une certaine ténacité. Cependant, pour augmenter encore la capacité portante, des matériaux plus performants tels que l'acier inoxydable martensitique ou les matériaux céramiques peuvent être envisagés. Les matériaux céramiques ont une dureté, une résistance à l'usure et une résistance à la corrosion extrêmement élevées, ce qui peut améliorer considérablement la durée de vie et la capacité de charge des roulements. Cependant, le coût est élevé et le choix doit être pondéré en fonction de scénarios d’application spécifiques.
1.2 Amélioration des matériaux des éléments roulants
Les éléments roulants (c'est-à-dire les billes d'acier) sont la partie qui supporte la charge principale dans les roulements à billes à gorge profonde. L'utilisation d'acier à roulement de qualité supérieure ou de matériaux céramiques pour fabriquer des éléments roulants peut réduire les contraintes de contact, améliorer la résistance à l'usure et ainsi améliorer la capacité de charge globale du roulement.
2. Optimisation de la conception structurelle
2.1 Optimisation de la forme du canal
La forme des rainures des roulements à billes à gorge profonde affecte directement la contrainte de contact et la formation du film d'huile entre les éléments roulants et les bagues intérieure et extérieure. En optimisant des paramètres tels que le rayon de courbure du canal et l'angle de contact, la concentration des contraintes de contact peut être réduite et les conditions de lubrification améliorées, augmentant ainsi la capacité portante et la durée de vie.
2.2 Augmenter la largeur du chemin de roulement
Une augmentation appropriée de la largeur du chemin de roulement peut disperser la charge et réduire la contrainte de contact par unité de surface, améliorant ainsi la capacité portante. Cependant, il convient de noter que l'augmentation de la largeur du chemin de roulement augmentera également la taille et le poids global du roulement, ce qui doit être pris en compte de manière globale.
2.3 Optimiser la conception des cages
La cage est utilisée pour supporter et guider les éléments roulants, et sa conception a un impact important sur le bon fonctionnement et la capacité de charge du roulement. L'optimisation de la structure et du matériau de la cage, par exemple en utilisant des matériaux légers et à haute résistance, peut réduire les forces d'inertie et améliorer la vitesse de réponse et la capacité de charge du roulement.
3. Optimisation du système de lubrification
3.1 Choisir le bon lubrifiant
Le choix du lubrifiant affecte directement le frottement, l’usure et l’échauffement du roulement. La sélection du lubrifiant approprié (tel que l'huile lubrifiante ou la graisse) en fonction des conditions de travail peut réduire considérablement le coefficient de frottement, réduire l'usure et améliorer la capacité portante et la durée de vie du roulement.
3.2 Optimiser la méthode de lubrification
L'utilisation de méthodes de lubrification avancées, telles que la lubrification par brouillard d'huile, la lubrification pétrole-gaz, etc., peut fournir plus efficacement du lubrifiant à la zone de contact du roulement pour former un film d'huile stable, améliorant ainsi l'effet de lubrification et améliorant la capacité portante.
4. Optimisation du processus de traitement thermique
En optimisant le processus de traitement thermique, comme l'augmentation de la température de trempe, l'ajustement du processus de revenu, etc., la structure et les performances du matériau du roulement peuvent être améliorées, la dureté et la ténacité du matériau peuvent être augmentées et la capacité de charge la capacité et la durée de vie en fatigue du roulement peuvent être améliorées.
5. Réglage de la précharge
Une précharge raisonnable peut réduire les vibrations et le bruit pendant le fonctionnement des roulements et améliorer la précision et la stabilité du fonctionnement. Selon les conditions de travail spécifiques, la force de précharge du roulement est ajustée de manière à ce qu'elle puisse non seulement répondre aux exigences de charge, mais également éviter une concentration excessive de contraintes, améliorant ainsi les performances globales du roulement.
En optimisant la sélection des matériaux, la conception structurelle, le système de lubrification, le processus de traitement thermique et l'ajustement de la précharge, la capacité de charge du roulement à billes à gorge profonde peut être considérablement améliorée. Ces mesures d'optimisation doivent être examinées et pondérées de manière globale en fonction de scénarios d'application et de besoins spécifiques pour obtenir les meilleurs résultats.