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méthode de guidage de la cage à roulement

Parmi les nombreuses fonctions du roulementpalierLes cages, de par leur fonction de guidage (guidage et entraînement des éléments roulants sur la piste de roulement correcte), sont très importantes, notamment pour les roulements à grande vitesse, ce qui constitue une contrainte quasi déterminante.roulementsIl existe un espace entre la cage, la virole et l'élément roulant, permettant à ce dernier de se déplacer librement dans les directions radiale, axiale, circonférentielle et angulaire. Cet espace présente donc le moins de contraintes de mouvement et la plus grande liberté de mouvement. Cette caractéristique de « libre jeu » a peu d'incidence sur le roulement à basse vitesse, mais plus la vitesse de rotation est élevée, plus son fonctionnement et sa stabilité sont perturbés. Sous l'effet cumulatif des charges telles que le frottement, les forces de collision, la force centrifuge et l'inertie de la cage, il peut en résulter un frottement important, une usure prématurée, une élévation de température, une combustion, une déformation, des vibrations, du bruit, voire une défaillance du roulement. Par conséquent, un système de guidage est nécessaire pour limiter ces effets néfastes et permettre au roulement de fonctionner normalement.

Le guidage dit en cage signifie que pendant le fonctionnement depalierLa cage assure la correction du mouvement de l'élément roulant grâce à sa fixation et à son contact avec le bord de la bague (ou chemin de roulement) et l'élément roulant. La fonction de guidage et les performances de la cage sont étroitement liées à son mode de guidage. Dans la conception et l'application des roulements à grande vitesse, le mode de guidage de la cage est un élément crucial qui requiert une attention particulière et des recherches et essais spécifiques pour répondre aux exigences.

1. Mode de guidage de la cage et conditions de fonctionnement applicables. Le guidage de la cage est généralement appelé « guidage passif », c'est-à-dire que la cage est guidée et entraînée par la bague ou l'élément roulant. Lorsque l'élément roulant pénètre dans la zone de contact du roulement, grâce à l'effet d'entraînement du frottement entre les deux chemins de roulement, sa vitesse de rotation est supérieure à celle de la cage, et il entraîne alors la cage en mouvement. Il existe également un « guidage actif », où la cage guide le mouvement de l'élément roulant. Lorsque l'élément roulant pénètre dans la zone hors contact du roulement, en raison du jeu, il ne supporte plus la charge et sa vitesse de rotation diminue. Il est alors entraîné par la cage et guide le mouvement de l'élément roulant.

Les principaux modes de guidage de la cage sont :

1) Guidage des éléments roulants, guidage de la bague extérieure (bride ou chemin de roulement), guidage de la bague intérieure (bride ou chemin de roulement) ;

2) Méthodes de guidage mixtes telles que « guidage par élément roulant + guidage par bague extérieure », « guidage par élément roulant + guidage par bague intérieure », « guidage par bague extérieure + guidage par bague intérieure », etc. Parmi elles, le guidage par bague intérieure et extérieure est collectivement appelé guidage par virole.

 

Guide du corps de défilement

Le guidage des éléments roulants est la méthode de guidage de cage la plus couramment utilisée. À l'exception des roulements à billes à pleine charge, ce mode de guidage est applicable dès lors qu'il y a une cage. Il convient aux vitesses moyennes et basses et aux conditions de charge normales. Les cages de guidage des éléments roulants sont principalement constituées de pièces métalliques embouties (acier doux, cuivre, acier inoxydable, etc.) et de polyamides 66 et 46 (PA66 et PA46), de sulfure de polyphénylène (PPS), de polytétrafluoroéthylène (PTFE) et d'autres plastiques techniques. Pour les roulements de grande taille, on utilise des cages pleines métalliques (alliage de cuivre, alliage d'aluminium, acier de construction allié, etc.).

Guide de la virole

Le guidage par bague permet un guidage plus précis de la cage que le guidage par éléments roulants et atténue les vibrations de celle-ci, contribuant ainsi au fonctionnement silencieux du roulement. De ce fait, le guidage par bague est particulièrement adapté aux applications à haute vitesse, aux accélérations et décélérations rapides, aux charges moyennes et élevées, et aux fortes vibrations. Ce type de guidage est principalement utilisé avec des cages pleines et des cages phénoliques laminées (également appelées cages phénoliques), ainsi qu'avec des cages en plastique technique comme le PEEK et le PI, et parfois avec des cages embouties.

2. Principes généraux de sélection des méthodes de guidage des cages

(1) Selon la vitesse de rotation du roulement

Les vitesses basses et moyennes sont guidées par des éléments roulants

En plus d'être simple, applicable et économique, la principale raison est que, dans des conditions de vitesse de fonctionnement, il est difficile d'établir un film d'huile lubrifiant hydrodynamique entre la cage et la surface de guidage de la virole, et que la lubrification limite ou le frottement sec entraîneront une forte hausse de température et une usure rapide.

L'accélération et la décélération rapides et à grande vitesse sont guidées par des viroles.

Les principales raisons de l'utilisation du guidage par virole pour les roulements à grande vitesse sont : 1) « lubrification à l'huile + grande vitesse » permet de former facilement une bonne lubrification hydrodynamique complète par film d'huile sur la surface de guidage de la cage ;

2) Par rapport au guidage par élément roulant, la force de frottement de la cage sur l'élément roulant peut être réduite. Parmi ces éléments,

Les caractéristiques du guidage par bague extérieure sont les suivantes : 1) En raison de l’hétérogénéité ou des défauts du matériau, des erreurs de fabrication et d’assemblage, et de l’asymétrie géométrique de conception, la cage présente une excentricité de masse. Sous l’effet de la force centrifuge à grande vitesse, la surface de guidage du diamètre extérieur de la cage, dans la direction excentrée de la masse, entre en contact avec le bord de la bague extérieure, provoquant frottement et usure, ce qui permet à la cage d’atteindre son équilibre dynamique. 2) Comparé au guidage par bague intérieure, le guidage par bague extérieure présente des diamètres intérieur et extérieur plus importants. À nombre d’éléments roulants égal, le passage de la cage est plus large, ce qui renforce la résistance. De même, à largeur de cage identique, il est possible d’installer davantage d’éléments roulants afin d’améliorer encore la rigidité et la capacité de charge du palier. 3) La température de fonctionnement de la bague extérieure est généralement inférieure à celle de la bague intérieure. La chaleur générée par le frottement de la surface de guidage se dissipe facilement, et la lubrification est plus efficace. 4) Lors de la rotation de la bague intérieure, la trajectoire du vortex du centre de masse de la cage de guidage de la bague extérieure est plus stable que celle de la bague intérieure. 5) Le rayon de la bride de la bague extérieure étant inférieur à celui de la piste de roulement, la force centrifuge peut entraîner un risque de lubrification insuffisante de la surface de guidage de la cage (des orifices de lubrification radiaux peuvent être prévus sur le bord de la bague extérieure pour assurer une lubrification fiable de la surface de guidage).

Les caractéristiques du guidage par bague intérieure sont les suivantes : 1) Comparé au guidage par bague extérieure, l’excentricité du guidage par bague intérieure entraîne une usure par contact de la surface de guidage intérieure de la cage, du côté opposé à la force centrifuge, et son équilibre dynamique se détériore progressivement (en améliorant la précision d’usinage de la cage, en réalisant un équilibrage dynamique précis et rigoureux et en assurant de bonnes conditions de lubrification, l’effet négatif de l’usure par décalage dû à l’excentricité de masse est fortement réduit). 2) La vitesse de glissement de la surface de guidage de la cage et de la bride de la bague intérieure est inférieure à celle du guidage par bague extérieure, ce qui réduit le frottement et l’usure (particulièrement important dans les applications à basse vitesse où un faible couple de frottement est requis). 3) La taille et la masse de la cage sont inférieures à celles des cages à guidage par bague extérieure, et la force centrifuge est réduite lorsque la quantité de matériau et la rotation sont moindres (mais le nombre d’éléments roulants, la rigidité du roulement et sa capacité de charge sont également réduits). 4) En cas de charge légère ou directionnelle, la force de frottement visqueuse de l'huile de lubrification entre la surface de guidage du diamètre intérieur de la cage et la bride de la bague intérieure exerce une force de frottement sur la cage, réduisant ainsi le risque de glissement et de frottement des éléments roulants. 5) Lorsque la piste de roulement droite de la bague intérieure est guidée, le temps de rodage initial du roulement est court en conditions de lubrification à la graisse ; en conditions de lubrification à l'huile, l'huile de lubrification ne s'accumule pas à l'intérieur du roulement.