Guidage en rotation - micro-roulements completé - TPWorks

Pré-industrialisation
Conception détaillée
Guider en rotation : Micro-roulements
1. Eléments constitutifs – vocabulaire.
Bague extérieure
Bague intérieure
Cage agrafée
Deux parties réalisées en tôle
emboutie.
Pour des vitesses < 25000 tr/min
Chemin de roulement
Cage massive
Une seule pièce stratifiée (résine
armée de textile). Conserve l’huile
par imprégnation.
Pour roulements obliques et très
grandes vitesses.
Cage
Elément roulant
Cage « peigne »
Matière synthétique usinée ou
moulée.
Pour tous roulements et très
grande vitesse.
2. Principaux types de roulements à billes utilisés en Microtechniques.
Roulement à contact radial
Roulement à contact oblique
avec collerette
Charge radiale prépondérante
avec collerette
Charges radiales et axiales combinées
3. Phénomène de laminage.
Charge axiale
Bille 3
L’arbre 1, en tournant, entraîne la bague
intérieure 2 par adhérence :
d1 N2
=
et d1 ≠ d2
d2 N1
Butée
N2 ≠ N1
Arbre 1 (∅d1)
Bague
extérieure 4
(∅d1)
La bague 2 ne tourne pas à la même vitesse
Bague
intérieure
2
que l’arbre 1 . L’arbre tourne dans la bague
(∅d2)
et le jeu étant faible il y a écrouissage des
surfaces en contact.
La bague 2 est laminée entre l’arbre 1 et les billes 3.
Charge appliquée à 1
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4. Montage des roulements à contact radial.
Pour éviter le phénomène de laminage :
La bague qui tourne par rapport à la direction de la charge doit être montée avec serrage.
La bague qui est fixe par rapport à la direction de la charge doit être montée avec jeu.
Charge fixe
Charge tournante
Serrage sur la bague extérieure
Tolérance arbre : g6
Tolérance alésage : N7
Pour réaliser une liaison pivot, il faut 2 roulements à billes à contact radial.
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Règle des arrêts axiaux :
Il faut prévoir 4 arrêts axiaux sur l’élément qui tourne par
rapport à la direction de la charge, et 2 arrêts axiaux sur
l’élément fixe par rapport à la direction de la charge
Serrage sur la bague intérieure
Tolérance arbre : k6
Tolérance alésage : H7
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Conception détaillée
Exemples de montages :
5. Montage des roulements à contact radial avec rattrapage de jeu.
Les roulements à contacts radiaux
présente un jeu axial qui est dépend
du jeu radial entre les billes et les
bagues et du rayon de courbure des
gorges.
Nota : dans ces dessins les déplacements axiaux
sont très amplifiés.
Dans certains cas (appareils de
précision) ce jeu axial n’est pas
acceptable.
Le jeu axial peut être neutralisé en exerçant une poussée sur les bagues glissantes des
roulements accouplés :
Par un système de réglage rigide : vis, écrou, cale …
Par un système élastique : ressort hélicoïdal, rondelle ressort, bague élastomère …
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6. Durée de vie théorique des roulements.
Les petits roulements ne sont, le plus souvent, soumis qu’à des charges relativement faibles
qui influencent néanmoins leur durée de vie.
Fr
P = X . Fr + Y . Fa
P : charge équivalente dynamique (N).
Fr : charge radiale effective (N)
Fa : charge axiale effective (N).
X : coefficient radial (voir tableau catalogue constructeur).
Y : coefficient axial (voir tableau catalogue constructeur).
La durée de vie théorique est déterminée suivant la norme ISO par un
calcul statistique de résistance à la fatigue du matériau :
Fa
C
L=
P
3
L : durée de vie nominale, en millions de tours, atteinte par 90 % des roulements.
Noter que 40% d’entre eux atteignent une vie moyenne 5 fois plus élevée que L.
C : capacité de charge dynamique du roulement (déterminée par le constructeur).
P : charge équivalente (calculée précédemment).
La maîtrise des matériaux utilisés et des méthodes de fabrication, l’utilisation de lubrifiants
adaptés, permettent d’affirmer que des roulements opérant dans un milieu propre et avec
une lubrification correcte ne périssent pas par fatigue. C’est pourquoi la société SKF à mis
au point un calcul de durée de vie qui tient compte de la pollution du roulement et des
conditions de lubrification.
7. Charge minimale.
Pour fonctionner de façon satisfaisante, tous les roulements à billes doivent être soumis à
une certaine charge minimale. Ceci s’applique en particulier aux roulements à billes contact
radial, lorsqu’ils fonctionnent à vitesse élevée, où les forces d’inertie agissant sur les billes et
la cage peuvent avoir une influence défavorable sur les conditions de rotation du roulement
et provoquer des mouvements de glissement nuisibles entre les billes et les chemins.
Le catalogue SKF précise la formule appropriée au calcul de cette charge minimale en
fonction du type de roulement, de ces dimensions, de la vitesse de rotation appliquée et de
la viscosité du lubrifiant.
8. Liens - bibliographie.
SKF (Roulements à billes à partir d’un diamètre de l’arbre d = 2.5 mm)
Adresse : SKF France SA, BP 206, 92142 Clamart Cedex (www.skf.com)
Catalogue général (en français).
Interactive engineering catalogue - CD-ROM et en ligne (en anglais et allemand).
RMB (Roulements à billes à partir d’un diamètre de l’arbre d = 1 mm)
Adresse : RMB, Eckweg 8, CH-2500 Bienne 6 Suisse (www.rmb-group.com)
Catalogue – en ligne et téléchargeable au format PDF (en anglais).
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