La technique de précharge améliore les performances et la durabilité des roulements

Imaginez une machine-outil de haute précision où même la moindre vibration dans la broche peut avoir un impact direct sur la précision de l'usinage.Ou encore un différentiel automobile où le bruit excessif réduit considérablement le confort de conduite.Ces applications apparemment différentes partagent un facteur critique commun: le préchargement des roulements.

Le préchargement, en tant que technique d'installation précise du roulement, consiste à appliquer un dégagement négatif contrôlé pour améliorer considérablement la rigidité du système de roulement, réduire le bruit, améliorer la précision de guidage,et même prolonger la durée de vie du roulementCet article examine les principes, les méthodes, les facteurs d'influence et les considérations d'application du préchargement des roulements afin de fournir des conseils complets aux ingénieurs et aux techniciens.

Le préchargement des roulements n'est pas requis dans toutes les applications, mais il joue un rôle crucial dans des scénarios spécifiques.

• Rigidité accrue:Le préchargement augmente considérablement la rigidité du roulement, réduisant la déformation sous charge et améliorant la précision et la stabilité du système,particulièrement important dans les broches de machines-outils et les instruments de précision.
• Réduction du bruit:Le préchargement élimine ou minimise le dégagement interne, en maintenant les éléments roulants sous une force constante pour réduire les niveaux de bruit, essentiels pour les différentiels automobiles et les moteurs électriques.
• Amélioration de la direction de l'arbre:Le préchargement améliore la précision de guidage de l'arbre, en maintenant une position et une direction stables sous charge,essentiels pour les applications nécessitant un contrôle précis du mouvement comme les joints robotiques et les dispositifs de transmission de précision.
• Indemnisation pour usure et déformation:Le préchargement compense l'augmentation du dégagement due à l'usure initiale et à la déformation microscopique des surfaces d'accouplement.
• Durée de vie prolongée du roulement:Un préchargement approprié améliore la répartition interne de la charge, réduisant les charges des éléments roulants individuels pour prolonger la durée de vie.augmentation du frottement et de la production de chaleur.

La précharge des roulements est principalement réalisée par deux méthodes:

Cette méthode utilise des ressorts pour appliquer une force de préchargement, offrant simplicité, faible coût et compensation automatique de l'usure et de la déformation.applications à basse vitesse comme les petits moteurs et les ventilateurs, la sélection du ressort nécessite des calculs et des essais pour assurer une plage de précharge appropriée.

Cette méthode contrôle avec précision la force de précharge grâce à un réglage de la position du roulement ou à des écrous / écrous, adaptés à diverses charges et vitesses.,Les méthodes de mise en œuvre comprennent:

• Réglage des écrous:Simple mais nécessite un contrôle précis du couple.
• Réglage du châssis:Une précision plus élevée, mais nécessitant une pré-mesure de la clearance axiale.
• Réglage de l' espaceur:Utilise des espaceurs de taille précise pour une précharge constante en production de masse.

Appliqué radialement, principalement pour les roulements à rouleaux cylindriques grâce à des ajustements d'interférence (anneau/arbre intérieur ou anneau/boîtier extérieur).

Appliqué axialement, principalement pour les roulements à billes de contact angulaires, les roulements à rouleaux coniques et les roulements de poussée.

• Retour en arrière (DB):Une rigidité et une capacité de couple plus élevées, mais sensible à la température, adaptée à des portées courtes comme les broches de machines-outils.
• Face à face (DF):Moins sensible à la température mais moins rigide, idéal pour de longues longueurs comme les moyeux des roues automobiles.

Les roulements à billes à rainures profondes peuvent accepter une précharge axiale lorsqu'ils sont sélectionnés avec un espace libre radial plus grand (C3/C4).

La détermination de la force de précharge est essentielle - une force insuffisante ne produit aucun avantage tandis qu'une force excessive provoque une surcharge.

• Type de roulement/taille
• Magnitude/direction de la charge
• Vitesse de rotation
• Méthode de lubrification
• Température de fonctionnement
• Matériaux et structure de l'arbre ou du boîtier

Pour les nouveaux modèles, un calcul suivi d'une vérification expérimentale est recommandé en raison d'incertitudes pratiques.

Sur la base de la relation de déformation prélèvement-élasticité, mesurer le déplacement de l'arbre pour déterminer la prélèvement.

• Distance entre l'arbre et l'épaule du boîtier
• Largeur totale du roulement
• Déplacement axial requis
• Compensation de l'expansion thermique
• Tolérances de fabrication
• Compensation des pertes de précharge

Mesure du couple de frottement pour déterminer la précharge, adaptée à la production en série en raison de sa vitesse et de son potentiel d'automatisation.

Mesure/application directe de la force de précharge, bien que les méthodes indirectes soient généralement préférées pour des raisons de simplicité.

Exécution séparée pour chaque arrangement de roulement à l'aide d'écrous/écrans/espaces avec vérification des mesures pour obtenir une précharge nominale précise.

Les composants fabriqués selon des tolérances standard sont assemblés au hasard, en supposant l'improbabilité statistique d'un empilement à tolérances extrêmes.

• Pour les machines-outils:Améliore la rigidité et réduit les vibrations pour une meilleure précision d'usinage.
• Différentiels automobiles:Augmente la rigidité et réduit le bruit pour une meilleure maniabilité et un meilleur confort.
• Turbines éoliennes:Il possède une capacité de charge et une durée de vie pour une plus grande fiabilité.
• Les articulations robotisées:Améliore la rigidité et réduit le dégagement pour une précision de mouvement supérieure.

Au-delà des valeurs optimales de précharge, l'amélioration de la rigidité est plateau tandis que l'augmentation de la friction/chaleur raccourcit considérablement la durée de vie du roulement.La complexité du calcul justifie des outils d'ingénierie modernes ou une consultation professionnellePendant le réglage, réduisez au minimum les variations en plaçant correctement les éléments roulants.

Les roulements spécialisés à rangée unique ou jumelés facilitent un réglage simple et fiable ou assurent une installation postérieure prédéterminée, y compris:

• Spécification CL7C roulements à rouleaux coniques pour différentiels automobiles
• Des roulements à billes de contact angulaires à une rangée uniquement assorties
• Des roulements à rouleaux coniques à rangée unique
• Des roulements à billes à rainures profondes à rangée unique