Une introduction au roulement mécanique

Qu'est-ce qu'un roulement mécanique ?

Un palier mécanique est un élément mécanique important conçu pour réduire la friction entre les composants mobiles et limiter le mouvement relatif pour faciliter le fonctionnement. Il existe une grande variété de roulements mécaniques, leur conception peut être adaptée à un mouvement linéaire libre sur les arbres, à des opérations de rotation autour d'axes fixes ou à la régulation des vecteurs de forces de travail/charges qui sont appliquées sur les composants pour empêcher certains mouvements.

Presque tous les roulements mécaniques ont pour objectif de minimiser la friction lors de l'opération afin de créer le mouvement souhaité. La forme la plus simple de roulements mécaniques est constituée par les surfaces d'appui, qui forment une pièce avec la partie mobile qui est travaillée. Ils varient en taille, rugosité, capacité de contrôle et position de la surface.

D'autres roulements mécaniques que l'on trouve facilement dans une utilisation flexible sont les dispositifs séparés, qui sont montés dans les machines d'usinage comme les fraiseuses ou les composants de machine. Quant aux roulements mécaniques les plus sophistiqués qui sont utilisés pour les applications les plus critiques et de haute précision, ils sont produits avec les plus hauts niveaux de technologie actuelle.

À quoi sert un roulement mécanique ?

Une grande variété de conceptions de roulements mécaniques permet l'essor de différentes applications d'usinage industriel pour atteindre des performances élevées avec une efficacité maximale, un fonctionnement fiable et une durabilité de l'équipement. Les roulements mécaniques peuvent aider à la rotation radiale comme la rotation de l'essieu, la rotation sphérique comme une rotule, le mouvement linéaire comme un tiroir et le mouvement de la charnière comme une porte.

En se concentrant sur le support des charges rotatives, les roulements rotatifs peuvent maintenir des arbres et des essieux rotatifs dans différents systèmes mécaniques. De plus, ils peuvent supporter et transporter des charges radiales ou axiales de la source vers la structure. Dans la plupart des types de roulements mécaniques, la lubrification est essentielle pour aider la structure des roulements à réduire la friction dans le système. Le type de roulements mécaniques le plus courant, les paliers lisses, nécessite des lubrifiants tels que l'huile ou la graisse, car les roulements utilisent des surfaces de contact pour glisser avec l'arbre rotatif ou les arbres coulissants.

Différents types de roulements mécaniques

Les roulements mécaniques peuvent être classés, mais sans s'y limiter, en 6 types largement utilisés, notamment les roulements lisses, les roulements à éléments roulants, les roulements à fluide, les roulements magnétiques, les roulements à flexion.

● Palier lisse :

Sans élément roulant, les paliers lisses ne sont constitués que de surfaces d'appui tournant dans un trou. Certains types de paliers lisses ont une conception et une utilisation spécifiques, notamment les paliers à douille, les paliers à manchon, les paliers lisses, les paliers à fusil et les paliers composites. La fonctionnalité du palier lisse sera abordée plus tard dans la section suivante.

● Roulement à éléments roulants :

Comme son nom l'indique, il existe des éléments roulants tels que des billes et des rouleaux à section circulaire placés entre les bagues de roulement tournantes et fixes afin de réduire le frottement de glissement. Les roulements à billes et les roulements à rouleaux sont deux styles largement utilisés. Les premiers utilisent des billes sphériques comme élément roulant tandis que les seconds utilisent des rouleaux cylindriques, coniques, sphériques ou à aiguilles. Les roulements à rouleaux seront également abordés plus en détail ultérieurement.

● Roulement de bijoux :

Les roulements à bijoux sont des roulements lisses dont l'une des surfaces est en matériau vitreux comme le saphir pour diminuer l'usure et la friction des arbres. Ce type de roulements mécaniques fait légèrement décentrer l'essieu pour supporter les charges. Ils sont souvent utilisés dans les montres mécaniques ou les horloges, car la capacité à réduire les frottements prévisibles peut garantir la précision de la montre.

● Palier fluide :

Ce type de roulements mécaniques est un roulement sans contact car ils utilisent une fine couche de gaz ou de liquide pour supporter les charges. Par exemple, le palier à air. Les paliers fluides créent un coin lubrifiant à partir des liquides par rotation. Ils peuvent être utilisés dans des applications de haute précision, à charge plus élevée et à vitesse de rotation élevée où les roulements à billes ne peuvent pas être utilisés.

● Palier magnétique :

La charge est portée par le champ magnétique avec un palier magnétique. Le palier magnétique a un frottement très faible et est capable de fonctionner sans lubrifiant ou sous vide. Ce style de roulement mécanique est de plus en plus appliqué aux moteurs et aux générateurs.

● Roulement flexible :

Le mouvement est porté par l'élément de flexion où une partie se joint à deux autres, qui est comme une charnière. Fabriqués avec les matériaux et la conception appropriés, les roulements flexibles sont considérablement durables. Un autre avantage de ce roulement mécanique est la résistance idéale à la fatigue. Certains autres roulements mécaniques qui reposent sur des éléments roulants peuvent se fatiguer lorsque les billes ou les rouleaux s'aplatissent les uns contre les autres.

Caractéristiques et avantages du palier lisse

Le palier à douille est le type le plus largement appliqué dans l'usinage industriel parmi les divers paliers lisses. Les paliers lisses sont couramment utilisés sur les arbres rotatifs ou coulissants. Sans aucun élément roulant, les paliers lisses sont le type de paliers mécaniques le plus simple et le plus économique.

De plus, le palier lisse est léger mais a une grande capacité de charge en même temps. Leurs avantages les rendent de plus en plus populaires dans une grande variété d'applications de moteurs et de turbomachines, telles que les turbines à vapeur ou les compresseurs. Les paliers lisses conviennent également aux arbres avec des vitesses inférieures. Par exemple, les arbres porte-hélice des navires, ou de nombreux mouvements linéaires et intermittents courants, car ils sont rentables et efficaces. La plupart des paliers lisses doivent être incorporés avec des lubrifiants, pour réduire le frottement, et certains paliers lisses sont produits avec des lubrifiants intégrés comme le style plastique utilisé dans l'industrie alimentaire.

Roulements à éléments roulants

Les roulements à éléments roulants peuvent essentiellement être divisés en roulements radiaux, roulements à contact oblique et également paliers de butée. Tout en supportant des charges relativement légères, les roulements à billes sont un choix idéal pour des charges relativement lourdes, ou dans le cas où les charges pourraient changer dans les virages, vous devez utiliser un type conique.

Les roulements à billes sont généralement fabriqués en acier inoxydable ou en acier chromé, qui utilisent des billes pour séparer et travailler entre les deux anneaux. Les roulements à billes ont généralement une capacité de charge inférieure à celle des types à rouleaux, car les billes ont une zone de contact plus petite avec les courses.

Leur plus grande force est de tolérer le désalignement des bagues intérieures et extérieures. Les roulements à rouleaux, en revanche, ont une capacité de charge plus élevée, en particulier pour les applications de charge radiale. Cependant, ils sont moins adaptés aux charges axiales. En règle générale, moins de la moitié des différents éléments roulants de ce type de roulement mécanique supportent la partie de charge considérable, et la charge extérieure sera constamment apportée pendant le fonctionnement entre les rouleaux.