Dans le domaine complexe des machines et des roulements, la compréhension de la capacité de charge des roulements est essentielle pour le fonctionnement efficace et la durabilité à long terme des machines. Des charges de roulements incorrectes peuvent entraîner des échecs catastrophiques, des risques de sécurité, des temps d'arrêt coûteux, etc. Trop peu de charges de roulements peuvent entraîner une défaillance précoce, des temps d'arrêt, une réparation et des risques de sécurité, tandis que trop de charge peut entraîner une surchauffe, une usure et une consommation d'énergie accrue.
Par conséquent, lorsque les gens sélectionnent les roulements, il est très nécessaire de considérer l'impact de la taille de la charge de roulement sur la durée de vie et les performances en fonction des conditions de travail spécifiques de l'équipement mécanique et de s'assurer que le roulement peut résister à la charge radiale et axiale correspondante.
Ensuite, Société de portage LNB se plongera et introduira les connaissances de base des charges en détail pour aider les clients à mieux choisir les bons roulements.
Qu'est-ce que la charge de roulement?
1. Définition de chargement de roulement
La charge de roulement est la force ou la pression agissant sur le roulement. Plus précisément, c'est la force qui, à travers certains ou tous les éléments roulants, transmet d'un anneau de roulement à un autre anneau de roulement en général, la charge agira d'abord sur l'arbre, puis sera transmise à l'anneau intérieur du roulement et atteindra enfin l'anneau extérieur.
Les roulements peuvent résister à diverses charges, y compris les charges radiales, les charges axiales, les charges composites, les charges centrifuges, etc. Les deux types les plus courants sont les charges radiales et les charges axiales, qui sont également au centre de cet article.
De nombreux facteurs peuvent influencer l'amplitude et la direction de la charge, telles que la vitesse de l'équipement, le poids de l'équipement, l'accélération et la décélération de l'équipement, le choc et la vibration de l'équipement, etc. En plus, la température et la lubrification, l'alignement, l'installation ou la maintenance incorrects peuvent également affecter l'état de charge du relèvement.
2. Types de charges de roulement
(1) charge radiale
La charge radiale est une charge perpendiculaire à l'axe des roulements, il agit sur l'anneau extérieur du roulement. Les roulements de charge radiale sont conçus pour gérer les forces externes qui agissent sur l'équipement pendant qu'il tourne. Ces forces peuvent provenir du poids de l'équipement lui-même ou des pressions extérieures poussant des côtés.
(2) charge axiale
La charge axiale, également connue sous le nom de charge de poussée, est une charge qui agit le long de l'axe de roulement. Les roulements de charge axiaux sont principalement utilisés pour transporter la poussée causée par les forces axiales.
(3) charge composite
La charge composée est une combinaison de charge radiale et de charge axiale. Dans les conditions de travail réelles, de nombreux roulements doivent supporter des charges dans plusieurs directions.
(4) charge dynamique
La charge dynamique signifie une charge qui change avec la fréquence de rotation ou de vibration. Généralement, la charge du roulement est toujours modifiée avec le temps pendant le mouvement.
(5) charge statique
La charge statique provient principalement du poids de l'équipement lui-même ou de la pression statique. La charge statique est la charge du roulement lorsqu'elle est stationnaire et non en mouvement.
(6) Charge d'impact
La charge d'impact fait référence à une énorme charge qui est soudainement appliquée dans un court laps de temps. Les roulements de charge d'impact ont généralement des exigences élevées pour que les matériaux et les structures portent à faire face aux forces d'impact en évolution rapide.
(7) charge centrifuge
La charge centrifuge fait référence à la poussée extérieure générée par rotation. Lorsque l'anneau intérieur tourne les éléments roulants, ils se déplacent tangentiellement sur un chemin droit, mais l'anneau extérieur doit les forcer à suivre l'arc du roulement. Cette interaction produit des charges radiales centrifuges. La vitesse maximale de l'application est parfois limitée par les fortes charges centrifuges qu'elle génère.
3. Calcul des charges de roulement
Habituellement, les gens peuvent calculer la capacité de charge de roulement grâce à des méthodes, notamment des catalogues de fabricants de roulements, des calculatrices en ligne, une analyse par éléments finis (FEA), etc. Pour le processus de sélection des roulements, le calcul des charges de roulement est une partie importante. Le calcul de la charge correcte peut garantir que le roulement a une durée de vie et une fiabilité suffisantes.
Qu'est-ce que la charge radiale?
1. Définition de la charge radiale
La charge radiale est l'un des types de charge de roulement communs. D'une manière générale, c'est une force orthogonale à l'axe de rotation des roulements, qui agit généralement au centre des anneaux intérieurs et extérieurs du roulement. Sous charge radiale, les anneaux intérieurs et extérieurs d'un roulement se déplacent les uns par rapport aux autres, ce qui conduit à une frottement roulant ou à une friction coulissante à l'intérieur des roulements.
Pendant le processus de support d'une charge radiale, les éléments roulants transporteront la force de côté. Dans ce cas, cela peut conduire à la flexion, à la déformation ou au déplacement des roulements. À mesure que la charge radiale augmente, il en va de même pour le stress en particulier. Si la force est trop grande, elle accélérera l'usure et la fatigue des roulements, augmentant les échecs possibles ou les dommages aux roulements.
Par conséquent, dans la conception et le travail avec les roulements, une grande attention doit être accordée à l'ampleur et à la distribution de la charge radiale. La sélection correcte du type de roulement pour s'adapter à une charge donnée peut aider à garantir que les machines et l'équipement se déroulent de manière fiable et en douceur.
2. Application de charge radiale
La charge radiale est généralement utilisée dans la conception et le fonctionnement des pièces rotatives, qui a une application importante dans de nombreux équipements mécaniques.
Par exemple, les roues de voiture, les arbres de machine, les moteurs et les générateurs, les boîtes de vitesses, les systèmes de convoyeur, les systèmes de suspension de véhicules, etc. Le contrôle des charges radiales dans ces systèmes joue un rôle clé dans l'amélioration des performances de l'équipement et l'extension de la durée de vie de service.
3. Calcul de la charge radiale
Ils permettent aux pièces rotatives ou mobiles de fonctionner en douceur et avec contrôle. Pour s'assurer que les roulements durent et des performances de manière fiable, il est important de calculer les charges qu'ils géreront avec précision. Obtenir cela est correct permet de prévenir l'usure ou la défaillance prématurée, la maintenance des machines en cours d'exécution.
Voici les formules de base pour calculer les charges radiales sur les roulements:
F_r = p_r + f_a
Note:
F_r est la charge radiale (n ou lbf)
P_r est la charge radiale pure (n ou lbf)
F_A est la charge axiale (n ou lbf)
Notez que dans certains cas, d'autres facteurs peuvent devoir être pris en compte lors du calcul des charges radiales, telles que les charges dynamiques, les charges statiques et les charges de moment.
4. Types de roulements appropriés pour la charge radiale
Roulements à billes de rainure profonde
Roulements à billes de contact angulaire
Roulements à billes auto-alignants
Roulements à rouleaux cylindriques
Roulements à rouleaux à aiguille
Roulements à rouleaux sphériques
Roulements de section mince
Qu'est-ce que la charge axiale?
1. Définition de charge axiale
La charge axiale, également connue sous le nom de charge de poussée ou de charge parallèle, est une force agissant parallèle à l'axe. Il agit sur l'anneau intérieur et extérieur du roulement. La charge axiale résulte généralement de la poussée ou de la tension. Cette force peut être unidirectionnelle ou bidirectionnelle. En termes simples, la charge axiale est une force appliquée le long du centre ou de l'axe de quelque chose.
La charge axiale est transmise au moyen de voies de course et d'éléments roulants du roulement. La distribution de charge axiale doit être équilibrée pour des performances maximales et une durée de vie de service du roulement. Idéalement, le transfert de force des charges axiales est réparti uniformément entre tous les éléments de roulement, exerçant ainsi une distribution de charge équilibrée minimisant ainsi l'usure et maximisant l'efficacité du roulement.
Cependant, pour les charges axiales décalées, des facteurs, notamment un désalignement ou une charge inégale, qui bouleverse l'équilibre et augmente la contrainte qui peut provoquer la déformation, le flambement ou la défaillance précoce de la structure de roulement.
2. Application de charge axiale
Les charges axiales sont également répandues dans de nombreux champs, tels que les essieux automobiles, les moteurs à réaction, les moteurs d'avion, les broches de machines-outils, les éoliennes, les moteurs d'avion, les pompes, les compresseurs, les systèmes d'entraînement à vis, etc.
3. Calcul de charge axiale
Pour calculer la capacité de charge axiale, la taille du roulement, le matériau et la géométrie, ainsi que la direction et l'ampleur de la charge, doivent être prises en compte, et les fabricants doivent évaluer les roulements en fonction des formules et des tests standardisés.
La charge axiale (F_A) peut être calculée en utilisant la formule suivante:
F_a = p_a + f_r
Note:
F_A est la charge axiale (n ou lbf)
P_a est la charge axiale pure (n ou lbf)
F_r est la charge radiale (n ou lbf)
De même, comme pour les charges radiales, d'autres facteurs peuvent devoir être pris en compte lors du calcul des charges axiales.
Remarques:
Il convient de souligner que ces formules sont simplifiées afin qu'elles puissent fournir des estimations approximatives pour certaines situations, tandis que des situations plus complexes en général. Dans les applications réelles, le calcul des charges de roulement est généralement très compliqué, en particulier lorsque l'on considère un désalignement, des roulements de contact angulaires ou des charges variables.
Les ingénieurs et les concepteurs se replient donc souvent sur des logiciels ou des outils spécifiques qui considèrent une multitude de facteurs, notamment la distribution de charge, la géométrie, la lubrification et la durée de vie de la fatigue pour calculer avec précision les charges de roulement et sélectionner le bon roulement pour leur application.
De plus, les fabricants de roulements fournissent généralement des données de notation de chargement et des directives de recommandation pour aider les clients à sélectionner le bon roulement pour une application spécifique.
4. types de roulements adaptés aux charges axiales
Roulements à billes de poussée
Roulements à rouleaux de poussée
Roulements à billes de contact angulaire (à condition que la composante axiale soit grande)
Conclusion
Enfin, passons en revue les principales différences entre la charge radiale et la charge axiale. Le tableau suivant peut nous donner une comparaison plus intuitive des charges radiales et axiales.
| Article |
Charge radiale |
Charge axiale |
Direction de force |
Perpendiculaire à l'axe |
Parallèle à l'axe |
Forcer |
Principalement des forces radiales |
Principalement des forces axiales |
Répartition des charges |
Distribue la force à travers la circonférence du roulement |
Distribue la force le long de l'axe du roulement |
Applications typiques |
Roues automobiles, machines rotatives, courroies de convoyeur, moteurs électriques, boîtes de vitesses, etc. |
Transmissions, hélicoptères, éoliennes, engrenages hélicoïdaux, etc. |
Exemples de roulements |
Roulements à billes de rainure profonde, roulements à rouleaux à aiguille, roulements à rouleaux cylindriques, etc. |
Roulements à billes de poussée, roulements à rouleaux de poussée, roulements à billes de contact angulaire, etc. |
Principe de travail |
Résiste aux forces verticales et aux forces de friction agissant de l'extérieur |
Résiste aux forces d'extrusion dans la direction parallèle à l'axe |
Il convient de noter que de nombreux systèmes mécaniques fonctionnent avec des charges radiales et axiales simultanément dans la pratique de l'ingénierie. Il existe également des roulements adaptés à ces situations. Par exemple, les roulements de contact angulaires peuvent supporter à la fois la charge radiale et axiale et s'adapter à un environnement de rotation à grande vitesse. Les roulements à rouleaux effilés peuvent également supporter les deux charges simultanément et trouver une application généralisée dans les systèmes de transmission automobile, les broches de machine-outil, etc.
La charge radiale et axiale fait référence à des concepts importants utilisés pour comprendre les effets mécaniques du système. Les deux représentent, respectivement, la force verticale et la force le long de l'axe agissant sur les roulements et autres pièces mécaniques. Lors de la conception ou de la sélection de roulements ou de toute autre pièce rotative, il faut sélectionner en fonction du type approprié de conditions de charge si le système doit assurer des opérations stables à long terme.
Chez LNB, nous pouvons aider nos clients avec différents types de roulements pour divers besoins de chargement. Nos connaissances professionnelles et nos engagements de roulements de haute qualité garantissent des performances optimales et une durée de vie de la machine prolongée.
