Qu'est-ce qu'un roulement simple linéaire?

Le mouvement linéaire est un aspect fondamental d'innombrables systèmes mécaniques, permettant un mouvement précis et contrôlé dans tout, des machines industrielles à l'électronique grand public. Alors que les roulements à billes prennent souvent les projecteurs, il y a un autre joueur sur le terrain qui est tout aussi important mais peut-être moins communément discuté: le roulement linéaire. Mais qu'est-ce qu'un roulement simple linéaire, et comment s'accumule-t-il contre son homologue plus célèbre, le roulement à balle? Cet article plonge dans le monde des roulements simples linéaires, explorant leur conception, fonction, matériaux et applications, tout en examinant comment ils interagissent avec les systèmes et complétent les systèmes en utilisant rails de guidage linéaire.

Port à billes vs roulement ordinaire, quelle est la différence?

Comprendre la distinction entre les roulements à billes et les roulements simples est crucial pour apprécier le rôle unique et les avantages des roulements simples linéaires. À la base, les deux types de roulements sont conçus pour faciliter le mouvement fluide et à faible friction, mais ils y parviennent par des mécanismes fondamentalement différents.

Roulements à billes: les étoiles roulantes

Les roulements à billes, comme son nom l'indique, utilisent de petites boules métalliques (généralement en acier) positionnées entre deux races (anneaux). Ces balles roulent à mesure que le roulement se déplace, réduisant considérablement la friction entre les parties mobiles. Ce mouvement de roulement est ce qui donne aux roulements à billes leur douceur et leur efficacité de signature, en particulier dans les applications nécessitant des vitesses et une précision élevées.

Voici une ventilation des caractéristiques clés des roulements à billes:

• Mécanisme: contact roulant à l'aide de balles.

• Friction: frottement relativement faible en raison du mouvement de roulement.

• Capacité de charge: généralement capable de gérer les charges radiales et axiales, mais la capacité de charge par unité est souvent inférieure à celle des roulements unis.

• Durabilité: enclin à l'usure au fil du temps, surtout si elle est contaminée par la saleté ou les débris. Les balles et les courses peuvent se mettre en flèche ou marquer.

• Entretien: nécessite souvent une lubrification régulière et peut être sensible à la contamination.

Roulements simples: la solution coulissante

Les roulements simples, en revanche, fonctionnent sur le principe de la friction coulissante. Ils se composent d'une simple surface de port, souvent d'une manche ou d'une bague, qui glisse contre une surface d'accouplement. Il n'y a pas d'éléments roulants impliqués. Cette simplicité est une caractéristique déterminante des roulements simples.

Voici une ventilation des caractéristiques clés des roulements simples:

• Mécanisme: contact glissant entre deux surfaces.

• Frottement: La friction est généralement plus élevée que les roulements à billes, surtout en partant de l'arrêt (frottement statique). Cependant, une fois en mouvement, la lubrification hydrodynamique peut réduire considérablement la friction.

• Capacité de chargement: Souvent capable de gérer des charges plus élevées par unité de taille par rapport aux roulements à billes, en particulier dans les applications à vitesses lentes ou à un mouvement oscillant.

• Durabilité: Peut être très durable, en particulier lorsqu'elle est fabriquée à partir de matériaux d'auto-lubrification ou opérant dans des environnements propres. Moins sujet aux dommages causés par les petits contaminants par rapport aux roulements à billes.

• Entretien: peut être sans entretien s'il est fabriqué à partir de matériaux d'auto-lubrification ou nécessiter une lubrification moins fréquente que les roulements à billes.

Les principales différences résumées:

de fonctionnalité	roulement à billes	fonctionnement de
Friction	Inférieur (frottement roulant)	Plus élevé (friction coulissante), mais peut être réduit avec une lubrification
Capacité de chargement	Inférieur par unité de taille, gère les charges radiales et axiales	Supérieur par unité de taille, excelle à des vitesses lents / oscillation
Complexité	Plus complexe (balles, courses, cages)	Plus simple (juste une surface de roulement)
Entretien	Nécessite souvent une lubrification régulière	Peut être sans entretien ou nécessiter une lubrification moins fréquente
Durabilité	Sujet à porter de la contamination	Plus résistant à la contamination, en particulier les types d'auto-lubrification
Coût	Généralement plus cher	Généralement moins cher

En ce qui concerne les rails de guidage linéaires, les roulements à billes sont souvent utilisés sous la forme de roulements à billes linéaires, qui offrent un mouvement lisse et de haute précision. Ceux-ci se trouvent généralement dans des applications telles que les machines CNC, les imprimantes 3D et les convoyeurs à grande vitesse où la précision et la vitesse sont primordiales. Les roulements simples, bien que moins courants dans les systèmes de rail de guide linéaire de haute précision, peuvent être trouvés dans des applications plus simples ou lorsque la capacité de coût et de charge est plus critique que la précision absolue.

Y a-t-il différents matériaux impliqués?

Les matériaux utilisés dans les roulements à billes et les roulements simples jouent un rôle important dans leurs performances, leur durabilité et leur aptitude à des applications spécifiques. Bien que l'acier soit le matériau incontournable pour la plupart des roulements à billes, les roulements simples offrent une gamme beaucoup plus large d'options de matériaux, ce qui est l'un de leurs principaux avantages.

Matériaux dans les roulements à billes:

• ACTEUR: Le matériau le plus courant pour les roulements à billes en raison de son excellent équilibre entre résistance, dureté et de la durabilité. L'acier chromé et l'acier de roulement sont des choix typiques.

• Acier inoxydable: utilisé dans les applications où une résistance à la corrosion est nécessaire, comme dans la transformation des aliments ou les environnements marins.

• Céramique: Offrez des vitesses plus élevées, des frictions plus faibles et une meilleure résistance chimique que l'acier, mais sont plus cassantes et coûteuses.

Matériaux dans les roulements simples:

Des roulements simples peuvent être fabriqués à partir d'un vaste éventail de matériaux, chacun offrant des propriétés uniques:

• Métaux:

• Bronze: un choix populaire pour les roulements simples en raison de sa bonne résistance à l'usure, des propriétés d'auto-lubrification (lorsqu'elles sont imprégnées d'huile) et un coût relativement faible. Souvent utilisé dans des applications comme les pompes, les vannes et le matériel marin.

• Brass: similaire au bronze mais généralement plus doux et moins résistant à l'usure. Souvent utilisé dans les applications à faible chargement ou lorsque la machinabilité est importante.

• Fonte: offre une excellente résistance à l'usure et une bonne capacité de chargement. Souvent utilisé dans les blocs moteurs et autres applications lourdes.

• Alloys en aluminium: léger et résistant à la corrosion, mais ont généralement une capacité de chargement plus faible que le bronze ou la fonte.

• Plastiques:

• Polytetrafluoroéthylène (PTFE): Également connu sous le nom de téflon, PTFE offre une friction extrêmement faible et une excellente résistance chimique. Il est souvent utilisé comme revêtement ou insertion dans des roulements composites.

• Polyamide (nylon): un plastique dur et résistant à l'usure qui peut être utilisé pour les roulements dans des applications à faible charge. Souvent imprégné d'huile ou de graphite pour l'auto-lubrification.

• ACÉTAL (POM): un plastique fort et rigide avec une bonne résistance à l'usure et une faible frottement. Souvent utilisé dans les engrenages et les roulements.

• Composites:

• Polymères renforcés en fibre de carbone (CFRP): offrent une rigidité élevée, un faible poids et une excellente résistance à l'usure. Souvent utilisé dans les applications haute performance.

• Matériaux imprégnés de graphite: Le graphite est un excellent lubrifiant solide, et l'imprégner dans des matériaux comme le bronze ou le plastique peut créer des roulements auto-lubrifiants.

• Matériaux d'auto-lubrification:

• Bronze fritté imprégné d'huile: les pores dans le bronze sont remplis d'huile, qui est libéré à mesure que le roulement fonctionne, fournissant une lubrification continue.

• Roulements d'auto-lubrification basés sur des polymères: Ces roulements sont fabriqués à partir de polymères remplis de lubrifiants solides comme le PTFE ou le graphite, éliminant le besoin de lubrification externe.

Sélection des matériaux et rails de guide linéaire:

Le choix du matériau pour les roulements à billes et les roulements simples utilisés en conjonction avec des rails de guide linéaire dépend de facteurs comme:

• Charge: la quantité de force dont le roulement doit résister.

• Vitesse: la vitesse à laquelle le mouvement linéaire se produit.

• Température: la température de fonctionnement du système.

• Environnement: exposition à l'humidité, aux produits chimiques ou aux contaminants.

• Coût: contraintes budgétaires pour le projet.

Par exemple, dans une machine CNC de haute précision utilisant des roulements à billes linéaires sur des rails de guidage linéaire, les roulements en acier seraient la norme en raison de leur résistance et de leur précision. Cependant, dans un système de convoyeur plus simple où les coûts et la capacité de charge sont plus importants, les roulements en bronze auto-lubrifiants pourraient être un meilleur choix, potentiellement même utilisé en conjonction avec des rails de guidage plus simples.

La synergie des roulements simples linéaires et des rails de guide linéaire:

Bien que souvent discutés séparément, les roulements simples linéaires et les rails de guide linéaire peuvent fonctionner ensemble pour créer des systèmes de mouvement linéaire efficaces et fiables. Dans certaines conceptions, des roulements simples peuvent être utilisés pour soutenir l'élément mobile sur la longueur du rail, tandis que les roulements à billes peuvent être utilisés pour un positionnement précis aux extrémités ou en conjonction avec des actionneurs.

Par exemple, dans un grand robot de portique, Les rails de guidage linéaires  peuvent fonctionner la longueur de la machine, avec des roulements simples auto-lubrifiants fournissant un support continu pour le portique en mouvement. Les roulements à billes, potentiellement sous la forme de lames de billes linéaires, peuvent être utilisés dans les coins pour un mouvement précis et des virages.

Conclusion:

Les roulements simples linéaires, bien que peut-être moins glamour que leurs homologues roulants, sont des composants essentiels dans un large éventail d'applications. Leur simplicité, leur capacité de chargement et leurs options de matériaux diverses en font un choix polyvalent pour de nombreux besoins de mouvement linéaire. Bien que les roulements à billes prennent souvent le devant de la scène dans des systèmes de haute précision à l'aide des rails de guidage linéaire, les roulements simples offrent une alternative convaincante, en particulier dans les applications où le coût, la capacité de charge et le fonctionnement sans entretien sont des considérations clés. Comprendre les différences entre ces types de roulements et les matériaux à partir desquels ils sont fabriqués est crucial pour les ingénieurs et les concepteurs qui cherchent à optimiser leurs systèmes de mouvement linéaire pour la performance, la durabilité et la rentabilité. Alors que la technologie continue d'évoluer, nous pouvons nous attendre à voir des matériaux et des conceptions encore plus innovants émerger, émergeant davantage les capacités et les applications des deux roulements à billes et le roulement ordinaire souvent négligé, mais très précieux, linéaire