Roulements de balle un sol: guide complet des types, applications et sélection

1. Quels sont les roulements à balle unground?

1.1 Définition et fonction de base

Roulements à billes un sol , souvent appelé roulements à billes estampillés ou roulements commerciaux , sont un type de roulement d'éléments roulant conçu pour réduire les frictions entre les pièces mobiles. Contrairement à leurs homologues de précision, les roulements Unground sont fabriqués sans les processus finaux de broyage sur leurs courses et leurs balles. Cette omission se traduit par un produit plus économique avec des tolérances plus lâches.

Malgré leur nature moins précise, les roulements à billes Unground remplissent toujours la fonction fondamentale de tout roulement: permettre un mouvement relatif entre deux parties, généralement une rotation, avec un minimum de frottement. Ils y parviennent en utilisant une série de balles sphériques qui roulent entre un anneau intérieur et extérieur (ou des races), permettant un mouvement lisse tout en prenant en charge les charges radiales et, dans certains cas, les charges axiales. Leur conception les rend idéaux pour les applications où une précision extrême et des vitesses élevées ne sont pas critiques, mais la rentabilité et les performances de base fiables sont primordiales.

1.2 Différences clés entre les roulements à billes unground et de précision

Les principales distinctions entre les roulements à billes Unground et de précision résident dans leur processus de fabrication, entraînant des différences notables dans les caractéristiques de performance, le coût et les applications typiques. Comprendre ces différences est crucial pour sélectionner le roulement approprié pour vos besoins spécifiques.

2. Types de roulements à billes Unground

Les roulements à billes Unground sont disponibles dans plusieurs configurations, chacune conçue pour gérer des types spécifiques de charges et adapter différentes applications. Bien qu'ils partagent tous la caractéristique des voies de course Unground, leurs variations structurelles dictent leur utilisation optimale.

2.1 Roulements à billes estampillés

Roulements à billes estampillés sont un type commun et hautement économique de roulement non solaire. Comme leur nom l'indique, leurs composants, en particulier les races, sont souvent fabriqués par un processus d'estampage, qui consiste à appuyer une tôle plate dans la forme souhaitée. Cette méthode permet une production à haut volume à un coût très faible.

• Caractéristiques et avantages

  • Effectif: Le principal avantage des roulements à billes estampillés est leur faible coût de fabrication. Cela les rend idéaux pour les applications où le budget est une préoccupation importante.

  • Léger: Fabriqués à partir de métal tamponné relativement mince, ces roulements sont souvent plus légers que d'autres types de roulements, ce qui peut être bénéfique dans certaines conceptions.

  • Options de résistance à la corrosion: Ils peuvent être produits à partir de divers matériaux, y compris en acier inoxydable, pour offrir une bonne résistance à la corrosion dans des environnements humides ou difficiles.

  • Simplicité: Leur conception simple les rend faciles à intégrer dans les assemblages.

  • Accueille un désalignement: En raison de leurs tolérances plus lâches, ils peuvent souvent tolérer des désalignements mineurs mieux que les roulements de précision.

• Applications communes Les roulements à billes estampés sont omniprésents dans les biens de consommation et les équipements industriels légers où une haute précision ou des charges lourdes ne sont pas nécessaires.

3. Matériaux utilisés dans les roulements à billes Unground

Le choix des matériaux pour les roulements à billes Unground est un facteur critique influençant leurs performances, leur durabilité et leur aptitude à divers environnements. Contrairement aux roulements de précision qui reposent souvent sur des aciers en alliage de haut grade, les roulements Unground utilisent généralement des matériaux qui équilibrent la rentabilité avec des propriétés mécaniques adéquates.

3.1 Acier du carbone

Carbone est de loin le matériau le plus courant utilisé pour les roulements à billes ungrants en raison de son excellent équilibre de coût, de résistance et de machinabilité. Le type spécifique d'acier au carbone peut varier, mais généralement, il se réfère aux aciers où le carbone est l'élément d'alliage principal.

• Caractéristiques et avantages

  • Rentable: L'acier au carbone est l'un des métaux les plus abordables, ce qui le rend idéal pour les roulements ungrants produits en masse où le contrôle des coûts est primordial.

  • Bonne dureté et force: Lorsqu'il est correctement traité à la chaleur, l'acier au carbone peut obtenir une dureté et une résistance suffisantes pour de nombreuses applications à chargement modéré.

  • Résistance à l'usure: Il offre une bonne résistance à l'usure dans des conditions de fonctionnement normales.

  • Versatilité: Il peut être facilement formé, tamponné et usiné dans les composants de roulement requis.

• Considérations

  • Sensibilité à la corrosion: Un inconvénient significatif de l'acier au carbone stetard est sa sensibilité à la rouille et à la corrosion lorsqu'elles sont exposées à l'humidité ou aux produits chimiques durs. Cela nécessite souvent des revêtements ou des plateaux protecteurs (par exemple, le placage de zinc) dans les applications où la corrosion est une préoccupation.

• Applications communes Des roulements en acier en carbone Unground se trouvent dans une vaste gamme d'articles de tous les jours et de machines industrielles légères.

3.2 en acier inoxydable

Acier inoxydable est choisi pour les roulements à billes Unground lorsque la résistance à la corrosion est une exigence principale. Il existe divers grades d'acier inoxydable, mais ceux utilisés pour les roulements contiennent généralement du chrome, qui forme une couche passive qui protège contre la rouille et la coloration.

• Caractéristiques et avantages

  • Résistance à la corrosion: C'est le principal avantage de l'acier inoxydable, ce qui le rend adapté aux applications exposées à l'humidité, aux produits chimiques ou aux environnements humides.

  • Hygiénique: Certaines notes sont idéales pour les applications dans la transformation des aliments ou les équipements médicaux en raison de leur facilité de nettoyage et de leur résistance à la croissance bactérienne.

  • Résistance à la température: L'acier inoxydable fonctionne généralement bien sur une gamme de températures plus large par rapport à l'acier au carbone.

• Considérations

  • Coût plus élevé: L'acier inoxydable est nettement plus cher que l'acier au carbone, ce qui a un impact sur le coût global du roulement.

  • Dureté inférieure (pour certaines notes): Bien que certaines notes puissent être durcies, certains aciers inoxydables utilisés dans les roulements ungrants peuvent avoir des capacités de charge légèrement plus faibles par rapport à l'acier au carbone durci.

• Applications communes Les roulements en acier inoxydable Unground sont essentiels dans les environnements où l'acier au carbone standard se corroderait rapidement.

4. Applications des roulements à billes ungrants

Les roulements de balle ungrous, en raison de leur rentabilité et de leurs performances suffisantes pour de nombreuses tâches non critiques, trouvent une utilisation généralisée dans de nombreuses industries. Leur polyvalence découle de leur capacité à fournir une rotation fluide et faible dans une variété d'environnements où une haute précision n'est pas la préoccupation primordiale.

4.1 Industrie automobile

Dans le secteur automobile, les roulements à billes Unground sont couramment utilisés dans les zones où les composants nécessitent un mouvement fluide mais ne sont pas soumis aux charges lourdes, à des vitesses élevées ou à des exigences de précision extrême du moteur ou du groupe motopropulseur. Ils contribuent aux systèmes de confort et de commodité des passagers.

5. Avantages et inconvénients de l'utilisation des roulements à billes ungrous

Lorsque vous envisagez des roulements à billes Unground pour une application, il est crucial de peser leurs avantages à leurs limites. Leur processus de fabrication unique influence directement leurs caractéristiques de performance, ce qui les rend adaptés à certains scénarios tout en étant inadaptés à d'autres.

5.1 Effectif

L'avantage le plus significatif des roulements à billes ungrants est leur rentabilité . Cela découle directement de leur processus de fabrication simplifié, qui contourne les opérations de broyage et de perfection complexes et longs requis pour les roulements de précision.

• Efficacité de fabrication: La production implique des méthodes telles que l'estampage, le roulement et l'usinage de base, qui sont moins à forte intensité de main-d'œuvre et nécessitent un équipement moins spécialisé par rapport au broyage de précision des voies de course et des balles. Cela conduit à des volumes de production plus élevés à un coût unitaire inférieur.

• Sélection des matériaux: Ils utilisent souvent des notes plus économiques d'acier au carbone, réduisant davantage les dépenses des matériaux.

• Réduction du coût global du projet: Pour de nombreuses applications, le coût inférieur des roulements Unground peut réduire considérablement le budget global d'un produit ou d'un système, ce qui en fait une option attrayante pour les biens de consommation produits en masse et l'équipement industriel léger.

Cet avantage de coût en fait le choix incontournable lorsque les contraintes budgétaires sont serrées et que l'application ne demande pas de performances extrêmes.

5.2 Capacité de chargement et limitations de vitesse

Bien que rentables, les roulements à billes non au sol sont livrés avec inhérente limitations de la capacité de charge et de la vitesse . Ces limitations sont une conséquence directe de leurs surfaces Unground et de leurs tolérances plus lâches.

• Capacité de chargement inférieure:

  • Finition de surface: Les rouages ​​et les balles Unground ont des surfaces plus rugueuses. Cela conduit à des contraintes de contact plus élevées et à une distribution de charge moins efficace par rapport aux surfaces lisses et conformes précisément des roulements de précision.

  • Dureté matérielle: Bien que l'acier au carbone puisse être durci, la conception globale et la géométrie moins précise signifient qu'elles ne sont pas conçues pour résister aux charges très lourdes ou à choc. Ils sont généralement adaptés à charges modérées à légères .

• Limitations de vitesse inférieures:

  • Augmentation de la friction et de la chaleur: Les surfaces plus rugueuses et les dégagements internes plus lâches entraînent une frottement de roulement plus élevé. À des vitesses élevées, cette friction génère plus de chaleur, ce qui peut entraîner une usure prématurée, une dégradation des lubrifiants et même une défaillance.

  • Vibration et bruit: Les tolérances plus lâches signifient également un plus grand potentiel de run-out et de déséquilibre à des vitesses plus élevées, entraînant une augmentation des vibrations et du bruit. Cela restreint leur utilisation dans les applications nécessitant une opération silencieuse ou lisse à grande vitesse.

6. Sélection du bon roulement à billes unground

Choisir le bon roulement à billes Unground pour une application donnée est crucial pour les performances optimales, la longévité et la rentabilité. Bien que ces roulements soient généralement plus indulgents en raison de leurs tolérances plus lâches, une évaluation minutieuse des exigences spécifiques de la demande est toujours essentielle. Les facteurs clés à considérer comprennent le type de charge, la vitesse de fonctionnement, les conditions environnementales et l'espace disponible.

6.1 Exigences de chargement

Comprendre la nature et l'ampleur de la charge est primordial dans la sélection de roulements. Les roulements à billes ungrants sont les mieux adaptés à charges légères à modérées .

• Charge radiale: Il s'agit d'une force agissant perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement. La plupart des roulements à billes Unground sont conçus pour gérer les charges radiales primaires.

• Charge axiale (poussée): Il s'agit d'une force agissant parallèle à l'axe de rotation du roulement. Certains roulements Unground, spécifiquement des roulements à billes de poussée Unground, sont conçus pour gérer les charges axiales, tandis que d'autres ne peuvent accueillir que des charges axiales légères en conjonction avec des charges radiales.

• Charge combinée: Une combinaison de forces radiales et axiales. Si des charges combinées significatives sont présentes, une considération attentive ou peut-être un type de roulement différent peut être nécessaire.

• Charges de choc: Forces soudaines et à fort impact. Les roulements Unground ne sont généralement pas recommandés pour les applications avec des charges de choc significatives en raison de leurs propriétés de construction et de matériau.

7. Installation et maintenance

Une installation appropriée et une maintenance cohérente sont cruciaux pour maximiser la durée de vie et les performances des roulements à billes Unground, même s'ils sont généralement plus indulgents que leurs homologues de précision. La négligence de ces aspects peut entraîner une défaillance prématurée, une augmentation du bruit et une efficacité réduite.

7.1 Techniques d'installation appropriées

Bien que les roulements Unground ne nécessitent pas le même niveau d'environnement stérile ou de pressage hydraulique que les roulements de précision, les pratiques d'installation correctes sont toujours vitales pour éviter les dommages et assurer une fonction appropriée.

• La propreté est la clé: Même avec des roulements ungrants, la poussière, la saleté et les débris sont les ennemis. Assurez-vous que les arbres, les boîtiers et les roulements eux-mêmes sont propres avant l'installation. Les contaminants peuvent provoquer une usure abrasive, conduisant à une défaillance précoce.

• Utilisez des outils appropriés:

  • Évitez le martèlement direct: Ne frappez jamais les anneaux de roulement directement avec un marteau. Cela peut provoquer du brinling (bossé) des voies de course ou une déformation des anneaux, entraînant un bruit et une réduction de la vie.

  • Utilisez une presse ou une manche: Pour les applications de presse, utilisez un outil d'installation de roulement ou un manchon métallique souple (comme l'aluminium ou le laiton) qui s'applique uniformément à l'anneau. Si vous appuyez sur un arbre, appliquez une force sur l'anneau intérieur. Si vous appuyez dans un boîtier, appliquez une force sur l'anneau extérieur.

• Vérifiez l'alignement approprié: Alors que les roulements Unground tolèrent un désalignement, un désalignement excessif peut encore entraîner une distribution de charge inégale, une augmentation de la friction et une usure prématurée. Assurez-vous que les alésages de l'arbre et du logement sont raisonnablement concentriques et alignés.

• Arbre et logement ajustés: Les roulements Unground utilisent généralement des ajustements plus lâches que les roulements de précision. Cependant, assurez-vous que l'ajustement est suffisamment bien ajusté pour empêcher l'anneau intérieur de tourner sur l'arbre ou l'anneau extérieur de rotation dans le boîtier, car cela peut provoquer une corrosion à la corrosion et une usure rapide.

8. Problèmes communs et dépannage

Même avec une sélection et une installation appropriées, les roulements à billes Unground peuvent rencontrer des problèmes. Comprendre les problèmes courants, leurs causes et les étapes de dépannage de base peuvent aider à prévenir les défaillances prématurées, à réduire les temps d'arrêt et à prolonger la durée de vie.

8.1 bruit et vibration

Bruit et vibration sont souvent les indicateurs les plus précoces et les plus courants d'un problème avec les roulements à billes non au sol. Alors que les roulements Unground sont intrinsèquement plus forts que les roulements de précision, des sons excessifs ou inhabituels garantissent une enquête.

• Causes de bruit et de vibrations:

  • Contamination: La saleté, la poussière ou les particules étrangères à l'intérieur du roulement peuvent provoquer des bruits de broyage ou de cliquetis.

  • Lubrification insuffisante: Le manque de lubrifiant adéquat entraîne une augmentation de la friction, ce qui génère de la chaleur, du bruit et de l'usure accélérée. Un bruit de cri ou de grincement indique souvent ce problème.

  • Sur-lubrification: Bien que moins courante que la sous-lubrification, trop de graisse peut provoquer une traînée excessive et générer de la chaleur, entraînant un bruit.

  • Désalignement: Si l'arbre ou le boîtier n'est pas correctement aligné, il peut mettre une contrainte inégale sur le roulement, entraînant un son de bourdonnement ou de vibration.

  • Surcharge: Le dépassement de la capacité de charge nominale du roulement peut déformer les voies de course ou les balles, conduisant à un bruit grondant.

  • Porter: À mesure que les composants de roulement s'usent, les dégagements augmentent et que les surfaces deviennent rugueuses, entraînant une augmentation du bruit et des vibrations au fil du temps.

  • Ajustement inapproprié: Un roulement trop lâche ou trop serré sur la tige ou dans le boîtier peut provoquer un mouvement, entraînant du bruit et de l'usure.

  • Composants endommagés: Brinling (bossage), l'écaillage (écaillant) ou les anneaux / balles fissurés produiront des sons de clic, de cliquetis ou de broyage distincts.

• Étapes de dépannage:

9. Normes et spécifications de l'industrie

Bien que les roulements à billes Unground soient connus pour leurs exigences de précision moins strictes, ils ne sont pas entièrement non réglementés. Diverses normes et spécifications de l'industrie existent pour assurer un niveau de base de qualité, d'interchangeabilité et de performance. La compréhension de ces normes est importante pour les fabricants et les utilisateurs afin d'assurer la fiabilité et la compatibilité des produits.

9.1 Aperçu des normes pertinentes

Contrairement aux roulements de précision qui adhèrent strictement à des organisations comme ABEC (Annular Bearing Engineering Committee) ou ISO (Organisation internationale pour la normalisation) pour leurs notes de haute précision, les roulements Unground fonctionnent généralement en vertu de directives plus larges de l'industrie ou de spécifications internes.

• Normes internes ou spécifiques au fabricant: De nombreux fabricants de roulements Unground développent leurs propres normes de contrôle de la qualité internes qui régissent les dimensions, la composition des matériaux et les attentes de performance. Ceux-ci sont souvent basés sur leur expérience et les exigences spécifiques de leur clientèle.

• Des désignations de qualité commerciale: Au lieu des notes de précision (comme ABEC 1, 3, 5, etc.), les roulements Unground peuvent être appelés simplement «grade commercial», «roulements tamponnés» ou «Unground», indiquant qu'ils répondent à des spécifications moins rigoureuses.

• Normes dimensionnelles (général): Bien qu'ils ne soient pas aussi strictement réglementés que les roulements de précision, les normes dimensionnelles générales (par exemple, pour l'alésage et le diamètre extérieur) s'appliquent toujours pour assurer un certain niveau d'interchangeabilité pour les tailles communes. Ceux-ci pourraient se référer à des normes de composants industrielles plus larges plutôt qu'à des normes spécifiques sur les roulements.

• Normes matérielles: Les matériaux utilisés (par exemple, en acier au carbone, acier inoxydable) seront conformes aux normes métallurgiques courantes (par exemple, ASTM, AISI aux États-Unis, normes EN en Europe) concernant leur composition chimique et leurs propriétés mécaniques. Cela garantit que la matière première elle-même respecte un certain niveau de qualité.

• Considérations de finition de surface: Bien qu'il ne soit pas au sol, il peut y avoir des normes internes pour la rugosité de surface maximale autorisée (valeur RA) pour assurer un chemin de course fonctionnel, quoique non terrestre.

10. Tendances futures de la technologie des roulements de la balle Unground

Le marché des roulements de balle unground, bien que enraciné dans la rentabilité et la simplicité, ne stagne pas. L'innovation continue, motivée par de nouvelles sciences des matériaux, les progrès de la fabrication et les demandes d'évolution des applications, façonne son avenir. Ces tendances visent à améliorer les performances, à élargir la portée de l'application et à optimiser davantage la production.

10.1 Innovations matérielles

Alors que carbone and acier inoxydable Restera les matériaux de base, les progrès de la métallurgie et l'exploration de nouveaux composés sont prêts à améliorer les capacités des roulements ungrants.

• Alloys en acier avancé: La recherche se poursuit en alliages en acier qui offrent des propriétés améliorées sans augmenter considérablement le coût. Cela comprend des aciers avec une durabilité améliorée pour une meilleure résistance à l'usure, ou celles avec une résistance à la corrosion inhérente qui peut rivaliser avec certains aciers inoxydables mais à un prix inférieur. L'objectif est d'obtenir plus de performances du matériau de base.

• Polymère et matériaux composites: L'utilisation de plastiques hautes performances and matériaux composites Pour les composants de roulement (en particulier les cages ou même les structures de roulements entières pour des charges très légères) augmente. Ces matériaux offrent des avantages comme:

  • Poids réduit: Crucial pour les applications où le poids est un facteur.

  • Auto-lubrification: Certains polymères ont des propriétés de lubrification inhérentes, réduisant ou éliminant le besoin de graisse externe.

  • Résistance à la corrosion: Excellente résistance à de nombreux produits chimiques et à l'humidité.

  • Réduction du bruit: Les polymères ont tendance à atténuer le bruit et les vibrations plus efficacement que le métal.

  • Propriétés non magnétiques: Important pour des applications électroniques ou médicales spécifiques.

• Traitements et revêtements de surface: Au-delà du placage traditionnel, des traitements de surface avancés (par exemple, en nitrade spécialisée, des revêtements à base de carbone) sont explorés. Ceux-ci peuvent améliorer considérablement la dureté de surface, porter une résistance et même fournir une lubrification sèche, prolongeant la durée de vie des roulements en acier en carbone dans des environnements difficiles sans recourir à des matériaux de base plus chers.

Conclusion

Les roulements à billes Unground représentent un segment crucial de l'industrie du roulement, offrant un solution rentable et fiable Pour une vaste gamme d'applications où une précision extrême, des vitesses élevées ou des charges lourdes ne sont pas les principales exigences. Tout au long de ce guide, nous avons exploré leur nature fondamentale, leurs types divers, les considérations matérielles, les applications généralisées et les pratiques de sélection et de maintenance essentielles.

Récapitulatif des points clés

Nous avons commencé par définir les roulements à billes ungrants comme ceux fabriqués sans les processus finaux de broyage, les distinguant de leurs homologues de précision par leur Tolérances plus lâches et coût inférieur . Nous avons ensuite plongé dans les types spécifiques: roulements à billes estampillés , connu pour leur économie ultime; Roulements à billes radiaux , conçu principalement pour les forces perpendiculaires; et Roulements à billes de poussée , conçu pour gérer les charges axiales.

Notre discussion sur matériels mis en évidence carbone comme choix le plus courant et le plus rentable, avec acier inoxydable Fournir une résistance cruciale sur la corrosion pour les environnements exigeants. Nous avons également abordé d'autres matériaux spécialisés comme les plastiques et divers revêtements.

Le vaste applications des roulements ungrants couvrent des industries telles que automobile (pour les composants non critiques), manutention des matériaux, meubles et luminaires et une myriade de Autres produits industriels et consommateurs , démontrant leur polyvalence.

Nous avons ensuite examiné en profondeur le Avantages et inconvénients , soulignant leur inégal rentabilité équilibré contre leur limitations de la capacité de charge, de la vitesse et de la précision . Approprié sélection dépend de l'évaluation soigneusement des exigences de charge, des vitesses de fonctionnement, des conditions environnementales et des contraintes de taille. Enfin, nous avons souligné l'importance de Installation et maintenance appropriées , y compris la lubrification et le contrôle de la contamination, pour assurer la longévité et les performances optimales. Le dépannage des problèmes communs comme le bruit, les vibrations et l'usure prématurée est également vital.

Réflexions finales sur les roulements à billes ungrants

Les roulements à billes non au sol ne sont pas simplement un compromis; Ils sont un Solution d'ingénierie optimisée Pour une partie importante des systèmes mécaniques. Leur pertinence continue témoigne de leur capacité à offrir des performances suffisantes à un prix attractif. À mesure que les industries évoluent et que les nouvelles technologies émergent, nous pouvons anticiper davantage Innovations dans les matériaux et les conceptions Cela améliorera leurs capacités et étendra leur application dans des domaines encore plus divers, en particulier dans les appareils automatisés et intelligents où le coût et l'efficacité sont primordiaux.

Pour les fabricants et les ingénieurs, la compréhension des caractéristiques uniques et l'utilisation appropriée des roulements à billes Unground sont essentielles pour concevoir des produits efficaces, fiables et économiquement viables. En faisant des choix éclairés, ces composants apparemment simples peuvent contribuer de manière significative au succès et à la fonctionnalité d'innombrables systèmes mécaniques dans le monde.