Éléments de fixation des paliers de butée

Dans de nombreuses applications industrielles et mécaniques, les roulements sont des composants essentiels qui fournissent un faible frottement, un mouvement reproductible entre les pièces mobiles, les arbres ou les axes. En fonction de leur emplacement et de leur fonction d'installation, ces paliers doivent permettre différents degrés de liberté et être solidement fixés. En plus de nombreuses autres options, des éléments de verrouillage tels que des bagues d’arrêt ou des écrous à fente ou des écrous à créneaux sont utilisés pour sécuriser les pièces de la machine telles que les roulements à rouleaux, les boulons ou les arbres contre le déplacement axial.

Importance de la fixation des roulements

Les arbres et les roulements peuvent changer de position en raison des vibrations, de la rotation ou même sous l’influence de la dilatation thermique. Cela peut entraîner un jeu indésirable, une usure excessive ou même une défaillance complète de la machine. Une planification consciencieuse de la conception tenant compte de la liberté de mouvement nécessaire est un prérequis pour sécuriser efficacement les paliers et contribue ainsi à la longévité de l’ensemble du système. Le desserrage ou le déplacement involontaire d’un palier ou d’un arbre sur une machine peut entraîner des accidents graves en plus de la défaillance de la machine. Les verrous de palier et d’arbre empêchent ces mouvements indésirables et contribuent ainsi à la sécurité des opérateurs et à la sécurité opérationnelle de la machine. En outre, certaines réglementations et directives doivent être respectées dans certaines industries et applications, ce qui nécessite par conséquent des verrous de palier pour assurer la sécurité et la fiabilité.

En fonction de l’application et du degré de liberté requis, il existe différents paliers, par exemple des paliers fixes et des paliers flottants. Un palier fixe empêche le mouvement d’un composant ou d’une structure dans une direction spécifique, tandis qu’un palier flottant permet un mouvement libre. Cela peut être avantageux avec la dilatation thermique ou d’autres effets de force.

Vous trouverez plus d'informations sur les paliers et les dispositions de palier dans notre blog sur les types de paliers.

Composants standardisés pour la fixation des paliers

Il existe diverses pièces normalisées et solutions de conception pour fixer les paliers et les arbres. Les solutions suivantes sont disponibles dans la boutique MISUMI :

Écrous à créneaux et écrous d’arbre

Les écrous à créneaux - ou écrous d’arbre - sont un sous-ensemble d’éléments de fixation et de verrouillage réglables. Il s'agit d'un type spécial d'écrou de blocage conçu pour maintenir ou serrer les éléments de la machine sur un arbre, un axe ou des boulons contre un composant ou un palier de butée. Ils nécessitent un filetage sur lequel ils sont filetés. Selon la conception, l’utilisation d’une goupille élastique, d’une rainure en projection axiale ou d’une autre adaptation de conception à l’arbre est également nécessaire.

Les écrous à créneaux sont couramment utilisés pour maintenir en place des composants tels que des roulements, des roues ou des poulies à courroie tout en permettant leur réglage.

La conception des écrous à créneaux se caractérise par deux rainures transversales ou plus réparties uniformément sur le diamètre extérieur. Ces rainures permettent de serrer l'écrou à l'aide d'un outil de serrage approprié tel qu'une clé à crochet ou une clé à douille . Les écrous de blocage d’arbre ont souvent un filetage fin sur le diamètre intérieur qui a une action auto-bloquante. Dans ce cas, la position est fixée en serrant l’écrou à rainure contre l’élément de la machine à fixer (par ex. une bague intérieure de roulement à rouleaux située sur un segment d’arbre). Lorsqu’un couple est appliqué, la force de serrage correspondante sur le filetage intérieur de l’écrou de serrage est exercée sur le filetage extérieur du boulon sur lequel il est fileté, et la bague intérieure du roulement à rouleaux est fixée dans sa position.

Le réglage constitue un gros avantage car il permet de régler la position d’un composant le long d’un arbre ou d’une tige filetée sans avoir à retirer complètement l’écrou. Cependant, en raison de leur conception, les écrous ont une capacité de charge inférieure à celle d’autres types d’écrous, tels que les écrous hexagonaux. Les écrous à créneaux sont généralement en acier ou en acier inoxydable.

Écrou à créneaux avec plaque de verrouillage et rondelle de ressort, selon les besoins

Les plaques de verrouillage, ou rondelles de sécurité, sont souvent utilisées en combinaison avec des écrous si les écrous ne sont pas auto-bloquants, ce qui nécessite une fonction de verrouillage captif distincte. Condition préalable à l’utilisation d’une plaque de verrouillage ou d’une rondelle de sécurité comme dispositif de verrouillage captif : l’arbre dispose d’une rainure de clavette pour l’écrou à créneaux dans la région du filetage.

La plaque de verrouillage, qui est souvent visuellement similaire à une poulie dentée, a une « dent de guidage » sur la circonférence interne qui est guidée par la rainure de clavette sur la tige. Ce guide empêche la rondelle de sécurité ou la plaque de verrouillage de tourner. Une fois que la position souhaitée de l'écrou fileté sur l'arbre est atteinte, la dent de la plaque de verrouillage correspondant à l'écrou à créneaux est pliée dans la rainure sur la circonférence extérieure de l'écrou, empêchant ainsi l'écrou de tourner. La plaque de verrouillage est déformée plastiquement et empêche l'écrou de se détacher de la position sur le filetage par le verrou de forme.

Une rondelle de ressort supplémentaire (rondelle de ressort arbre) peut être utilisée pour assurer la précharge axiale, tout en tenant compte de tout allongement potentiel de l’arbre. Il s’agit d’un avantage par rapport aux autres types d’éléments de fixation, car les oscillations, les chocs et les changements de dimensions thermiques peuvent être compensés par l’action du ressort avec les dimensions correspondantes.

Les écrous à créneaux avec plaque de verrouillage présentent les avantages suivants :

• Pas de descellement autonome
• Peut être monté sans contrainte en raison du verrouillage de la forme avec rainure d'arbre
• Assemblage avec force de précharge définie possible avec rondelle de ressort

Écrous à créneaux avec tige filetée

Dans un autre mode de réalisation, les écrous à créneaux peuvent avoir des vis de serrage ou des tiges filetées axialement ou radialement qui sont utilisées pour la fixation. Ces raccords sont facilement détachables. Les écrous à créneaux correspondants peuvent être verrouillés dans n’importe quelle position sans trop d’efforts.

Verrouillage avec écrou de blocage

Une autre méthode consiste à utiliser un deuxième écrou à créneaux comme écrou de blocage, qui est serré contre le premier écrou à créneaux. Cette méthode est utilisée lorsque l'écrou n'est pas serré contre un palier de butée ou une bague intérieure de roulement à rouleaux, mais est vissé librement sur le boulon. Le verrouillage au moyen d'un écrou de blocage est une méthode couramment utilisée lorsqu'un dégagement défini par rapport au palier de butée ou une dimension définie doit être déterminé sur le boulon fileté.

Éléments de retenue de l'arbre

Les arbres sont généralement fixés contre le glissement hors du siège de roulement avec des rondelles de sécurité (verrouillage de l’arbre). Dans l'application, les rondelles sont simplement encliquetées dans la rainure de l'arbre avec un objet dur approprié. Dans ces cas, l’assemblage est radial. Le descellement est tout aussi simple et peut être réalisé à l'aide d'un mandrin profilé ou d'un tournevis qui éloigne la rondelle de l'arbre au niveau de l'empreinte. D’autres versions, appelées bagues de serrage, rondelles de serrage et autres bagues de pignon de chaîne, peuvent être poussées axialement sur l’extrémité de l’axe. Elles s’appuient sur leur force de serrage pour s’engager dans le diamètre extérieur de l’arbre ou dans une rainure et ainsi fixer la rondelle en position. Les rondelles de sécurité fournissent une surface plane qui répartit uniformément la pression pour aider le palier à rester en place. Les rondelles de sécurité, telles que les rondelles à clé ou les rondelles de ressort, sont souvent utilisées, par exemple, pour maintenir les vis et les boulons en place et pour empêcher le desserrage par vibrations. Les rondelles de sécurité peuvent être fabriquées à partir de divers matériaux, y compris l’acier à ressort, l’acier inoxydable ou des plastiques tels que le nylon.

Vous trouverez plus d'informations sur les éléments de verrouillage de l'arbre dans le blog sur les goupilles d’arrêt.

Bague d’arrêt de roulement pour trous d'alésage et arbres

Les anneaux de verrouillage, ou bagues d’arrêt sont étroitement liés aux rondelles de sécurité. Il s’agit de bagues fendues qui se dilatent ou se contractent et s’insèrent dans une rainure d’un arbre ou d’un moyeu, selon la conception. Par conséquent, on distingue les bagues d’arrêt d'alésage (bagues intérieures) et les bagues d’arrêt d'arbre (bagues extérieures). La condition préalable à l’utilisation des bagues d’arrêt est que la rainure tourne radialement autour de toute la circonférence de l’axe ou du trou de forage, et que selon les fiches techniques, la rainure est surdimensionnée par rapport à l’épaisseur de la bague. Si le jeu et le cliquetis doivent être complètement évités dans la direction de l’axe, des rondelles de ressort supplémentaires ou des bagues d’arrêt couronnées ou à ressort sont utilisées, où l’action du ressort de la bague d’arrêt situé dans la rainure appuie ce dernier contre l’élément à fixer avec un verrou à frottement. Les bagues d’arrêt sont de préférence utilisées pour fixer les roulements à billes et les roulements à rouleaux, par exemple, afin de fixer les roulements dans les boîtiers et d’empêcher les mouvements axiaux. Dans certains cas, des couvercles de palier peuvent également être utilisés au lieu de bagues d’arrêt.

Les bagues d’arrêt sont généralement en acier à ressort ou en acier inoxydable. L’acier à ressort permet aux anneaux de se contracter ou de se dilater en raison de leur élasticité et de s’enclencher dans une rainure ou un siège. L’acier inoxydable, en revanche, est souvent choisi lorsqu’une résistance à la corrosion est requise.

Un des avantages des bagues d’arrêt : elles sont rentables et peuvent être réutilisées lorsqu’elles sont correctement retirées. Elles sont également généralement faciles à installer sans outils ou procédures complexes. Inconvénient ici : en raison de la rainure requise, il peut y avoir un effet d’encoche dans l’arbre, qui doit être pris en compte par conception.

Écrou hydraulique

Hydraulic nuts are tools that facilitate the assembly and disassembly of bearings. The hydraulic nut is screwed onto the shaft next to the component to be clamped. A defined pressure is then built up in the hydraulic nut via a hydraulic connection. This pushes a hydraulically moving element of the hydraulic nut against the bearing or the bushing. By means of a defined hydraulic pressure, the hydraulic nut can exert a defined preload force on machine elements, e.g. large rolling bearings, but also screws. This facilitates the assembly of the bearings as well as the insertion and installation of the corresponding locking elements, such as slotted nuts, Retaining Washers and Retaining Rings. A major advantage when using hydraulic nuts is the time saved during assembly and disassembly. In addition, the risk of machine damage is reduced because hydraulic nuts can be applied without friction and exert uniform pressure. They are often used to secure difficult-to-access components or to clamp rotating components.

Composants individuels pour les verrous de roulements

En pratique, les verrous de roulements sont mis en œuvre comme une combinaison de pièces normalisées et d’arrêts sur les arbres et les trous de forage. Ces arbres et trous de forage peuvent être produits directement à partir du modèle CAD à l’aide de l’outil « meviy » sans avoir à générer un dessin dérivé.