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Roulements linéaires à billes – Sélection, installation et maintenance
Les roulements linéaires à billes sont des composants importants dans de nombreuses applications d’ingénierie mécanique. La fonction des roulements linéaires à billes est de permettre un mouvement précis et à faible friction le long d’un axe. Cet article fournit des conseils importants sur la sélection, l’installation et l’entretien des roulements linéaires à billes, afin que vous puissiez être sûr de trouver le bon roulement pour votre application et en tirer le meilleur parti.
Qu’est-ce qu’un roulement linéaire à billes et comment est-il construit ?
Les roulements linéaires à billes sont des roulements à rouleaux avec une structure spéciale. Ils fonctionnent également avec des éléments roulants (billes). En général, le terme roulement à billes est utilisé pour désigner un composant qui a une bague intérieure et extérieure séparée par des billes (éléments roulants) qui est conçue pour soutenir un élément rotatif. Cependant, un guide linéaire avec un roulement linéaire à billes est conçu pour guider un mouvement linéaire le long d’un arbre cylindrique avec le moins de friction possible. À cette fin, un mécanisme à billes de recirculation est installé dans un roulement linéaire à billes. Le mécanisme à bille de recirculation permet aux billes de rouler linéairement par rapport à l’arbre. À la fin de la course, les billes sont ensuite retournées par une piste de recirculation qui n’est pas en contact avec l’arbre. Les roulements linéaires à billes sont conçus pour des mouvements de haute précision strictement linéaires et ne peuvent pas s’adapter au mouvement rotatif.
- (1) Bague d’étanchéité latérale
- (2) Cylindre extérieur
- (3) Cage à billes
- (4) Boules en acier
- Unité de lubrification (MX)
Les roulements linéaires à billes sont utilisés en conjonction avec des axes linéaires. Le mécanisme de mouvement linéaire utilise généralement des billes à rouleaux en acier pour un mouvement linéaire illimité. Les boules en acier fonctionnent en continu dans la trajectoire spécifiée de la cage à billes tout en roulant sur la surface de l’arbre linéaire. Les roulements linéaires à billes effectuent un mouvement linéaire avec une friction plus faible et une précision élevée par rapport aux paliers lisses. Les roulements linéaires à billes sont utilisés dans de nombreuses applications, telles que les équipements de manutention et les lignes de fabrication de semi-conducteurs.
Outre les roulements linéaires à billes, il existe également d’autres formes de roulements qui permettent un mouvement linéaire. Cela inclut, par exemple, les guides de cage à billes ou les guides d’aiguille. Pour les guides de cage à billes, les billes sont situées dans une cage qui roule et glisse sur les surfaces intérieure et extérieure. Cependant, la cage minimise également la trajectoire, c’est pourquoi cette forme de roulements à rouleaux n’est adaptée qu’aux mouvements linéaires courts. Les guides d’aiguille nécessitent un axe de guidage avec des surfaces planes pour le roulement des éléments roulants. Ils sont conçus de la même manière que le guide de cage à billes, mais sont capables d’absorber des forces plus élevées en raison des éléments roulants en forme d’aiguille. La forme de l’aiguille empêche également la torsion. Cependant, les guides d’aiguille ne sont adaptés qu’aux mouvements linéaires courts. Aucune forme n’a de mécanisme de recirculation.
Les roulements linéaires à billes n’ont généralement pas de fonction anti-rotation. Les alternatives de transfert de couple sont les arbres rainurés à billes, également appelés arbres de couple, et les guides d’aiguille. Étant donné que les arbres cannelés peuvent également être utilisés comme arbres de guidage, mais ne sont pas des arbres à rouleaux, ils ne sont pas pris en compte ici.
Considérations préliminaires pour la sélection des roulements linéaires à billes
Une question de base pour la sélection des roulements linéaires à billes est : Quelle est la forme de l’arbre ? Les roulements linéaires à billes sont conçus pour être utilisés avec des arbres ronds de haute précision. En général, deux arbres linéaires parallèles sont utilisés comme approche basée sur la conception pour empêcher une rotation radiale possible des roulements linéaires à billes. Alternativement, les rails profilés avec chariots peuvent également être utilisés pour des charges nominales plus élevées ou lorsque l’espace est limité.
La question suivante à poser est celle-ci : Comment le roulement linéaire à billes est-il intégré ? Cela a un impact sur la forme. Les roulements linéaires à billes avec brides peuvent par exemple être fixés directement au logement. La bride offre un support stable et une répartition uniforme de la force. Les roulement avec logement offrent une meilleure protection de l’environnement que les roulements linéaires sans logement, mais sont moins flexibles. Les logements sont plus faciles à installer et ont généralement un arrêt fixe qui facilite l’alignement.
MISUMI dispose de trois options de montage pour les roulements linéaires à billes :
- Sans bride : montage peu encombrant, idéal pour les conceptions compactes et l’espace d’installation restreint
- Avec bride : bride ronde / carrée / compacte (offre une flexibilité pour le positionnement et la fixation)
- avec une forme de bloc / logement (offre une stabilité et donc une capacité de charge élevée)
Le tableau suivant donne un aperçu des conceptions et formes disponibles, telles que les modèles à bride ou ouverts :
| Forme | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Modèle | Avec bride (bride ronde, bride compacte, bride carrée) |
Droit | Unités de roulements linéaires à billes (douille dans le boîtier) |
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| Bride à face (rinçage) | Bride avec guide (encastrée) | Bride centrée | Cylindrique en continu | Boîtiers larges | Blocs hauts | Bloc de roulements | |
| Simple |  |
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| Double |  |
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| Long |  |
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Les variables d’influence suivantes doivent être prises en compte lors de la dernière étape :
- Conditions environnementales
- Capacité de charge et vitesse requise
- Précision
- Résistance chimique
- Nombre de cellules
- Type de charge
Selon le type de charge, on peut par exemple choisir entre des roulements linéaires à billes courts ou simples ou des roulements linéaires à billes doubles. Les premiers sont plus adaptés aux charges légères, mais pas lorsqu’une charge à grand moment (charge déportée) est exercée. Des roulements linéaires à billes doubles/multiples doivent être utilisés ici. De manière générale, les roulements linéaires à billes ne sont pas adaptés au mouvement rotatif. Un guide d’aiguille doit par exemple être utilisé pour les mouvements oscillants. Pour les charges de choc ou dans les environnements où la saleté augmente, les roulements lisses peuvent également être une alternative possible aux roulements linéaires à billes. Le choix du matériau pour les éléments du rouleau dépend également de l’application. Les boules en acier ont une dureté élevée, sont robustes et peuvent absorber des charges élevées. Bien qu’elles soient rentables, elles sont également sensibles à la corrosion. Les roulements linéaires à billes avec corps de rouleaux en acier inoxydable sont donc le meilleur choix dans les environnements humides. La capacité de charge et la résistance aux influences externes sont donc la clé de la sélection préliminaire. La précision est un autre facteur à prendre en compte. Dans les applications de haute précision, la plage de tolérance des roulements ne doit pas être trop grande ; l’utilisation de roulements linéaires à billes spécialisés et plus coûteux est recommandée. Les guides de cage à billes peuvent également être une alternative si le guide linéaire est destiné à couvrir uniquement une courte distance de déplacement.
Dans les applications de faible précision, l’utilisation d’un article rentable peut souvent être un bon choix. Il est conseillé d’évaluer la précision requise. Les coûts peuvent potentiellement être réduits davantage en utilisant des éléments de valeur C. Les roulements linéaires économiques peuvent par exemple être trouvés dans la boutique MISUMI. Trouvez ces variantes en saisissant le terme de recherche « rentable » dans le champ de recherche. Vous pouvez également trouver plus d’informations à ce sujet dans notre article Paliers lisses - Réduire les coûts avec des produits rentables.
Par exemple, les roulements linéaires économiques suivants sont disponibles :
Instructions d’installation du roulement à billes linéaire
Une installation précise des roulements à billes linéaires est essentielle pour un fonctionnement complet. L’alignement exact des composants du palier est également important pour garantir un comportement de fonctionnement uniforme. Il est important d’éviter d’insérer de force l’axe à un angle dans le palier, car la cage à billes peut autrement être endommagée.
Différentes variantes de montage sont présentées ci-dessous :
Montage avec plaques d’arrêt et entretoise
Le manchon d’écartement est conçu pour combler avec précision l’écart entre les deux roulements créés par la profondeur du composant. Les butées empêchent le glissement.
Les plaques de butée permettent des conceptions flexibles quelle que soit la longueur du logement. Les roulements à billes linéaires et les arbres peuvent également être installés près des extrémités. Les plaques d’arrêt peuvent également être utilisées pour verrouiller les roulements à billes linéaires.
Montage avec bagues de retenue
Les roulements à billes linéaires droits sont généralement équipés d’une ou deux rainures d’anneau. Si une bague d’arrêt est insérée dans la rainure annulaire, elle peut être utilisée pour fixer le palier qui est pressé dans le logement. Si la bague d’arrêt est insérée dans une rainure annulaire sur le logement, elle peut servir de butée latérale et ainsi positionner solidement le roulement linéaire à billes. L’utilisation de bagues de retenue est adaptée aux contraintes d’espace et aux charges moyennes.
Montage avec butées
Des arrêts sont également utilisés pour positionner solidement le palier. La première étape consiste à insérer le roulement linéaire à billes dans les alésages de précision correspondants du logement. Les butées et le logement sont ensuite vissés ensemble, ce qui entraîne le déplacement du roulement linéaire à billes par les butées jusqu’à ce que les butées reposent contre la paroi extérieure du logement. Si une compensation de longueur supplémentaire est nécessaire, des éléments de compensation et d’entretoise supplémentaires peuvent également être utilisés.
Avec bride de montage
Le montage de roulements linéaires à billes avec bride est une option simple mais stable. La plaque de bride intégrée garantit une rigidité élevée et une fixation fiable. Pendant l’installation, il est important de faire attention à la direction (à travers le trou ou le trou fileté) et aux surfaces de contact. Il existe toujours une surface d’accouplement pour l’alignement radial du roulements linéaire à billes.
Pour une intégration optimisée des roulements linéaires à billes, ceux-ci sont disponibles en versions face de bride, centre de bride et bride avec guide ainsi que différentes versions de bride.
Conseil pour les praticiens : Montage facile avec bague de serrage couplée et leviers à came
L’utilisation d’une bague de serrage ou d’un levier à came facilite particulièrement le montage. Cela peut être très utile, en particulier lors de l’alignement, par exemple, d’une table de positionnement pour les matériaux dans les installations manuelles. La bague de serrage permet un positionnement facile et sûr de la table de matériaux en serrant manuellement les roulements linéaires à billes sur l’arbre sans endommager l’arbre linéaire.
Entretien des roulements linéaires à billes
Les roulements linéaires à billes MISUMI sont traités avec de l’huile anticorrosion. L’huile anticorrosion n’affecte pas les graisses de palier. En outre, une unité de lubrification MX peut être utilisée pour une lubrification continue pendant le fonctionnement. Ce qui suit montre l’efficacité des unités de lubrification MX et fournit des instructions d’entretien supplémentaires.
Utilisation des unités de lubrification MX
Les unités de lubrification MX peuvent mesurer la lubrification.
Un test à long terme a été effectué sur l’unité de lubrification MX sans maintenance.
- LMU12 : Pas de lubrifiant / standard
- LMU-MX12 : Unité de lubrification et de graisse MX
- Distance de déplacement spécifiée en km
Les conditions de test suivantes ont été utilisées : Un roulements linéaire à billes LMU12 avec huile anticorrosion et un roulement linéaire à billes LMUX12 avec unité de lubrification Mx ont été utilisés comme échantillon. Autres paramètres :
- Charge effective : 206 N (50 % de la capacité de charge dynamique de 412 N)
- Vitesse moyenne : 42 m/min (0,7 m/s)
- Lubrifiant : graisse lubrifiante, remplissage initial uniquement (uniquement LMU-MX12)
- Matériau de l’arbre : EN 1.3505 Equiv. 58HRC
- Fonctionnement : fonctionnement continu 24 heures sur 24
Résultat du test d’endurance : Avec une charge de test efficace de 50 % de la capacité de charge, la conception avec l’unité de lubrification MX a obtenu une sortie continue 2,5 fois plus longue que sans unité de lubrification MX. Ce sont des valeurs de référence qui ne sont pas considérées comme une garantie du fabricant.
Erreur de montage - Bride et alésages contre-écrous ou traversants
La figure suivante montre la manipulation correcte et incorrecte des roulement linéaire à billes avec bride et unité de lubrification :
Les unités de lubrification MX ne doivent jamais être utilisées comme guide, comme indiqué ici dans la Figure (2). Cela peut endommager le logement. Utiliser plutôt un roulement linéaire à billes avec bride et guide comme illustré ici comme exemple de montage sur la figure (3) ou passer à une conception avec une bride d’extrémité, qui est illustrée comme exemple de montage sur la figure (1). Le démontage de l’unité de lubrification MX et des roulements linéaires à billes entraînera des erreurs et doit être évité.
Instructions générales de lubrification
Les rangées de boules dans les roulements linéaires à billes doivent être graissées avant et pendant l’utilisation. Cela réduit la friction et l’usure. La graisse crée une couche entre les billes et les surfaces de roulement, ce qui empêche simultanément le grippage. Les versions de graisse L, G et H sont disponibles pour des exigences spécifiques. Elles sont adaptés à différentes conditions de fonctionnement et charges.
Un revêtement (LTBC) prolonge également la durée de vie des roulements linéaires à billes et de l’arbre linéaire. Le revêtement en chrome noir basse température (LTBC) protège contre la corrosion et minimise la réflexion. En savoir plus sur les surfaces à faible réflexion, LTBC et autres options dans ce blog.
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