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Les roulements sont utilisés dans les machines et les unités mécaniques comme éléments de guidage pour permettre, guider et contrôler les mouvements.

Ils sont essentiels au bon fonctionnement des systèmes mécaniques, car ils réduisent les frottements, absorbent les forces et augmentent la précision des mouvements.

Vous trouverez ci-dessous les fonctions de base et les différents types de roulements, leur conception et leurs applications spécifiques, ainsi qu'un aperçu de la maintenance et de l'entretien :

Fonctions de base des roulements en tant qu'éléments de guidage :

Les roulements remplissent diverses fonctions dans les machines pour assurer des mouvements précis et un fonctionnement fiable :

1. Les roulements minimisent le contact direct entre les pièces mobiles, ce qui réduit le frottement et donc l'usure et la consommation d'énergie.
2. Les roulements sont conçus pour absorber et transmettre les forces (par exemple, les charges axiales et radiales). Ils protègent ainsi les autres composants et permettent une répartition efficace des forces.
3. Ils permettent et guident les mouvements linéaires ou rotatifs. Les roulements sont donc un facteur décisif pour la précision et la stabilité des processus mécaniques.
4. Les roulements fixent les composants dans leur position prévue et empêchent les mouvements indésirables ou les vibrations qui pourraient nuire au système.

Types et conception des roulements :

Les roulements se présentent sous différentes formes qui se distinguent par leur construction et leur application :

1. Paliers lisses :

Les paliers lisses sont un type de palier très répandu qui, contrairement aux roulements, ne contiennent pas d'éléments roulants. Le mouvement est obtenu par le glissement de deux surfaces l'une contre l'autre. Ils sont de conception simple et peu coûteux, mais peuvent constituer le meilleur choix pour certaines applications.

Structure des paliers lisses :

Coussinet ou surface de glissement : Le composant principal d'un palier lisse est le coussinet ou la surface de glissement sur laquelle l'essieu ou l'arbre se déplace. Ces coussinets sont souvent fabriqués dans un matériau résistant à l'usure comme le bronze, le plastique ou des matériaux spéciaux pour paliers lisses.
Coussinet : Les paliers lisses peuvent également être constitués d'un coussinet intérieur et d'un coussinet extérieur qui protègent et enveloppent la surface de glissement.
Lubrification : De nombreux paliers lisses doivent être lubrifiés pour réduire le frottement et prolonger leur durée de vie. Toutefois, il existe également des paliers lisses autolubrifiants qui utilisent des mélanges de matériaux spéciaux.

Types de paliers lisses :

1. Paliers lisses radiaux : Elles sont utilisées pour absorber les forces radiales (forces agissant perpendiculairement à l'axe) et sont utilisées dans des applications avec des mouvements de rotation ou d'oscillation lents.
2. Paliers lisses axiaux (paliers de butée) : Ces paliers lisses absorbent les forces axiales (forces agissant le long de l'axe) et sont souvent utilisés dans les broches de vis ou dans les arbres à rotation lente.
3. Paliers lisses plats : Ces paliers lisses sont utilisés pour supporter de grands points de contact plats, comme dans les presses ou les machines lourdes.
4. Paliers lisses autolubrifiants : Ces types de paliers ne nécessitent pas de lubrification externe et sont constitués de mélanges de matériaux offrant des propriétés de glissement permanentes, tels que le PTFE ou des plastiques spéciaux.

Applications des paliers lisses :

Les paliers lisses sont idéaux pour les applications avec des charges élevées et des vitesses faibles.

1. Industrie automobile :
Dans les suspensions des véhicules, les moteurs (par exemple, les paliers de bielle et les paliers d'arbre à cames), les boîtes de vitesses et les freins, où les charges sont élevées.

2. Machines de construction et agricoles :
Dans les applications où des roulements simples et robustes sont nécessaires, comme dans les excavateurs, les tracteurs et les grues, car les paliers lisses résistent bien à la saleté et aux charges.

3. Industrie lourde :
Dans les presses, les laminoirs et les turbines, où des forces élevées agissent sur le roulement et où les conditions environnementales sont souvent difficiles.

4. Centrales hydroélectriques :
Pour les paliers des turbines hydrauliques, car les paliers lisses supportent des charges élevées et peuvent être utilisés dans des environnements aquatiques avec des lubrifiants spéciaux.

5. Moteurs électriques et petites machines :
Dans les appareils ménagers ou les petits moteurs électriques où le bruit et la maintenance doivent être réduits.

2. Paliers magnétiques :

Les paliers magnétiques utilisent les forces magnétiques pour soutenir et stabiliser un axe ou un arbre. Comme il n'y a pas de contact entre les pièces mobiles, il n'y a pratiquement pas de frottement, ce qui rend les paliers magnétiques très durables et élimine pratiquement l'usure.

Structure des paliers magnétiques :

Aimants : De puissants aimants permanents ou électro-aimants assurent la lévitation de l'arbre. L'arbre reste en position grâce à la force magnétique, sans contact mécanique.
Contrôle du palier (avec les paliers magnétiques actifs) : Dans les paliers magnétiques actifs, la position de l'arbre est surveillée et corrigée à l'aide d'un système de contrôle électronique. Des capteurs détectent les changements de position et ajustent la force magnétique pour stabiliser l'arbre.
Alimentation électrique : Les paliers magnétiques actifs nécessitent une alimentation constante en énergie pour alimenter les électro-aimants et le contrôleur.

Types de paliers magnétiques :

1. Les paliers magnétiques passifs : Ces paliers utilisent uniquement des aimants permanents et ne nécessitent pas de contrôleur. Toutefois, leur stabilité est limitée et ils ne conviennent souvent qu'en tant que paliers supplémentaires.
2. Les paliers magnétiques actifs : Ces paliers utilisent des électro-aimants qui sont contrôlés activement. Cela permet de contrôler la position avec précision et d'obtenir une plus grande stabilité.
3. Paliers magnétiques supraconducteurs : Ces paliers de haute technologie utilisent la propriété des supraconducteurs d'exclure les champs magnétiques et permettent ainsi une absence presque totale de frottement.

Applications des paliers magnétiques :

Les paliers magnétiques sont utilisés dans les applications qui requièrent une précision maximale et un faible frottement.

1. Rotors à grande vitesse :
Dans les turbines à gaz et à vapeur, par exemple pour la production d'électricité, les paliers magnétiques permettent des vitesses de rotation élevées et offrent un mouvement précis et sans frottement.

2. Technologie médicale :
Dans les appareils d'IRM (imagerie par résonance magnétique), où des paliers sans contact et à faibles vibrations sont nécessaires pour garantir la qualité de l'image et la sécurité du patient.

3. Technologie spatiale et satellitaire :
Pour les systèmes gyroscopiques et les composants rotatifs, car les paliers magnétiques peuvent fonctionner dans le vide et n'ont pas besoin d'être lubrifiés.

4. Laboratoires et techniques de mesure :
Pour des applications telles que les centrifugeuses à grande vitesse, qui nécessitent un frottement extrêmement faible et une grande précision.

5. Ingénierie mécanique de précision :
Dans les machines de traitement très précises et les instruments optiques où une usure minimale et une précision maximale sont requises.

3. Roulements à fluide :

Les paliers à fluide utilisent une fine couche de fluide créée par la pression ou la rotation pour séparer et soutenir les pièces mobiles. Cette couche peut être constituée d'huile, d'eau ou d'autres liquides. Le frottement est minimal, car les pièces se déplacent séparément dans le liquide.

Structure des paliers à fluide :

Logement du palier et surfaces d'appui : Les surfaces de roulement sont souvent fabriquées dans un matériau robuste et entourées d'un logement qui contient le fluide et stabilise les composants.
Couche de fluide : Le mouvement de l'arbre ou le pompage externe crée une couche de fluide sous pression qui supporte le poids de l'arbre ou des composants.
Joints : Les joints sont nécessaires pour maintenir le fluide dans la zone du palier et empêcher les fuites.

Types de paliers hydrauliques :

1. Paliers hydrodynamiques : la couche de fluide est créée par la rotation de l'arbre, qui crée ainsi la distribution de pression nécessaire.
2. Paliers hydrostatiques : Dans ce cas, la couche de pression est générée à l'extérieur par des pompes. Cela permet d'obtenir une capacité de charge élevée, même à faible vitesse ou à l'arrêt.

Application des paliers liquides :

Les paliers liquides conviennent bien aux applications à grande vitesse et aux applications où l'on recherche un faible niveau de frottement et de bruit.

1. Pompes et turbines :
Dans les pompes à eau ou à huile et les centrales hydroélectriques, les paliers liquides assurent une lubrification constante et peuvent supporter des charges et des vitesses élevées.

2. Charges lourdes dans l'industrie :
Dans les grandes machines industrielles et les laminoirs, où les charges sont élevées et les vibrations importantes. La couche de liquide amortit également les vibrations et réduit l'usure.

3. Navires et sous-marins :
Dans les hélices de navires et les turbines de sous-marins, qui fonctionnent souvent dans l'eau ou dans un environnement semblable à l'eau, car les paliers fluides fonctionnent efficacement sous des charges élevées et dans des environnements humides.

4. Centrales électriques :
Dans les générateurs et les turbines de grande taille pour garantir un mouvement fiable et à faible usure et prolonger la durée de vie des machines.

5. Industrie aérospatiale :
Dans les moteurs à réaction pour assurer un soutien fiable et à faible frottement des roulements à des températures et des vitesses élevées.

4. Roulements à air, aérostatiques ou aérodynamiques :

Les paliers à air sont une forme particulière de paliers à liquide, qui utilisent une fine couche d'air comme milieu de séparation au lieu de liquides. Les paliers à air sont idéaux pour les applications qui nécessitent un frottement extrêmement faible et une grande précision, comme les appareils optiques ou la microélectronique.

Structure des paliers à air :

Surfaces de roulement : Les surfaces de roulement sont souvent fabriquées dans des matériaux spéciaux qui permettent un frottement minimal et offrent une grande stabilité.
Système d'alimentation en air : Un système externe pompe l'air dans le palier afin qu'une fine couche d'air se forme entre les pièces mobiles.
Joints : Des joints sont également nécessaires pour maintenir l'air dans la zone du palier afin d'assurer une pression d'air uniforme.

Types de coussinets d'air :

1. Paliers à air poreux : l'air sort uniformément d'un matériau poreux, formant une couche stable.
2. Paliers à air à buse : L'air est acheminé à travers une série de petites buses pour créer une couche d'air homogène.

Application des coussinets d'air :

Les coussinets d'air sont utilisés dans des applications de haute technologie où une précision maximale et de faibles vibrations sont importantes.

1. Fabrication de semi-conducteurs et d'électronique :
Dans les équipements de fabrication de précision, par exemple pour la production de puces électroniques, les coussinets d'air permettent un contrôle des mouvements extrêmement précis et sans vibrations.

2. Équipements de mesure et d'essai :
Dans les appareils de mesure optique et les microscopes où les vibrations et le frottement mécanique peuvent interférer, comme dans les interféromètres laser.

3. Appareils médicaux et applications de laboratoire :
Dans les équipements d'analyse et de test où un mouvement sans frottement est nécessaire pour obtenir des résultats précis, comme dans les centrifugeuses et les analyseurs de sang.

4. impression 3D et fabrication additive :
Dans les imprimantes de haute précision qui nécessitent des résolutions de couches minuscules pour maximiser la qualité et le détail des modèles.

5. Instruments optiques et télescopes :
Dans les optiques et les télescopes de haute précision qui nécessitent un mouvement sans vibration pour garantir des images de haute résolution.

Outre les roulements, les paliers lisses, les paliers magnétiques, les paliers à fluide et les paliers à air offrent chacun des avantages uniques dans différentes applications. Le choix du bon roulement dépend de la charge, du frottement, de la précision et des exigences de maintenance.

Maintenance et entretien des roulements :

Un entretien régulier est essentiel pour garantir le fonctionnement des roulements en tant qu'éléments de guidage et pour prolonger leur durée de vie :

• Une lubrification suffisante et régulière réduit le frottement et protège contre l'usure. Selon l'application, on utilise de l'huile ou de la graisse, et les intervalles de lubrification varient.
• La présence de saletés et de particules étrangères dans le roulement peut augmenter le frottement et entraîner des dommages. Les roulements situés dans des environnements poussiéreux ou sales doivent donc être bien étanches ou nettoyés régulièrement.
• Les roulements doivent être vérifiés régulièrement pour détecter les signes d'usure et être remplacés si nécessaire. Les capteurs modernes peuvent mesurer les vibrations et les températures pour signaler rapidement les problèmes.

En tant qu'éléments de guidage, les roulements sont des composants indispensables des systèmes mécaniques. Ils guident et soutiennent les mouvements, réduisent le frottement et augmentent la précision et la stabilité des machines et des véhicules.

Vous trouverez ci-dessous un aperçu des points les plus importants à prendre en compte lors de l'achat de roulements :

Lors de l'achat de roulements, un certain nombre d'aspects importants doivent être pris en compte pour s'assurer que le roulement est parfaitement adapté à l'application envisagée. Le bon choix de roulements peut améliorer les performances et la durée de vie des machines et des équipements et réduire les coûts de maintenance et d'immobilisation.

• Le choix d'un palier lisse, d'un palier magnétique, d'un palier à air ou d'un palier à fluide doit se faire en fonction des exigences spécifiques de l'application.
• Mouvement linéaire ou mouvement rotatif ? Pour les mouvements rotatifs, les paliers lisses, les paliers magnétiques ou les paliers à fluide sont souvent mieux adaptés, tandis que pour les mouvements linéaires, il convient de choisir des paliers linéaires magnétiques ou à air.
• Il convient de déterminer si le palier doit supporter des charges radiales et/ou axiales élevées.
• Le roulement doit pouvoir supporter la charge dynamique (mouvement) et la charge statique (au repos) maximales prévues.
• Assurez-vous que le roulement est conçu pour la répartition spécifique de la charge (charges axiales, radiales ou combinées).
• Dans certaines applications, le roulement doit pouvoir supporter en toute sécurité une certaine surcharge.
• Chaque roulement a une vitesse maximale recommandée à laquelle la température de fonctionnement et les performances restent dans la plage de sécurité.
• Assurez-vous que le roulement fonctionne de manière fiable à la température ambiante prévue, en particulier à des températures extrêmes (par exemple, dans des systèmes à haute température).
• Si des vitesses élevées sont atteintes, un refroidissement supplémentaire ou une lubrification spéciale peuvent être nécessaires.
• Le jeu radial ou axial d'un roulement doit être conforme aux exigences. Un jeu trop important peut entraîner une instabilité et des vibrations, tandis qu'un jeu trop faible augmente l'usure.
• En fonction de l'application, une classe de précision plus élevée peut être requise, en particulier pour les machines qui exigent une grande précision et de faibles tolérances.
• En fonction de l'application (par exemple, acier inoxydable pour les environnements humides ou les conditions corrosives). Les roulements dotés de revêtements spéciaux sont souvent protégés contre la corrosion et l'usure.
• Les roulements étanches empêchent la saleté et l'humidité de pénétrer à l'intérieur du roulement et de réduire sa durée de vie.
• Assurez-vous que le matériau est compatible avec les lubrifiants prévus.
• Choisissez entre des roulements lubrifiés à la graisse et des roulements lubrifiés à l'huile, voire des roulements sans entretien (par exemple avec un lubrifiant solide).
• Le choix d'un roulement à faible entretien ou sans entretien peut réduire les besoins de maintenance et les coûts associés.
• Le lubrifiant doit être adapté à l'environnement, en particulier pour les applications à haute ou basse température.
• Certains roulements sont plus faciles à installer que d'autres. La manipulation doit être prise en compte, en particulier lorsque des remplacements fréquents sont nécessaires.
• Les roulements standard sont souvent plus facilement disponibles et moins chers que les roulements spécialisés. Il est avantageux de s'appuyer sur des dimensions et des types de roulements standardisés.
• Vérifiez si des outils spéciaux ou des adaptations sont nécessaires pour l'installation.
• Prêtez attention à la durée de vie spécifiée et vérifiez si elle correspond aux exigences de fonctionnement.
• Tenez compte des conditions environnementales telles que l'humidité, la poussière, les vibrations ou les éléments corrosifs, car elles peuvent affecter la durée de vie.
• La durée de vie prévue peut être vérifiée à l'aide de calculs ou des spécifications du fabricant, en particulier pour les applications critiques.
• Un roulement bon marché peut permettre de réaliser des économies à court terme, mais peut entraîner des coûts de défaillance élevés. À long terme, les roulements de haute qualité sont souvent moins chers.
• La disponibilité et la rapidité de livraison des roulements sont importantes, en particulier dans les applications où la machine doit éviter de longs temps d'arrêt.
• Veillez à la fiabilité et aux garanties de qualité du fabricant.
• Dans des domaines tels que l'industrie alimentaire ou la médecine, des exigences particulières peuvent être imposées en matière de respect de l'environnement.
• Pour les applications à proximité des personnes, telles que les appareils ménagers ou la technologie médicale, un faible niveau de bruit peut être crucial.
• Pour les applications présentant des exigences élevées en matière de sécurité ou d'hygiène (par exemple, dans l'aviation ou l'industrie alimentaire), il convient de choisir des roulements certifiés qui répondent à certaines normes ISO ou DIN.

Une analyse minutieuse des exigences en matière de roulements et la prise en compte des conditions environnementales, des charges et des besoins de maintenance peuvent prolonger la durée de vie du roulement et améliorer de manière significative l'efficacité de la machine ou du système.

Les roulements peuvent être achetés auprès de différents fournisseurs. Des informations complètes sur les fabricants et les fournisseurs de roulements du monde entier peuvent être trouvées sur Exportpages.