Bases des paliers lisses

Par Mike Santora | 5 septembre 2017

Les paliers lisses sont des manchons cylindriques qui supportent des charges radiales légères à modérées. Ils glissent radialement ou axialement sur les arbres pour permettre un mouvement rotatif ou un mouvement linéaire (ou parfois les deux) de ces charges. Les paliers lisses de tous types sont compacts et légers avec un rapport résistance/poids élevé. Les paliers lisses n'ont aucune des pièces mobiles des roulements à éléments roulants, minimisez donc les points de défaillance ; ils sont également rentables pour les applications même assez robustes. Les variantes courantes sont les paliers à manchon métallique (qui supportent souvent des charges sur un film hydrodynamique ou complet de lubrification) et les paliers en plastique autolubrifiants dans un éventail de géométries pour les applications de douille, de palier de butée et de glissière intégrale.

Les surfaces d'arbre pour l'accouplement avec des paliers lisses ne doivent pas être trop lisses ou rugueuses.

Les cotes des paliers lisses sont basées en partie sur les résultats des tests et sur le module d'élasticité du matériau, la résistance à la flexion, la dureté shore-D, la pression de surface maximale et la vitesse de fonctionnement, la rotation et la capacité de charge maximale - cette dernière étant liée à la limite de compression du matériau du palier lisse. (Ici, rappelez-vous que la limite de compression est le point auquel se produit une déformation permanente de 0,2 %.)

De plus, une valeur pression-vitesse (PV) exprime la capacité de charge des paliers lisses - généralement en psi fois le régime de l'arbre. Cependant, notez que les valeurs PV ne sont qu'une seule aide pour déterminer la capacité de charge globale d'un palier lisse, en particulier lorsqu'une expression PV peut induire les ingénieurs en erreur en leur faisant croire qu'un palier lisse peut supporter des charges excessivement élevées si la vitesse est très faible. En d'autres termes, l'utilisation des valeurs PV nécessite la prise en compte simultanée des limites de vitesse et de charge réelles.

Comme mentionné précédemment, les paliers lisses sont constitués de nombreux graphite, bronze et plastiques, dont le PTFE, le nylon et le polyacétal. Les améliorations matérielles ont rendu les paliers lisses en plastique de plus en plus courants, même dans les applications de mouvement exigeantes.

Matériau de l'arbre et usure des paliers lisses

Les arbres sur lesquels roulent les paliers lisses ont un impact significatif sur les performances et la durée de vie des paliers lisses. Une option courante est l'acier au carbone laminé à froid. Ce matériau d'arbre constitue une surface de contact appropriée pour les paliers lisses en polymères. Les surfaces d'arbre en céramique induisent plus d'usure, bien qu'elles soient parfois choisies pour leur capacité à résister à des conditions environnementales difficiles. Bien que les arbres en aluminium soient légers et faciles à usiner, ils induisent également une usure accélérée des paliers lisses. L'arbre en aluminium anodisé améliore légèrement les performances d'assemblage.

Les décharges statiques incontrôlées peuvent affecter négativement les composants électroniques, entraver les processus de production ou même contribuer au risque d'incendie. Désormais, les roulements autolubrifiants Glide F2 EDS d'igus offrent des propriétés de décharge électrostatique (ESD) pour de telles applications. Sa faible résistance de surface (103 et 109 Ω sur la géométrie des composants) réduit le niveau de tension de charge et facilite les charges.

En fait, les surfaces d'arbre pour l'accouplement avec des paliers lisses ne doivent pas être trop lisses ou rugueuses. Des surfaces trop lisses entraîneront des variations d'adhérence stick-slip, entraînant à leur tour une résistance de frottement plus élevée au mouvement du roulement. Une plus grande disparité entre le frottement dynamique et statique entraînera une usure plus rapide des roulements et un mouvement plus saccadé. En revanche, les surfaces d'arbre trop rugueuses abrasent rapidement les paliers lisses. En effet, les taux d'usure induits par les interfaces arbre-palier peuvent varier au centuple. Certains fabricants recommandent des finitions de surface d'arbre à 64 racine carrée moyenne (rms) pour les applications de précision nécessitant un faible frottement ; un arbre plus lisse avec une rugosité d'environ 20 rms est plus approprié lorsqu'une longue durée de vie des paliers lisses est un objectif de conception.

Rappelez-vous que l'expression efficace de la rugosité de surface est dérivée des mesures des pics et des vallées microscopiques d'une surface. Ra est une mesure alternative que certains utilisent dans l'industrie pour quantifier la rugosité - dans ce cas, comme une rugosité moyenne des pics et des vallées d'une surface. Ainsi, les deux mesures expriment la même qualité, mais dans des formats différents. Notez que des pics ou des défauts importants et périphériques sur une surface d'arbre affecteront la valeur RMS plus que sa valeur Ra ​​équivalente.