Influence des erreurs de rondeur des composants du roulement sur la précision de rotation des roulements à rouleaux cylindriques

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 6794 (2022) Citer cet article

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Comprendre l'influence des erreurs d'arrondi des composants du roulement et du nombre de rouleaux sur la précision de rotation des roulements est crucial dans la conception de roulements de haute précision. La précision de rotation d'un roulement assemblé dépend du nombre de rouleaux et des erreurs d'arrondi des composants du roulement. Nous proposons un modèle pour calculer la précision de rotation d'un roulement à rouleaux cylindriques ; nous avons vérifié expérimentalement l'efficacité du modèle pour prédire le voile radial de la bague intérieure proposé dans l'article précédent de cette série. Nous avons cherché à définir les principaux facteurs contribuant à la précision de rotation en étudiant à la fois l'influence de l'effet de couplage du nombre de rouleaux et l'influence des erreurs d'arrondi du chemin de roulement intérieur, du chemin de roulement extérieur et des rouleaux sur l'erreur de mouvement. Le modèle et les résultats aideront les ingénieurs à choisir des tolérances de fabrication raisonnables pour les composants du roulement afin d'atteindre la précision de rotation requise.

Les roulements sont des pièces mécaniques importantes couramment utilisées dans des mécanismes complexes, tels que les turbines à gaz d'avion, les machines-outils de précision, les disques et les gyroscopes. La précision de rotation d'un roulement assemblé a un impact direct sur la précision de fonctionnement de l'équipement mécanique1,2. Dans la fabrication, l'action dynamique et la précision de la broche de la machine-outil introduiront toujours un certain degré d'erreur dans les composants du roulement. Cette erreur de rondeur est un facteur critique dans l’erreur de mouvement3 et doit être étudiée pour améliorer encore la précision de rotation des roulements à rouleaux.

Les recherches antérieures sur la précision de rotation des roulements se sont principalement concentrées sur le faux-rond. Bhateja et al.4 ont proposé une méthode pour calculer le faux-rond des roulements à rouleaux creux et ont étudié les composantes résultantes du faux-rond à partir des erreurs géométriques et dimensionnelles dans les rouleaux et les chemins de roulement. Chen et al.5,6 ont proposé une méthode pour calculer le voile radial et la répartition de la charge statique des roulements à rouleaux cylindriques et ont analysé les effets des erreurs d'arrondi dans les chemins de roulement et des différences de diamètre des rouleaux sur le voile radial et la charge. distribution.

Dans les recherches précédentes de cette série, Yu et al.7,8 ont proposé une méthode de calcul du faux-rond de la bague intérieure et ont analysé les effets de l'erreur de forme dans le chemin de roulement intérieur et du nombre de rouleaux sur le faux-rond. de roulements à rouleaux cylindriques. Yu et al.9, Li et al.10 et Liu et al.11 ont proposé une méthode de calcul du battement radial de la bague extérieure en tenant compte de l'erreur de rondeur du chemin de roulement extérieur et ont étudié les influences de l'erreur de rondeur, du nombre de rouleaux. , et le jeu radial sur le faux-rond des roulements à rouleaux cylindriques. Yu et al.12 ont proposé et vérifié expérimentalement une méthode de calcul de l'orbite du centre de la bague extérieure en tenant compte des erreurs géométriques des composants du roulement.

Les chercheurs ont également étudié l'influence de l'erreur géométrique des composants sur le faux-rond non répétitif (NRRO) et l'orbite de l'axe de l'arbre. Noguchi et al.13,14,15,16,17 ont développé une méthode de calcul du NRRO des roulements à billes et ont étudié théoriquement les effets du nombre de billes et de l'erreur géométrique des éléments sur le NRRO. Jang et al.18 ont analysé l'effet de l'amortissement viscoélastique sur le NRRO d'un roulement à billes. Liu et al.19 et Tada et al.20 ont proposé des modèles de prédiction pour le NRRO d'un roulement à billes et ont analysé l'effet de l'ondulation de la rainure intérieure, de la rainure extérieure, des billes et du nombre de billes sur le NRRO. Ma et al.21 ont proposé une méthode orbitale du centre de l'arbre pour les roulements à rotule sur rouleaux et ont analysé l'influence des erreurs de diamètre des rouleaux sur l'orbite du centre de l'arbre. Okamoto et al.22 ont présenté un modèle de calcul pour l'orbite de l'axe de l'arbre du roulement à billes et ont étudié l'influence de l'erreur de forme, du nombre de billes et de l'erreur de diamètre de bille sur l'orbite de l'axe de l'arbre.