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Calculer la charge spécifique et la vitesse de glissement

Apprenez à calculer la charge spécifique et la vitesse de glissement

Qu'entend-on par charge spécifique et vitesse de frottement ?

La charge spécifique, également appelée pression du palier, est basée sur les forces qui seront appliquées au palier pendant sa durée de vie. Elle est fonction de la force et de la surface de contact du matériau du palier. Les unités SI (Standards Internationaux) pour la charge spécifique sont les Newtons par millimètre carré (N/mm2), également appelés Méga Pascal (MPa).

La vitesse de glissement, également appelée vitesse (U), est la vitesse de glissement relative entre la surface du palier et la surface de contact (arbre, rondelle ou surface de glissement du revêtement). Les unités SI pour la vitesse de glissement sont les mètres par seconde (m/s).

  • Pourquoi la charge spécifique et la vitesse de glissement (U) sont-elles importantes ?

    Les facteurs, MPa et U, sont utilisés pour déterminer l'adéquation entre la conception d'un palier et le choix du matériau avec les diverses exigences de l'application. Par exemple, en choisissant d'abord le matériau du palier, le concepteur peut spécifier les dimensions appropriées du palier qui répondront aux exigences de l'application. Par ailleurs, en déterminant d'abord les dimensions du palier, le concepteur peut ensuite choisir le matériau du palier qui répondra aux diverses exigences de l'application. 

    Un critère important dans la conception d'un palier est le produit de la charge spécifique (MPa) et de la vitesse de glissement, connu sous le nom de facteur U.  Le facteur U, combiné au coefficient de frottement, détermine le taux de chaleur généré par le fa friction thermique pour une conception donnée de palier, ce qui met en relation la capacité du matériau du palier à résister à la chaleur.  Les brochures GGB énumèrent les limites U et U pour les différents paliers.

    Dans une application lubrifiée, la capacité d'un palier à développer un film lubrifiant hydrodynamique entre l'arbre et la surface du palier est déterminée par la relation entre la charge spécifique () et la vitesse de glissement (U), la viscosité dynamique (centiPoise) du lubrifiant et le rapport longueur/diamètre du palier (B/D).  La relation entre ces facteurs est la suivante : où la valeur 7.5 correspond à un facteur de proportionnalité basé sur les unités ISO.

  • Comment calculer la charge spécifique ?

    Pour déterminer la capacité des paliers à résister à une déformation permanente dans les pires conditions, nous devons d'abord déterminer la force maximale appliquée, Fmax. Pour déterminer la force maximale, qui est essentielle à la conception d'un palier résistant, nous devons prendre en compte : les charges de conception prévues ; l'historique des charges basé sur d'autres conceptions similaires ; les charges mesurées les informations relatives à la source d'alimentation comme le couple par rapport à la vitesse ; les risques de choc.  La charge spécifique maximale, p max, est utilisée pour déterminer si le palier a une capacité de charge suffisante pour supporter la charge maximale.

    En déterminant la durée de vie des paliers pour certains produits GGB, une charge moyenne ou moyenne pondérée F, est utilisée pour déterminer si le palier offrira une durée de vie suffisante compte tenu de la vitesse de glissement.  La charge moyenne du palier est calculée lorsque les données relatives à la charge sont limitées aux valeurs minimales et maximales. Si la plage de charge est relativement faible (moins de 25 %) entre les charges mini/maxi, il suffit de prendre la moyenne des 2 valeurs. Si la plage de charge est relativement large, prenez 2/3 de la différence et ajoutez-la à la charge minimale pour obtenir une moyenne "prudente".  Si un historique de la charge en fonction du temps est disponible, en supposant une vitesse constante, alors une moyenne pondérée est possible : où tn et Fn sont les temps et charges respectivement pour chaque augmentation temps/charge et St

    Lorsque la vitesse varie, remplacez le nombre de rotations, n1n2 ... nn et Sn pour les majorations de temps t1, t2 ... tn et St

    Une fois que les forces maximales et moyennes ont été déterminées, la charge spécifique est très facile à calculer :

    • Pour les paliers, A = Di ´ B, basée sur le diamètre interne du palier Di, multipliée par la longueur du palier B.
    • Pour les rondelles de butée, A = 0.25 ´ p ´ (Do2 – Di2), où Do et Di sont respectivement les diamètres internes et externes des rondelles.
    • Pour les paliers à collerette, A = 0.04 ´ p ´ (Do2 – Di2), où Do est le diamètre externe de la collerette et Di le diamètre interne du palier à collerette.
    • Pour les glissières linéaires, A = L ´ W, où L = longueur du palier ; W = largeur du palier.
  • Comment calculer la vitesse de glissement ?

    La vitesse de glissement, U, également appelée vélocité, n'est généralement pas si difficile à déterminer, surtout dans les applications qui sont entraînées par des moteurs ou des réacteurs. La vitesse génère de la chaleur à l'interface palier/surface de contact, ce qui, avec le temps, affecte les performances du palier. Plus la vitesse est élevée, plus la quantité de chaleur générée est importante.  Des périodes très lentes ou très occasionnelles de mouvement relatif peuvent ne pas développer suffisamment de chaleur pour dégrader les propriétés du palier.

    La vitesse, U, en mètres par seconde, est calculée en fonction du type d'application de base :

    Rotation continue : 

    • Pour les paliers, Di = diamètre interne du palier en mm, N = vitesse de l'arbre en rpm  
    • Pour les rondelles de butée, Do = diamètre externe de la rondelle en mm, Di = diamètre interne de la rondelle en mm, N = vitesse en rpm 

    Mouvement oscillant 

    • Pour les paliers, Di = diamètre interne en mm, Nosc = vitesse d'oscillation de l'arbre en cpm 
    • Pour les rondelles de butée, Do = diamètre externe en mm, Di = diamètre interne, Nosc en mm = vitesse d'oscillation en cpm 

    Mouvement linéaire : 

    • Pour les paliers et glissières linéaires, Ls = longueur de course linéaire en mm, c = cadence en cpm 

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