Un frottement élevé et des démarrages lents dans les roulements linéaires entraînent des mouvements saccadés, un positionnement incohérent et de l'usure. Ignorer le rapport 2:1 et le problème du glissement et de l'adhérence aggrave les performances de la machine. Apprenez à y remédier rapidement.
Les roulements linéaires suivent un rapport de 2:1 - où la précharge et le doublement de la charge affectent les caractéristiques du mouvement - et le glissement est un problème courant qui peut être minimisé par la lubrification, l'optimisation de la précharge, le contrôle de la vitesse et le traitement de surface.
Approfondissez vos connaissances pour maîtriser ces facteurs de performance critiques et améliorer la régularité de la machine.
Exemple de rapport 2:1 pour les paliers linéaires lisses
Les paliers linéaires lisses se comportent selon la règle pratique du "rapport 2:1" : le doublement de la précharge ou de la charge appliquée double approximativement la résistance au frottement. Cet effet découle de la relation linéaire entre la pression de contact et la force de frottement dans les systèmes de glissement conformes à la loi de Coulomb. Par exemple, si un roulement supporte une précharge de 10 N et résiste à un mouvement de 0,5 N, l'augmentation de la précharge à 20 N augmente la résistance à environ 1 N.
Ce ratio critique a une influence :
Couple de démarrage: Une charge ou une précharge doublée exige un couple deux fois plus élevé pour amorcer le mouvement.
Modèles d'usure: Une pression de contact plus élevée accélère l'usure de la surface.
Effets thermiques: Un frottement accru augmente la température de façon linéaire, ce qui détériore les performances de la lubrification.
Comprendre et calibrer le rapport 2:1 permet aux ingénieurs d'optimiser les réglages de précharge et les charges de fonctionnement sans sacrifier la fluidité du mouvement.
Le ratio de liaison
Le taux de liaison décrit la façon dont la charge affecte la résistance au mouvement - plus précisément, la force nécessaire pour déplacer la charge utile par rapport à la ligne de base de la résistance au frottement. Pour un palier lisse soumis à une précharge P et à un coefficient de frottement μ, la force de liaison est égale à μP. Si l'on double la précharge, la force de liaison double.
Principales implications :
Contrôle du positionnement: Un rapport de liaison doublé augmente le couple d'actionnement nécessaire, ce qui peut entraîner des tensions sur le moteur.
Conformité mécanique: Le système peut se bloquer ou se lier si le couple ou les réglages du conducteur ne tiennent pas compte du rapport de liaison.
Dimensionnement de la puissance: Les ingénieurs doivent dimensionner les moteurs et les entraînements de manière à ce que le couple de serrage maximal soit dépassé lors de l'initiation du mouvement.
Pour résoudre ce problème, il faut régler avec précision la précharge, choisir la lubrification appropriée et s'assurer que les systèmes d'entraînement peuvent supporter le pire des frottements.
Comprendre le collage et le glissement
Coller-glisser est le mouvement saccadé qui se produit lorsque le frottement statique dépasse le frottement cinétique. Dans les roulements linéaires, le chariot adhère jusqu'à ce que la force appliquée dépasse le frottement statique, ce qui entraîne un mouvement soudain ("glissement") qui se répète ensuite, créant une oscillation et une mauvaise répétabilité de la position.
Caractéristiques :
Hystérésis: Différence entre le frottement de démarrage et le frottement de fonctionnement.
Sensibilité à la vitesse lente: Prévalent à des vitesses <1 mm/s.
Impact sur la qualité du mouvement: Gigue à faible vitesse ; saut pendant les processus de numérisation.
Le stick-slip réduit la précision et augmente les taux d'usure. Pour y remédier, il faut réduire le frottement statique par rapport au frottement cinétique et élever les seuils de frottement cinétique.
Complications et limites
Plusieurs facteurs compliquent la gestion du rapport 2:1 et du stick-slip dans les systèmes réels :
Direction de la charge: Les systèmes horizontaux agissent différemment des systèmes verticaux ou multi-axes en raison de l'effet de la gravité.
État de lubrification: La viscosité et l'intégrité du film varient en fonction de la température - les démarrages à froid peuvent gripper davantage que les démarrages à chaud.
Finitions de surface: Les valeurs RMS supérieures à 0,8 µm exacerbent le glissement, tandis que les surfaces trop fines (<0,1 µm) peuvent favoriser le frottement.
Non-uniformité de la précharge: Les défauts d'alignement peuvent créer des points chauds où les pressions de surface des roulements doublent localement.
Usure et contamination: Les particules piégées dans les points chauds amplifient les effets de précharge et perturbent le glissement.
Les ingénieurs doivent évaluer les variables spécifiques au système afin d'anticiper et de résoudre efficacement les problèmes de collage et de glissement.
Résolution des problèmes liés à l'adhérence et au glissement
Pour réduire les risques de glissement et de complications liés au rapport 2:1, suivez ces conseils pratiques :
Optimisation de la lubrification
Utiliser des lubrifiants de haute qualité et de faible viscosité (par exemple, des huiles synthétiques avec des additifs EP).
Appliquez un léger film - trop de lubrifiant augmente la résistance visqueuse, trop peu augmente la friction.
Envisager des lubrifiants à film solide ou des lubrifiants de surface lorsque le film risque de se rompre.
Réglage de la précharge
Réduire la précharge au minimum nécessaire pour contrôler les vibrations et la déflexion.
Une précharge uniforme permet de maintenir un frottement constant, ce qui est possible grâce à un assemblage de précision et à des outils dynamométriques.
Conditionnement de surface
Lapiner les surfaces des rails à Ra ~0,2 µm pour un comportement optimal de la friction.
Appliquer de fines couches de DLC (diamond-like carbon) ou de téflon pour réduire les frottements statiques.
Contrôle de la vitesse et de l'accélération
Évitez les vitesses très faibles (<1 mm/s) ; augmentez la vitesse d'avance ou la rampe de démarrage lentement.
S'assurer que les variateurs fournissent un couple suffisant au-dessus des seuils de contrainte.
Techniques de mouvement guidé
Utiliser des guides à rouleaux croisés ou des paliers à recirculation en dessous de 5 mm/s, lorsque le glissement est inévitable.
Ajoutez un dither de vibration à des niveaux de micro-oscillation pour faciliter la rupture statique sans affecter la trajectoire du mouvement.
Résumé
Comprendre le comportement du frottement 2:1 et gérer le glissement par la lubrification, la précharge, l'état de surface et le profil de mouvement permet d'obtenir des performances plus douces et plus précises des roulements linéaires.Pour toute question complémentaire, veuillez contacter [email protected]
