L'ingénieur

May 12, 2023

Pourquoi sontCouronnes d'orientation légères,(roulements)devenir rapidement le premier choix des ingénieurs concepteurs dans les applications de contrôle de mouvement exigeantes, par exemple dans les industries de l'aérospatiale et de la défense ?

Tout simplement, là où une précision absolue, des performances mécaniques optimales et une bonne résistance à la corrosion sont essentielles, les couronnes d'orientation légères ont fait leurs preuves dans les applications les plus difficiles.Carl Brundel, MD despécialistes des roulementsFabrication Carter,examine les raisons plus en détail.

Parfois, les chiffres racontent l'histoire. Par exemple, nous avons récemment vu l'un de nos roulements d'orientation en aluminium léger et robuste spécifié pour un montage de tourelle dans une application de défense. Le diamètre de la tourelle mesure plus de 2 mètres mais a un faux-rond mesuré en microns. En termes simples, une couronne d'orientation ou un roulement permet aux équipes de conception de remplacer les roulements appariés par un seul élément, ce qui réduit le nombre de pièces, le poids, la complexité et le coût.

Les applications typiques auxquelles Carter a participé incluent; systèmes de propulsion et roulements de cardan radar pour engins spatiaux, tomodensitomètres, machines cardio-vasculaires pour applications médicales, supports de siège d'hélicoptère, systèmes d'armes pour l'aérospatiale et autres systèmes militaires de précision, y compris des robots, des tourelles de canon et des systèmes de surveillance.

Bien qu'il existe de nombreuses couronnes d'orientation disponibles pour les applications de contrôle de mouvement moins exigeantes, les choix pour les applications de haute technologie sont limités. Des exemples de ceux-ci incluent les AFV (véhicules de combat blindés), les satellites, les environnements à ultra-vide ou les systèmes de suivi de spécifications militaires nécessitant des niveaux de précision, d'économie de poids et de résistance à la corrosion nettement plus élevés. Avec la couronne d'orientation en aluminium mentionnée précédemment, une précision exceptionnelle a été obtenue en utilisant une conception révolutionnaire de roulement à section mince fendue.

Il a une bague intérieure et extérieure fendue permettant à la précharge du roulement d'être déterminée par les ajustements de l'arbre et du logement, de sorte que les réglages de jeu ou de précharge peuvent être définis au stade de la conception de l'application. Cela signifie une réduction substantielle des coûts en évitant la nécessité de demander des précharges spéciales à régler dans le roulement lors de l'assemblage en usine, tandis que les composants en acier inoxydable dans certaines parties de la conception optimisent la résistance à la corrosion.

Un roulement d'orientation est conçu de sorte que les éléments roulants créent un mouvement réactif à l'intérieur du roulement lorsqu'ils sont sous charge, cela s'oppose aux charges de dépassement (ou de renversement) existantes qui sont présentes dans l'application de contrôle de mouvement.

Ceci est essentiel pour les concepteurs d'équipements militaires terrestres, maritimes et aériens où la petite taille rend les navires, les véhicules et les UAV plus difficiles à voir ou à suivre en utilisation opérationnelle. Un autre avantage de l'utilisation de roulements d'orientation légers est dans les applications où il est nécessaire d'avoir un système d'entraînement associé ou une couronne dentée en place. Pour ces projets, les couronnes d'orientation peuvent être spécifiées avec l'usinage nécessaire (par exemple, incorporation d'une couronne dentée) déjà en place.

Cette ingénierie supplémentaire est possible sur la majorité des roulements d'orientation dans la plupart des tailles et des charges nominales, ce qui permet de réaliser d'importantes économies sur le coût initial et supprime également la complexité inutile. Les roulements d'orientation fournis par Carter aux entrepreneurs de la défense et de l'aérospatiale comportent une couronne dentée, ou des dents, qui peuvent être incorporées sur la bague intérieure ou extérieure (ou même les deux) selon les besoins du système d'entraînement ou de ramassage sélectionné.

Les roulements d'orientation les plus couramment spécifiés sont lisses, à bride ou à engrenages qui sont montés sur les faces requises à l'aide de trous dans les bagues intérieure et extérieure pour une résistance, une précision et une durabilité absolues. Ce sont des caractéristiques de conception importantes, en particulier pour les applications de haute précision telles que les radars, les traqueurs de cibles ou les tourelles AFV. Des méthodes de montage alternatives peuvent également être utilisées, en fonction des paramètres de charge de conception latérale ou longitudinale qui ont été définis.

La gamme de roulements d'orientation disponibles pour une utilisation dans des applications de haute technologie dans les industries de la défense, de l'aérospatiale, de la cryogénie ou du nucléaire propose différents styles internes et externes. Une fois les forces prévues pour chaque application, les ingénieurs peuvent choisir parmi une gamme d'options. Par exemple; une conception à billes simples ou doubles, une conception à rouleaux (ou à rouleaux doubles selon les besoins pour une utilisation à sens unique), des rouleaux croisés (adaptés aux utilisations à double sens), des rouleaux triples ou des combinaisons de billes/rouleaux/aiguilles avec une conception fendue ou des inserts de chemin de câbles. Cela permet à Carter d'adapter une réponse de roulement de rotation à une application spécifique, qu'elle soit conçue pour transporter un scanner de 200 g tournant à 200 degrés/sec, ou un télescope de 12 tonnes qui prend 20 heures pour effectuer une rotation complète.

Les choix de matériaux disponibles pour les applications à ultra-vide incluent l'aluminium qui est idéal pour les applications à poids critique nécessitant la combinaison d'être ultra-compact, tout en nécessitant une résistance significative. Alors que les ingénieurs de conception peuvent se concentrer sur la fourniture de dessins correspondant aux spécifications requises, il est parfois laissé à d'autres de prendre en compte un autre aspect important des performances des roulements qui s'applique aux roulements d'orientation, tout autant qu'à tout autre type de roulement - à savoir l'étanchéité et la lubrification.

Les roulements de rotation utilisés dans des environnements agressifs, sur des engins spatiaux, des applications à ultra-vide ou à des températures extrêmes nécessitent des joints et une lubrification spéciaux, tandis que pour les applications de fabrication générales, il existe de nombreuses options standard parmi lesquelles choisir. Cependant, les projets scientifiques et de fabrication les plus fascinants ont abouti au développement de joints sur mesure et de lubrifiants innovants qui se sont avérés être de véritables changeurs de jeu. En outre, la vaste gamme d'applications de défense et d'aérospatiale où les couronnes d'orientation légères sont désormais spécifiées, a mis en évidence les avantages de l'installation CAO/FAO, FEA interne et très demandée de Carter.

La précision, la longévité, la légèreté et la résistance à la corrosion sont essentielles et les installations de Carters permettent aux concepteurs de simuler leurs besoins en roulements et de capturer les données essentielles nécessaires pour les aider à choisir les meilleurs matériaux et choix de conception de roulements avant de produire des prototypes fonctionnels. Les paramètres essentiels sont; vitesse de rotation, charges de flexion, rigidité et rigidité de la plate-forme, jeu vertical, options de montage, protection contre la corrosion, protection contre les infiltrations et souplesse de rotation. Pour répondre à une gamme d'applications aussi diversifiée, les couronnes d'orientation peuvent être spécifiées avec des éléments roulants fabriqués à partir d'une variété de matériaux de base, notamment la céramique, l'acier au chrome et les aciers inoxydables.

Plus sur : https://www.carterbearings.co.uk/bearings/lightweight-slewing-rings

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