En tant qu'ingénieurs, nous savons tous que les systèmes mécaniques doivent être précis et exacts pour bien fonctionner.
Que vous travailliez sur un petit projet ou que vous conceviez une grande machine, vous avez besoin des bonnes pièces pour obtenir les résultats souhaités.
La vis à billes est une pièce souvent utilisée dans l'industrie pour transformer le mouvement de rotation en mouvement linéaire.
Cette étonnante machinerie est une merveille d'ingénierie.
Il est composé d'une tige filetée et d'un écrou avec des roulements à billes qui aident à réduire les frottements et à améliorer la précision.
Dans cet article de blog, j'examinerai de plus près ce que sont les vis à billes, comment elles fonctionnent et comment les ingénieurs les utilisent.
Donc, si vous êtes un étudiant en génie ou un ingénieur professionnel, lisez la suite pour découvrir ce que sont les vis à billes et comment elles peuvent vous aider à améliorer vos conceptions.
Introduction aux vis à billes
Définition formelle:
Elément de conversion de rotation en mouvement longitudinal, constitué d'une tige filetée reliée à un écrou fileté par des roulements à billes contraints de rouler dans l'espace formé par les filets afin de réduire les frottements.
Une vis à billes est un actionneur linéaire mécanique qui convertit le mouvement de rotation en mouvement linéaire avec peu de frottement.
Il a un arbre fileté, un écrou à billes et un ensemble de roulements à billes qui roulent entre l'écrou et les rainures hélicoïdales de la vis.
Cela crée une surface de roulement qui réduit la friction.
En raison de cette surface de roulement, les vis à billes sont plus efficaces que les vis-mères.
Ils peuvent supporter des charges de poussée élevées et peuvent supporter plus de poids que les vis-mères.
Les vis à billes sont parfaites pour les applications qui nécessitent un mouvement fluide, précis, précis, efficace et un mouvement à grande vitesse qui dure longtemps ou se déplace en continu.
Mais pour les meilleures performances, ils ont besoin de beaucoup de lubrification.
Composants d'un assemblage de vis à billes
Les pièces principales d'un assemblage de vis à billes sont l'arbre, l'écrou, les roulements à billes (ou billes) et le système de retour à billes.
- L'arbre.
La partie principale de la vis à billes est l'arbre.
Il s'agit d'une longue barre d'acier avec des rainures en forme de fil qui s'étendent sur toute sa longueur.
Lorsqu'une force est exercée sur l'arbre, la vis à billes peut tourner.
- La noix.
Une autre partie d'un assemblage de vis à billes est l'écrou.
Il a une bille qui roule entre les rainures hélicoïdales sur l'arbre de la vis qui correspondent aux rainures sur la bille.
Les écrous à billes sont utilisés pour envoyer des forces à un objet immobile ou en mouvement.
Roulements à bille
Des billes d'acier, appelées roulements à billes, se déplacent entre l'espace entre l'écrou et l'arbre.
Ils réduisent le frottement entre l'écrou et la vis mobiles.
Sans eux, il y aurait trop de friction lorsque l'écrou et l'arbre bougent.
Avec leur aide, une vis à billes peut tourner sans trop ou aucune résistance.
- Système de retour de balle.
Avec le système de retour à billes, les billes peuvent se déplacer entre l'écrou et l'arbre pour que tout reste au bon endroit.
Méthodes de fabrication
Les vis à billes peuvent être fabriquées en laminant ou en meulant des filets dans des nuances d'acier allié ou d'acier inoxydable qui peuvent être durcies par chauffage.
- Roulant.
Le roulement est l'un des principaux moyens de fabrication des vis à billes.
Les vis à billes roulées sont moins chères que les vis à billes rectifiées de précision, mais leur précision de pas n'est pas aussi bonne.
- Affûtage.
Le meulage est une autre méthode courante de fabrication des vis à billes.
En raison de leur grande précision d'avance et de l'absence de jeu axial, les vis à billes rectifiées de précision sont plus chères que les autres types.
Révolutionnez vos systèmes mécaniques avec des vis à billes
Toujours difficile à comprendre ? Je change un peu le point de vue :
Si vous cherchez un excellent moyen de réduire la friction et de changer le mouvement de rotation en mouvement linéaire, j'ai ce qu'il vous faut.
Parlons de la seule et unique vis à billes ! Oui, cet incroyable exploit d'ingénierie change la donne lorsqu'il s'agit de rendre les systèmes mécaniques plus précis et précis.
Alors pourquoi se contenter de moins quand vous pouvez avoir la puissance des roulements à billes qui roulent dans l'espace fait par les filetages ? Préparez-vous à changer la façon dont vous convertissez le mouvement, car une fois que vous utilisez une vis à billes, vous ne pouvez plus revenir en arrière.
D'accord, c'était juste une blague faite pour ressembler à une publicité télévisée.
Revenons maintenant à l'explication.
Comprendre la fonction des roulements à billes dans les vis à billes
Les vis à billes utilisent des roulements à billes pour éliminer le frottement entre l'écrou et la vis.
Cela donne à la vis un haut niveau d'efficacité, une capacité de charge et un positionnement précis.
Fonction des roulements à billes dans les vis à billes
Les roulements à billes sont très importants car ils réduisent la friction entre l'écrou et la vis.
Cela permet de transformer un mouvement rotatif en mouvement linéaire avec une grande précision.
Réduction des frottements.
Des roulements à billes se déplacent le long de la vis, créant une surface lisse pour qu'elle puisse se déplacer.
Cela permet à l'écrou et à la vis de glisser plus facilement l'un sur l'autre, ce qui est plus efficace que d'autres options comme les vis-mères Acme.
- Système déjà chargé.
Les roulements à billes forment un système qui est préchargé et ne « se tortille » pas entre la vis à billes et l'écrou à billes.
Cela élimine le jeu qui peut se produire avec une vis mère et un écrou.
- Lubrification.
Une lubrification est nécessaire pour maintenir les pièces roulantes en bon état et arrêter le brinelling.
Le principe de fonctionnement des vis à billes
Une vis à billes est un actionneur linéaire mécanique qui transforme le mouvement de rotation en mouvement linéaire avec peu de frottement.
Il est composé d'un arbre à vis et d'un écrou qui ont des rainures hélicoïdales qui permettent à une bille de rouler entre eux.
L'arbre de la vis reçoit une force de rotation qui la fait tourner autour de son axe. Cela se transforme en mouvement linéaire.
Principe de fonctionnement des vis à billes
Dans un assemblage à vis à billes, les billes roulent entre les rainures de la vis et de l'écrou.
C'est la seule façon pour la vis et l'écrou de se toucher.
Les vis à billes ont des roulements à billes dans les rainures à billes de la vis et de l'écrou.
Les vis-mères, d'autre part, ont des filetages hélicoïdaux plus profonds sur l'arbre de la vis et un écrou coulissant qui se déplace lorsque la vis tourne.
Avantages des vis à billes par rapport aux vis-mères
- Diminuer ou se débarrasser des contrecoups.
Les vis à billes peuvent réduire ou supprimer le jeu qui peut se produire lorsqu'une vis mère et un écrou sont utilisés ensemble.
Les billes peuvent être préchargées afin que la vis à billes et l'écrou à billes ne « se tortillent pas ».
- Préféré pour les variations de chargement rapide.
Ceci est particulièrement utile lorsque la charge sur la vis change rapidement, comme c'est le cas dans les machines-outils.
Impact du pas et du pas sur les performances des vis à billes
Le pas d'une vis à billes affecte la vitesse à laquelle elle se déplace, le poids qu'elle peut supporter et la force nécessaire pour la faire tourner.
Le pas est la distance entre deux filetages côte à côte sur l'arbre de la vis.
Le pas est la distance le long de l'arbre de la vis qui est déplacée en une rotation complète.
À mesure que la longueur du pas d'une vis à billes augmente, la distance linéaire se déplace et la vitesse augmente également.
Mais à mesure que la capacité de charge diminue, le nombre de billes pouvant s'adapter autour de l'arbre de la vis diminue.
Des fils plus hauts rendent plus difficile la rotation des vis, mais ils permettent une plus grande course par tour.
Lorsque le pas de la vis à billes n'est pas optimal, la vitesse du coulisseau ralentit.
Impact du diamètre de vis sur les performances des vis à billes
Des vis de plus grand diamètre peuvent supporter plus de poids et tourner plus rapidement.
Applications des vis à billes dans l'ingénierie
Les vis à billes sont utilisées dans de nombreux environnements industriels car elles sont efficaces, peuvent supporter beaucoup de poids et placent les choses avec précision.
Ils sont souvent utilisés dans des tâches nécessitant un haut niveau de précision ou sous de lourdes charges.
Les vis à billes fonctionnent également bien dans les machines-outils hautes performances et les dispositifs médicaux, qui sont tous deux des environnements difficiles.
Exemples d'applications industrielles
Véhicules électriques : Des vis à billes peuvent être utilisées à la place des systèmes hydrauliques.
- Avions et missiles : Les vis à billes sont utilisées pour les gouvernes de vol électriques dans les avions et les missiles.
- Systèmes de direction assistée automobile : les vis à billes transforment le mouvement de rotation d'un moteur électrique en mouvement axial de la crémaillère de direction.
- Machines-outils : Les vis à billes sont utilisées dans les machines-outils pour déplacer les matériaux en ligne droite avec précision afin qu'ils puissent être coupés ou façonnés.
- Robots : les vis à billes sont utilisées dans les robots pour contrôler la façon dont ils se déplacent et où ils se déplacent le long d'une ligne.
- Applications pour l'assemblage de précision : les vis à billes sont utilisées dans les applications d'assemblage de précision pour placer les pièces avec précision.
Avantages des vis à billes par rapport aux vis-mères
Les vis à billes et les vis-mères sont deux types différents d'actionneurs linéaires mécaniques qui transforment le mouvement de rotation en mouvement linéaire.
Les vis à billes ont une tige de vis et un écrou à billes avec des filetages hélicoïdaux correspondants, tandis que les vis-mères n'utilisent pas de roulements à billes pour réduire la friction entre l'écrou et la vis.
La plupart du temps, les vis à billes coûtent plus cher que les vis-mères, mais leurs avantages et leurs capacités compensent cela.
Ils peuvent aller plus vite et continuer tout le temps, et ils peuvent supporter plus de poids que les vis-mères.
Les vis mères ont plus de friction et ne peuvent pas être utilisées encore et encore comme les vis à billes.
Conseils d'entretien et de dépannage pour les vis à billes
Les vis à billes sont utilisées dans de nombreuses applications de mouvement linéaire.
Pour s'assurer qu'ils fonctionnent de manière fiable et sans problème, ils ont besoin d'un entretien préventif régulier.
Voici quelques conseils pour maintenir une vis à billes en bon état malgré les problèmes d'entretien et de fixation :
Conseils d'entretien :
- Inspection régulière : Vérifiez régulièrement la vis à billes pour détecter des signes d'usure et de dommages, tels que des fissures ou des piqûres à la surface des filetages ou des roulements à billes.
- Vérifiez la précharge :" Vérifiez la précharge des roulements à billes pour vous assurer qu'ils sont correctement installés et qu'ils n'ont pas trop de jeu axial.
- Évitez de trop serrer et de trop graisser :" Ne serrez pas trop ou ne graissez pas trop la vis à billes, car cela pourrait endommager les pièces.
- Lubrification : Gardez la vis à billes lubrifiée avec un lubrifiant de haute qualité adapté à l'application et aux conditions de fonctionnement.
- Éviter les températures extrêmes et les contaminants : " Les performances et la durée de vie de la vis à billes peuvent être affectées par des températures extrêmes et des contaminants environnementaux.
Comment réparer les choses :
- Bruit excessif : Trop de bruit peut être causé par un certain nombre de choses, comme un désalignement ou des roulements usés.
Vérifiez s'il y a des signes évidents d'usure et de dommages, et réparez ou remplacez tout ce qui en a besoin.
- Vibration : les vibrations peuvent être causées par des éléments tels que des roulements usés ou endommagés, un désalignement ou une lubrification insuffisante.
Vérifiez que les pièces de la vis à billes ne présentent pas de signes d'usure et de dommages et assurez-vous que la vis à billes est bien huilée.
- Jeu : Le jeu est un problème courant avec les vis à billes, et il peut être causé par des choses comme des roulements à billes usés ou un trop grand jeu axial.
Vérifiez la précharge des roulements à billes et ajustez si nécessaire.
Un entretien préventif et un dépannage réguliers peuvent aider une vis à billes à durer plus longtemps et à fonctionner mieux et de manière plus fiable.
Lorsque vous déterminez ce qui ne va pas, il est important de trouver et de résoudre la cause profonde du problème, et pas seulement de traiter les symptômes.
L'entretien ou le démontage de quelque chose ne doit être effectué que par des personnes formées et connaissant les bonnes étapes.
Série de vis à billes miniatures
Conseil : Activez le bouton de sous-titrage si vous en avez besoin. Choisissez "traduction automatique" dans le bouton des paramètres, si vous n'êtes pas familier avec la langue parlée. Vous devrez peut-être d'abord cliquer sur la langue de la vidéo avant que votre langue préférée ne soit disponible pour la traduction.
Conclusion
En conclusion, les vis à billes sont une partie importante de nombreux systèmes mécaniques qui ne peuvent pas être suffisamment sollicités.
Lorsqu'ils transforment un mouvement de rotation en mouvement linéaire, ils le font avec une précision, une exactitude et une fiabilité inégalées.
Avec les bons soins et entretien, ils peuvent durer longtemps et continuer à bien fonctionner tout le temps.
Mais, comme toute autre pièce, ils ont leurs limites, et c'est à l'ingénieur de déterminer s'ils fonctionneront pour leur projet.
Gardez à l'esprit les avantages et les inconvénients des vis à billes lorsque vous travaillez sur vos projets d'ingénierie et n'ayez pas peur d'essayer d'autres systèmes de mouvement linéaire.
N'oubliez pas que l'innovation et le progrès sont les clés du succès en ingénierie, et parfois, adopter un point de vue différent ou essayer quelque chose de nouveau peut conduire à des résultats révolutionnaires.
Alors, continuez à essayer des choses, continuez à apprendre et continuez à repousser les limites de ce que vous pouvez faire avec des vis à billes et d'autres choses.
Liens et références
Roulements à billes et à rouleaux : théorie, conception et application
Manuel de conception mécanique : mesure, analyse et contrôle des systèmes dynamiques
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