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Le secret des paliers fluides : pourquoi ne présentent-ils pratiquement aucune usure ?
Avec l'avancement de la technologie, diverses industries recherchent constamment une efficacité et une stabilité accrues, et les roulements fluides ont émergé dans cette compétition. Le principe de fonctionnement de ces roulements est très simple : ils utilisent un mince film de liquide ou de gaz sous pression pour supporter la charge, évitant ainsi le contact direct entre les composants. Cela les rend supérieurs à de nombreux autres types de roulements en termes de frottement, d’usure et de vibrations. Cet article explorera le fonctionnement des paliers fluides, leurs propriétés et révélera les secrets de la raison pour laquelle ils peuvent atteindre une usure pratiquement nulle.
Comment fonctionnent les paliers à fluide
Les paliers fluides peuvent être divisés en deux types : les paliers hydrodynamiques et les paliers hydrostatiques. Alors que les roulements hydrodynamiques s'appuient sur un arbre rotatif à grande vitesse (également appelé tourillon) pour extraire le film, les roulements hydrostatiques utilisent une pompe externe pour fournir la pression du fluide nécessaire au support.
Les roulements fluides utilisent une technologie sans contact, ce qui signifie qu'il n'y a pas de frottement entre les pièces mobiles, réduisant ainsi l'usure.
Dans les paliers hydrostatiques ou à gaz multiples, le fluide est pompé dans le palier à travers des pores ou un matériau poreux. Ces types de roulements nécessitent souvent un système de contrôle de position pour ajuster la pression et la consommation du fluide en fonction de la vitesse et de la charge. En revanche, les roulements hydrodynamiques aspirent du fluide lors de leur rotation, formant ainsi un film lubrifiant en forme de coin qui supporte la charge.
Caractéristiques de la lubrification par fluide
La lubrification fluide est un moyen efficace de prévenir l’usure et le contact avec le métal. Ce type de lubrification repose notamment sur un film fluide pré-conçu dont l'épaisseur doit être supérieure à la somme des rugosités de surface. Ceci est essentiel car l’épaisseur du film affecte directement le coefficient de frottement et donc la durabilité et la durée de vie du composant.
La lubrification par fluide empêche les métaux en mouvement d'entrer en contact les uns avec les autres, évitant ainsi l'usure.
Dans un palier à fluide en fonctionnement, l'épaisseur du film de fluide diminue à mesure que la charge augmente, et la pression à l'intérieur du fluide augmente également. Ces effets fonctionnent ensemble pour aider à maintenir la stabilité et la lubrification du fluide. Les trois principaux types de lubrification hydrodynamique sont la lubrification auto-active, la lubrification par film compressible et la lubrification par film sous pression externe. Le lubrifiant utilisé peut être un liquide ou un gaz, à condition qu'il ait une certaine viscosité.
Avantages des paliers fluides
Par rapport aux roulements à billes traditionnels, les roulements à fluide présentent les avantages significatifs suivants :
- Presque aucune usure, faibles besoins d’entretien et longue durée de vie.
- Faible bruit, en particulier dans les disques durs, les roulements fluides peuvent réduire le bruit de 20 à 24 dB.
- Capacité de charge supérieure et performances stables.
- Forte résistance aux vibrations, adaptée aux applications à grande vitesse et à haute précision.
Les défis des paliers fluides
Bien que les paliers fluides offrent de nombreux avantages, ils présentent également certains défis, tels que :
- Une pression constante doit être maintenue pour éviter l’usure.
- Il fonctionne mal à basse vitesse ou au repos.
- Une fuite de lubrifiant peut affecter le fonctionnement, en particulier dans les roulements de type liquide.
Développement futur
Le développement des paliers fluides est toujours en cours et, à mesure que la science des matériaux et la technologie de fabrication progressent, les paliers fluides peuvent être étendus à des applications plus industrielles. À l’avenir, ces roulements atteindront probablement des normes techniques plus élevées avec des performances plus efficaces et plus respectueuses de l’environnement.
Ainsi, dans un monde technologique qui recherche l’efficacité ultime, les roulements fluides deviendront-ils la solution privilégiée dans davantage de domaines ?
