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Roulements à capteurs : des composants de base intelligents dans le domaine industriel

Dans les secteurs industriels actuels qui évoluent rapidement, tels que l'automobile, le rail, l'énergie éolienne et l'automatisation industrielle, la précision des capacités de détection et la stabilité mécanique sont d'une importance capitale. Les paliers-capteurs ont été développés spécifiquement pour répondre à ces exigences. Contrairement aux roulements traditionnels, les roulements capteurs intègrent les performances mécaniques à une technologie de détection intelligente, permettant une surveillance précise de la vitesse, de la position, de la température ou des vibrations dans les systèmes rotatifs. Cela permet aux fabricants de réduire la complexité des systèmes, d'améliorer les performances et de collecter en temps réel des données critiques sur les machines.

Les roulements de capteurs sont des composants multifonctionnels qui intègrent la précision roulements avec capteurs intégrés pour mesurer des paramètres tels que la vitesse de rotation, la direction, la position ou la température. En réduisant le besoin de composants externes, les capteurs Les roulements à billes améliorent l'intelligence du système et sont largement utilisés dans les applications tels que les systèmes de freinage antiblocage pour automobiles, les éoliennes, les équipements ferroviaires et les machines industrielles.

Dans ce guide, nous nous pencherons sur les aspects suivants principes de fonctionnementNYZ est un fournisseur de confiance pour les acheteurs internationaux.

Qu'est-ce qu'un palier de capteur ?

Les paliers-capteurs sont des paliers mécaniques intégrés à des capteurs. Ces capteurs peuvent mesurer des paramètres physiques tels que la vitesse, l'angle, le couple ou la température et transmettre des données en temps réel au système de contrôle. En fonction de l'application, différents types de capteurs peuvent être utilisés à l'intérieur du roulement :

Capteurs à effet Hall : mesurent la vitesse et la direction en détectant les champs magnétiques.

Capteurs optiques : Déterminent la position ou la rotation à l'aide de la lumière et de réflecteurs.

Détecteurs inductifs : Détectent les mouvements en liaison avec des cibles métalliques.

Capteurs de température (par exemple, thermistances Pt100) : Surveillance de la température des roulements.

Chaque unité de support de capteur comprend généralement un module de capteur, une unité de conditionnement du signal et une interface de transmission du signal (avec ou sans fil).

Les capteurs étant directement intégrés dans le roulement, cette conception permet de gagner de la place, de réduire le temps d'installation et de simplifier la maintenance du système.

Comment les capteurs travail des roulements?

La structure typique d'un roulement de capteur comprend une bague intérieure, une bague extérieure, des éléments roulants (tels que billes ou rouleaux), un module de détection, un anneau magnétique (encodeur) et un circuit de traitement des signaux. Son principe de fonctionnement standard implique principalement deux fonctions essentielles :

Détection de la vitesse et de la direction

Un anneau magnétisé est installé sur le composant rotatif du roulement (comme l'arbre). Lorsque l'arbre tourne, la puce du capteur détecte les variations du champ magnétique par effet Hall et convertit ces variations en impulsions électriques, indiquant ainsi la vitesse et le sens de rotation. Les signaux électriques sont ensuite transmis à l'unité de contrôle électronique (ECU) ou au système de surveillance industrielle pour un retour d'information en temps réel et un ajustement du système.

Contrôle de la température

Des capteurs de température de haute précision, tels que des thermistances Pt100, sont intégrés dans le roulement. Lorsque le le roulement génère de la chaleur en cas de fortes chargesLes capteurs surveillent en permanence la température et transmettent les données au système de surveillance afin de déclencher des alarmes de surchauffe ou d'activer les systèmes de refroidissement.

Grâce à cette conception, les paliers-capteurs fournissent non seulement un support rotatif de haute performance, mais dotent également les systèmes mécaniques de capacités de détection, ce qui en fait un élément clé dans la transition vers la fabrication intelligente.

Quels sont les domaines d'application des roulements de capteurs?

Capteur les roulements ont des applications très répandues dans diverses industriesLes scénarios d'application les plus courants sont les suivants

Industrie automobile

Système de freinage antiblocage (ABS) : Des capteurs de vitesse de roue intégrés dans les roulements de moyeu permettent d'éviter le blocage des roues lors du freinage.

Direction assistée électrique (EPS) : Des capteurs de couple et d'angle améliorent le contrôle de la direction.

Véhicules électriques (EV) : Surveiller la vitesse du rotor et la charge pour optimiser les performances du moteur.

Éoliennes

Les roulements capteurs surveillent la température et les vibrations des arbres principaux ou des boîtes de vitesse des turbines, ce qui permet de détecter rapidement des problèmes tels que l'usure, la surchauffe ou le déséquilibre, réduisant ainsi les temps d'arrêt et améliorant l'efficacité opérationnelle et la disponibilité des parcs éoliens.

Chemins de fer

Dans les véhicules ferroviaires, les roulements capteurs sont utilisés pour la détection de la vitesse des roues, la surveillance de la température des essieux et les systèmes d'alerte basés sur l'état. Ils aident les équipes de maintenance à prévoir les défaillances, à prolonger les intervalles de maintenance et à garantir la sécurité opérationnelle.

Automatisation industrielle

Les bras robotisés et les machines-outils à commande numérique font appel à des paliers capteurs pour le contrôle précis des angles et des mouvements, avec des applications telles que les boîtes de vitesses, les arbres d'entraînement et les rouleaux de convoyeurs.

Quels sont les avantages des roulements de capteurs ?

Par rapport aux systèmes traditionnels qui nécessitent des capteurs séparés, les paliers à capteurs offrent de nombreux avantages, notamment

Conception compacte

En intégrant les capteurs aux roulements, le système devient plus petit et plus léger. Aucun espace supplémentaire n'est nécessaire pour le câblage ou l'installation de capteurs externes, ce qui en fait un système idéal pour les systèmes à espace limité tels que les véhicules électriques et les robots.

Temps d'installation réduit

Les unités pré-assemblées simplifient l'intégration du système, en réduisant le besoin de câblage et de supports de montage, en raccourcissant considérablement le temps d'installation et de maintenance, et en améliorant l'efficacité globale.

Contrôle en temps réel

Les paliers-capteurs surveillent en permanence et en temps réel les données relatives aux paramètres critiques tels que la vitesse, la direction, la température ou les vibrations de l'arbre, ce qui permet de détecter rapidement les anomalies et de prévenir les pannes d'équipement et les risques pour la sécurité.

Améliorer l'automatisation et l'intelligence

Lorsqu'ils sont intégrés à des unités de contrôle électronique ou à des systèmes de contrôle industriel, les roulements capteurs peuvent faire partie d'un système de contrôle en boucle fermée, ce qui permet une gestion plus précise de l'équipement.

Intégration de systèmes multifonctionnels et rentabilité

Les paliers-capteurs peuvent être facilement intégrés aux automates programmables industriels (PLC), aux unités de contrôle électronique automobile et aux systèmes de surveillance sans fil (via le bus CAN, Bluetooth, etc.), ce qui offre un excellent rapport coût-efficacité.