4 Welded Plate Type Round Bearings U-Joint - Applications & Selection Guide

La plupart des défaillances des joints universels ne s'annoncent pas à l'avance. Un jour, la transmission chauffe, le lendemain, vous entendez un clic lorsque la charge s'inverse, et au moment où l'arbre est sur le banc, le chapeau de palier est déjà rayé. Si la croix sort d'une transmission de prise de force et montre quatre cuvettes de roulement rondes scellées par des plaques d'acier soudées à l'étrier, vous regardez un joint en U à roulements ronds de type 4 plaques soudées. Il s'agit d'une conception courante mais souvent mal comprise, et savoir en quoi elle diffère des roulements à circlips, à piquets ou à ailettes vous aidera à commander la bonne croix du premier coup.

Que signifie le nom ?

Un joint universel est construit autour d'un corps en acier allié en forme de croix avec quatre tourillons. Chaque tourillon tourne à l'intérieur d'une cuvette de roulement cylindrique et chaque cuvette est placée dans la chape à l'extrémité de l'arbre de transmission. Le nom « 4 roulements ronds à plaques soudées » décrit les quatre coupelles en une seule phrase compacte : ce sont des coupelles rondes simples, et chaque coupelle est fermée par une plaque d'acier plate qui est soudée à l'arcade.

Les plaques soudées verrouillent les coupelles en position de manière permanente. Il n'y a pas d'anneaux d'arrêt, pas de circlips et pas de sangles de retenue pour boulons en U. Il s'agit d'une différence significative par rapport à un joint en U de camion conventionnel, où le capuchon est maintenu par un anneau d'arrêt dans une rainure ou par une lèvre en matériau de joug.

Pour une pièce prête à poser avec les quatre capuchons dans ce format de plaque soudée, un 4 roulements ronds à plaques soudées, joint en U est la correspondance la plus directe et est largement utilisée sur les arbres de prise de force agricoles.

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Comment il se compare avec d'autres configurations de roulements

La conception en plaques soudées est l'une des nombreuses façons de retenir un chapeau de palier à joint en U. Chaque méthode a été développée pour un contexte de production et de service spécifique. Le tableau ci-dessous présente les principales différences.

Pour une application de prise de force agricole, la conception à plaques soudées est attrayante car elle ne repose pas sur la précision d'un outil de jalonnage ou sur la position d'une rainure de circlip. La soudure remplace toutes ces pièces par une connexion directe en acier. Le compromis est que le joint est effectivement permanent ; vous ne pouvez pas simplement extraire un capuchon soudé avec un extracteur standard.

Certaines transmissions utilisent une configuration mixte, avec une plaque soudée à une extrémité et un capuchon embouti conventionnel à l'autre. Dans cette situation, le remplacement correct est un Joint en U avec 2 plaques soudées et 2 roulements ronds lisses , pas une croix entièrement soudée.

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Où ce joint en U est-il le plus souvent utilisé ?

Le joint de roulement rond à plaques soudées se trouve le plus souvent dans les arbres de prise de force et les transmissions agricoles. Un arbre de prise de force doit transmettre le couple du tracteur à une tondeuse, une presse à balles, une tarière ou une pompe tandis que l'angle de l'arbre change à mesure que l'outil se déplace sur un sol inégal. Cette combinaison de couple élevé et d'angle changeant crée des charges cycliques sur les chapeaux de palier. Une plaque soudée répartit la charge sur une large zone de contact et ne laisse aucune place au capuchon pour se desserrer avec le temps.

Si vous souhaitez voir comment ce style de roulement s'intègre dans l'image plus large de la transmission, parcourez le Pages de la série PTO pour les équipements et formats d'accessoires utilisés sur les tracteurs et les outils. Le même joint apparaît également dans les arbres de transmission industriels et dans certaines conceptions d'arbres de transmission de camions lourds où le fabricant souhaite un assemblage permanent et sans entretien.

Les croix en plaques soudées appartiennent également au groupe plus large Famille de joints universels pour machines agricoles , où la priorité est un transfert de couple fiable dans des conditions de travail poussiéreuses, humides et à forte charge.

Pourquoi choisir une conception en plaques soudées ?

Les deux principales raisons de choisir un roulement rond à plaques soudées sont la longévité et la résistance. Un capuchon soudé ne peut pas progressivement sortir de l'étrier car la plaque est fusionnée au métal de l'étrier. Cela élimine le mode de défaillance le plus courant des capuchons retenus, à savoir un desserrage progressif suivi d'une rotation du capuchon et d'un endommagement de la surface du tourillon.

La coupelle ronde simple accueille également un ensemble complet de rouleaux à aiguilles autour du tourillon. Contrairement à un capuchon rainuré, qui doit être positionné de manière à ce qu'un circlip s'aligne avec une rainure correspondante, la coupelle ronde repose uniformément dans son alésage et répartit la charge sur toute la circonférence. Cela améliore à la fois la capacité de charge et la durée de vie en fatigue.

Il existe également un avantage en matière de production. Le soudage d'une plaque sur un étrier est plus rapide et plus facile à contrôler que le jalonnement de quatre capuchons séparés, en particulier sur une ligne d'arbre de prise de force à grand volume. C'est pourquoi cette configuration a tendance à apparaître sur des arbres assemblés une seule fois et censés fonctionner pendant une longue durée de vie sans démontage.

Comment mesurer un joint en U en plaque soudée avant de commander

La mesure d'un joint en U en plaque soudée suit la même logique de base que n'importe quelle croix, avec une étape supplémentaire : la plaque recouvre l'arrière du capuchon, de sorte que la largeur totale inclut l'épaisseur de la plaque. Les trois dimensions critiques sont les suivantes.

• Diamètre du chapeau de roulement : le diamètre extérieur de la coupelle ronde qui s'insère dans l'alésage de l'arcade.
• À travers la croix : la distance entre le centre d'un capuchon et le centre du capuchon opposé, mesurée dans les deux sens.
• Largeur hors tout : la distance entre la face extérieure d’une plaque et la face extérieure de la plaque opposée, y compris les deux plaques.

Si l'arbre est toujours sur la machine, prenez ces mesures avec un pied à coulisse avant de couper les soudures. Faites également attention à l'alésage du joug. Un alésage usé ou ovale ne maintiendra pas correctement une nouvelle croix, et aucune soudure ne corrigera ce désalignement. Lorsque vous contactez un fournisseur, le diamètre du capuchon, la dimension transversale et la largeur hors tout sont normalement suffisants pour identifier la croix exacte.

Considérations relatives aux matériaux et à la qualité

Toutes les croix en plaques soudées ne sont pas fabriquées selon les mêmes normes. Commencez par la croix elle-même : l'acier allié doit être durci et meulé sur les surfaces des tourillons afin que les rouleaux à aiguilles reposent sur une surface lisse et durable. Une croix souple s'usera rapidement même si les chapeaux de palier sont parfaitement soudés.

Vérifiez la qualité du soudage des plaques. Une soudure faible ou partielle se fissurera sous les pulsations de couple et, une fois la plaque brisée, le chapeau de palier sera poussé hors de l'arcade. Recherchez des cordons de soudure uniformes et un contact propre entre la plaque et l'arcade. Côté lubrification, vérifiez que le canal de graisse traversant la croix est propre et que la graisse peut atteindre les quatre roulements. De nombreuses croix en plaques soudées portent un numéro d'identification estampé sur une face du tourillon ; enregistrez ce numéro avant l’installation afin de pouvoir le référencer ultérieurement.

Notes de remplacement et d'entretien

Le joint de plaque soudé étant permanent, le remplacement commence par la coupe des soudures. Utilisez une meuleuse d'angle pour couper la soudure de la plaque sur chaque capuchon, puis appuyez sur le capuchon pour le sortir de l'arcade. Nettoyez soigneusement les alésages de l'étrier et inspectez-les pour déceler toute ovalité ou éclaboussures de soudure. Une fois la nouvelle croix installée, remplissez le joint de graisse et faites-le tourner sur tout l'angle de travail jusqu'à ce que de la graisse fraîche apparaisse sur les quatre sièges de roulement. Faites-le avant de monter l'arbre sur l'outil, et non après l'installation.

Lorsque vous comparez les alternatives, n'oubliez pas qu'un joint à plaques soudées n'est pas destiné à être réparé sur le terrain. Si votre application nécessite un entretien régulier de la transmission, un circlip ou une croix à roulement d'aile peut être un choix plus pratique. Si vous souhaitez une connexion permanente et à haute résistance pour une prise de force ou un arbre industriel, cette conception est celle qui répond à cette exigence.

Ce type de joint de cardan n'est pas la partie la plus visible d'une transmission, mais c'est celle qui transfère chaque Newton-mètre de couple entre le tracteur et l'outil. Sélectionnez le bon diamètre de roulement, vérifiez la largeur transversale et hors tout, et vérifiez la qualité de la soudure avant l'installation. Faites cela et le joint fonctionnera silencieusement pendant des milliers d'heures, ce qui est exactement ce que devrait faire un composant de transmission.