Les vis à billes et les vis trapézoïdales sont utilisées pour des applications différentes et ne sont souvent pas interchangeables. Chacune présente des avantages et des inconvénients. Si vous comparez vous‑même une conception à vis à billes et une vis trapézoïdale, la première chose que vous remarquerez est qu’elles sont conçues pour supporter les charges différemment. Les vis à billes déplacent une charge grâce à des roulements à billes à recirculation afin de maximiser l’efficacité et de minimiser la friction. Une vis trapézoïdale repose sur une faible friction entre les surfaces par rapport à la pression appliquée. Cela signifie qu’une vis trapézoïdale ne peut pas atteindre la même efficacité qu’une vis à billes. Elles fournissent également des vérins linéaires avec de meilleures performances ou des vitesses plus élevées, selon le modèle de conception choisi. Cet article se concentre sur une comparaison détaillée des deux types.
Vis à billes
Les vis à billes sont des actionneurs mécaniques linéaires qui créent un mouvement linéaire sans friction. Elles sont généralement choisies car elles offrent des vitesses plus élevées avec des cycles de service continus et peuvent supporter des charges plus importantes que les vis trapézoïdales. Bien qu’elles soient plus coûteuses, elles sont fiables et s’intègrent facilement à un projet.
Principes de base des vis à billes
Leurs arbres sont souvent fabriqués par roulage, ce qui donne une précision de l’ordre de quelques millièmes de pouce par pied.
Les actionneurs à vis à billes sont fabriqués soit en caoutchouc, soit en cuir, avec un cylindre assez volumineux pour permettre la recirculation des billes, ce qui provoque le mouvement. Ils possèdent des joints linéaires le long de la couture,
de longs chariots pour le mouvement, ainsi que diverses ouvertures de lubrification à des points facilement accessibles, en plus du mécanisme.
Avantages des vis à billes
Les vis à billes sont efficaces car, par leur construction, elles sacrifient beaucoup de couple. Elles sont flexibles et offrent une friction plus faible en raison de leur conception. Cela signifie qu’elles ne chauffent pas de la même manière qu’un vérin linéaire à vis trapézoïdale dans une situation similaire. Leur construction les rend également moins sujettes aux pannes et à la maintenance.
Inconvénients des vis à billes
Le principal inconvénient des vis à billes est la complexité de leur conception. Cela rend les remplacements ou le dépannage plus difficiles. Elles nécessitent une surface de roulement de précision trempée et des mécanismes de recirculation des billes. Les vis à billes ne sont pas non plus capables d’autorégulation. Les vérins à vis linéaires dans lesquels elles sont intégrées nécessitent donc l’ajout de freins séparés. Ces mécanismes de freinage sont nécessaires pour empêcher le rétro‑entraînement (backdrive), ce qui serait néfaste pour les vis. Les applications et équipements verticaux peuvent également être difficiles pour les actionneurs à vis à billes.
En outre, ces types de vis sont incroyablement bruyants, ce qui limite leurs applications et usages. Elles sont cependant très volumineuses, ce qui les cantonne aux applications disposant de beaucoup d’espace. Un vérin linéaire à vis utilisant des vis à billes nécessitera une lubrification plus fréquente que d’autres types de vis et, comme indiqué plus haut, elles sont plus coûteuses que les vis trapézoïdales.
Vis trapézoïdales
Les actionneurs à vis trapézoïdales sont principalement utilisés lorsqu’une industrie a besoin d’une solution économique. Ils sont silencieux, flexibles, résistants à la corrosion et disposent de certaines capacités d’auto‑verrouillage. L’inconvénient est qu’ils ne sont pas aussi rapides et ne peuvent pas supporter les mêmes charges que les vis à billes. Les vis trapézoïdales servent de liaisons entre différentes parties d’un mécanisme et sont utilisées pour créer un mouvement linéaire à partir d’un mouvement rotationnel. Les filetages de vis eux‑mêmes se divisent en deux parties, mâle et femelle. La séparation et l’accouplement de ces deux parties génèrent beaucoup de friction dans l’équipement.
Principes de base des vis trapézoïdales
Un actionneur à vis trapézoïdale a une forme compacte avec un écrou rotatif à l’intérieur d’un cylindre. Le moteur d’un entraînement à vis linéaire est confiné dans le cylindre, c’est l’écrou qui se déplace. Ces actionneurs électriques à vis sont autobloquants et comportent un nombre minimal de pièces mobiles. Enfin, ils intègrent parfois des demi‑écrous qui peuvent désengager l’écrou si nécessaire.
L’un des types de vis trapézoïdales populaires est la vis Acme. Ces vis présentent un angle de filetage de vingt-neuf-
degrés, ce qui est plus simple à réaliser qu’un filetage carré. Bien que la friction accrue d’un filetage triangulaire le rende moins efficace qu’un filetage carré, ces filetages sont également beaucoup plus résistants. Par conséquent, les vérins linéaires à vis Acme peuvent offrir une meilleure capacité de support de charge.
Avantages des vis trapézoïdales
Ces vis sont moins coûteuses, et les actionneurs à vis Acme, qui sont autobloquants, ne nécessitent pas l’installation d’un système de freinage séparé. Ils sont également plus efficaces pour les applications et équipements verticaux.
Inconvénients des vis trapézoïdales
Les vis trapézoïdales doivent être remplacées beaucoup plus fréquemment que les autres vis. Elles sont également inefficaces en raison de leur mode de construction. Cela est dû au besoin d’un moteur plus grand et au couple présent dû au manque de flexibilité des vis. En outre, leur conception produit davantage de friction en fonctionnement et donc plus de chaleur. Elles ne sont pas capables non plus de gérer un débit élevé, des vitesses plus élevées ou des temps de cycle plus longs.
Conclusion
Cet article visait à présenter les différences et similitudes entre les vis trapézoïdales et les vis à billes, et à déterminer si l’une ou l’autre était préférable. Nous utilisons des vis trapézoïdales dans des actionneurs à filetage Acme, mais les vis à billes ont leur place dans de nombreuses applications et processus. Les vis trapézoïdales sont moins coûteuses que les vis à billes, mais la question du type de vis à utiliser est bien plus complexe que la seule question du coût. Chacune possède des avantages pour des usages particuliers, ce qui signifie qu’il revient parfois à l’utilisateur de regarder au‑delà du coût et de choisir ce qui sera le plus approprié.