Comment choisir les bons roulements à rouleaux cylindriques ?

Les fabricants conçoivent les roulements pour qu'ils "supportent" ou portent une charge tout en limitant le mouvement et en réduisant le frottement entre les pièces mobiles. Les roulements à rouleaux cylindriques sont un type de roulement conçu pour les charges élevées et les besoins circulaires. Des nervures guident ces éléments roulants cylindriques sur les bagues intérieures ou extérieures conçues pour se déplacer librement dans la direction axiale, ce qui rend ce roulement idéal pour les applications avec dilatation thermique sur l'arbre, comme un moteur électrique.

Une meilleure compréhension des roulements à rouleaux cylindriques, de leurs fonctions, de leurs avantages et de leurs inconvénients permet de sélectionner le roulement approprié pour chaque application.

Table des matières

• Qu'est-ce qu'un roulement à rouleaux cylindriques ?
• Composants et matériaux
• Pourquoi utiliser des roulements à rouleaux cylindriques ?
• Applications des roulements à rouleaux cylindriques
• FAQ

Qu'est-ce qu'un roulement à rouleaux cylindriques ?

Un roulement à rouleaux cylindriques est un roulement à contact différent des autres roulements. Ils utilisent des pièces de roulement en forme de cylindre au lieu des billes que l'on trouve dans les roulements à billes. Les rouleaux cylindriques étant en contact linéaire avec les chemins de roulement, leur capacité de charge circulaire est supérieure à celle des roulements à billes.

Bien que les rouleaux soient de forme cylindrique, ce ne sont pas de véritables cylindres. Les rouleaux sont couronnés ou soulagés en bout pour réduire les contraintes, ce qui se traduit par un faible frottement. Le faible frottement en fait un choix idéal pour les situations à grande vitesse. Les roulements à rouleaux cylindriques sont généralement lubrifiés avec de l'huile pour réduire la chaleur causée par les vitesses élevées.

Composants et matériaux

Les roulements à rouleaux cylindriques sont des roulements à rouleaux de type radial. Cette catégorie de roulements à rouleaux comprend les roulements à rouleaux coniques, sphériques et à aiguilles. Tous les roulements à rouleaux cylindriques ont quatre composants essentiels : une bague intérieure, une bague extérieure, des rouleaux et une cage. Les bagues de roulement et les rouleaux supportent la charge, et la cage (figure 2) maintient les rouleaux en place.

Les roulements à rouleaux cylindriques varient en termes de jeu et d'options de lubrification, en fonction du fabricant. Ils peuvent être fabriqués avec une cage ou en tant que pièce complète. Certains n'ont pas de nervures sur les deux bagues, ce qui permet un mouvement axial des bagues, qui peuvent être utilisées comme paliers libres.

L'acier embouti ou le laiton usiné sont les matériaux les plus courants pour former les cages de roulements à rouleaux cylindriques. Toutefois, certains utilisent du polyamide moulé, qui permet d'obtenir des roulements plus souples et plus silencieux. Si nécessaire, l'acier trempé à haute teneur en carbone ou l'acier carburé à basse teneur en carbone améliore la fatigue due à la flexion et permet de supporter des chocs importants.

Célibataire vs. Types à plusieurs rangées

Bien que les roulements à rouleaux cylindriques à une rangée soient les plus courants, il existe également des roulements à rouleaux cylindriques à plusieurs rangées.

• Les rouleaux cylindriques à une rangée sont populaires parce qu'ils sont séparables, ce qui facilite leur montage et leur démontage. Cependant, ils ne supportent pas les charges radiales lourdes ou surdimensionnées car ils ne permettent que des charges axiales dans une seule direction.
• Les roulements à rouleaux cylindriques à deux rangées permettent souvent de résoudre les problèmes de capacité de charge. Les roulements à double rangée répartissent la charge sur une plus grande surface et supportent les charges déstabilisantes ou les vibrations. En outre, un roulement à deux rangées occupe moins d'espace à l'intérieur du palier que deux roulements à une rangée placés l'un derrière l'autre. Il optimise également le transfert de charge entre les deux rangées.
• Les roulements à rouleaux cylindriques à plusieurs rangées, ou à quatre rangées, sont souvent utilisés comme roulements à collet. Les quatre rangées de rouleaux permettent de supporter des charges radiales plus importantes. Les tolérances diamétrales serrées sur les rouleaux profilés permettent aux roulements de répartir uniformément les charges. Les cages des rouleaux à plusieurs rangées utilisent généralement une cage à doigts en laiton usiné ou une cage à doigts en acier doux. Cependant, les tailles plus importantes utilisent une cage en acier avec des rouleaux creux.

Pourquoi utiliser des roulements à rouleaux cylindriques ?

Avec les roulements à rouleaux cylindriques, la charge extérieure est continuellement redistribuée entre les rouleaux. Moins de la moitié du nombre total de rouleaux supporte la charge de l'application lorsque la bague intérieure tourne. La répartition du poids est supérieure à la capacité de charge des roulements à billes. Il contribue à la durée de vie du roulement.

Avantages

• Capable de supporter des charges radiales plus élevées que les autres roulements à rouleaux ou à billes
• Peut supporter des vitesses élevées
• Grande rigidité
• Peut supporter des charges axiales et radiales
• Haute précision
• Longue durée de vie
• Disponible en configuration simple, double ou à plusieurs rangées pour répondre à diverses exigences de charge.
• Réduction du frottement, de la température et de la consommation d'énergie

Disadvantages

• Plus bruyants que les autres roulements
• Coût plus élevé

Critères de sélection des roulements à rouleaux cylindriques

Plusieurs critères doivent être pris en compte lors de la sélection des roulements à rouleaux cylindriques. Par exemple, il faut tenir compte des dimensions, de la vitesse de fonctionnement et des spécifications de charge, des caractéristiques d'installation uniques et du choix des matériaux. La norme DIN 635-1 définit des dimensions et des symboles spécifiques pour les roulements à rotule sur une rangée de rouleaux, tandis que la norme DIN 635-2 concerne les configurations à deux rangées de rouleaux.

Dimensions

Lors de la sélection des roulements pour une application spécifique, il faut tenir compte de trois dimensions, à savoir

• Alésage. L'industrie du roulement dispose d'un système de numérotation standard pour les roulements radiaux dont les alésages ont un diamètre métrique.
• Diamètre extérieur. Le diamètre extérieur est la largeur totale de la bague extérieure. En outre, les unités logées comprennent le logement, tandis que les unités à bride excluent la bride.
• Largeur totale. Largeur totale du palier ou de l'ensemble de paliers, y compris le collier de blocage, le cas échéant.

Spécifications de fonctionnement

La charge axiale supportée dans une direction (à une rangée) ou dans deux directions (à deux rangées), ainsi que les paramètres de charge, doivent être pris en compte lors de la sélection du roulement adéquat :

• Vitesse nominale
• Charge statique axiale ou de poussée
• Charge radiale statique
• Charge axiale ou de poussée dynamique
• Charge radiale dynamique

Caractéristiques uniques

Une application peut également nécessiter des caractéristiques uniques. Dans certains cas, les roulements sont bridés à des fins de montage ou de positionnement. Un diamètre extérieur sphérique a une plus grande capacité de charge et permet à un roulement de mieux tolérer les défauts d'alignement, mais nécessite plus d'espace radial.

Matériaux

Certaines applications requièrent un acier à haute teneur en carbone de qualité pour les roulements, qui est plus durable que les roulements en alliage ou en acier à faible teneur en carbone. En outre, la transformation des matériaux peut ajouter du carbone et des alliages aux nuances d'acier à faible teneur en carbone. Ce procédé permet d'obtenir un boîtier résistant à la fatigue et un noyau rigide et malléable, améliorant ainsi la résistance à la flexion pour supporter de lourdes charges de choc.

Applications où les roulements à rouleaux cylindriques sont utilisés

Leur plus grande capacité de charge radiale et leur aptitude à supporter des vitesses plus élevées, ainsi que d'autres avantages, font des roulements à rouleaux cylindriques une solution idéale pour un grand nombre d'industries, notamment :

• Pétrole et gaz
• Boîtes de vitesses
• Éoliennes
• Machine-outil
• Moteurs électriques
• Manutention des matériaux
• Pompes
• Aciéries

FAQ

Les roulements à rouleaux cylindriques ont-ils un faible coefficient de frottement ?

Oui. La conception des rouleaux et de la surface permet aux roulements à rouleaux cylindriques de supporter de lourdes charges avec de faibles niveaux de frottement.

Quelles sont les causes de défaillance des roulements à rouleaux cylindriques ?

Un montage et une étanchéité inadéquats, un manque de lubrifiant et la présence de débris et de contaminants sont les raisons les plus courantes de la défaillance des roulements. En outre, une charge excessive peut entraîner une surchauffe et une défaillance.

Quelles sont les procédures d'entretien à suivre ?

Les roulements à rouleaux cylindriques, comme tous les roulements, sont soumis à la rouille, aux piqûres, aux rayures et aux copeaux. Les roulements traités avec un revêtement de surface contribuent à prolonger la durée de vie du roulement en évitant ces cas.

Quel type de traitement de surface dois-je utiliser sur un roulement à rouleaux cylindriques ?

Les revêtements de zinc-nickel, de zinc et de phosphate protègent contre la rouille, les piqûres, les rayures et l'écaillage.

Quelle est la différence entre les roulements à aiguilles et les roulements à rouleaux cylindriques ?

Le rapport longueur/diamètre des rouleaux à aiguilles est supérieur à quatre. En revanche, la longueur des rouleaux d'un roulement à rouleaux cylindriques est plus courte pour un diamètre plus grand.