Comment Choisir les Bons Roulements à Rouleaux Cylindriques ?

Comment Choisir les Bons Roulements à Rouleaux Cylindriques ?

Roulements à rouleaux cylindriques

Figure 1 : Roulements à rouleaux cylindriques

Les fabricants conçoivent des roulements pour "supporter" ou transporter 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 des besoins circulaires à forte charge. Des nervures guident ces éléments roulants cylindriques sur les bagues intérieure ou extérieure conçues pour se déplacer librement dans le sens axial, 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, ainsi que de leurs avantages et inconvénients, permet de sélectionner le roulement approprié pour chaque application.

Table des matières

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

Un roulement à rouleaux cylindriques est un roulement de type contact qui se distingue des autres roulements. Ils utilisent des pièces de roulement de forme cylindrique au lieu des billes que l'on trouve dans les roulements à billes. Comme les rouleaux cylindriques sont en contact linéaire avec les chemins de roulement, ils ont une capacité de charge circulaire supérieure à celle des roulements à billes.

Bien que les rouleaux soient de forme cylindrique, ils ne sont pas de véritables cylindres. Les rouleaux sont couronnés ou soulagés aux extrémités pour réduire les contraintes, ce qui entraîne une faible friction. La faible friction en fait un choix idéal pour les situations à grande vitesse. Les roulements à rouleaux cylindriques sont généralement lubrifiés à l'huile pour réduire la chaleur causée par les vitesses élevées.

Composants et matériaux

Cage et rouleaux de roulements à rouleaux cylindriques à deux rangs

Figure 2 : Cage et rouleaux de roulements à rouleaux cylindriques à deux rangs

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 de lubrification, selon le fabricant. Ils peuvent être réalisés avec une cage ou comme une pièce complète. Certains n'ont pas de nervures sur les deux anneaux, ce qui permet un mouvement axial des anneaux, qui peuvent être utilisés comme des roulements à extrémité libre.

L'acier pressé ou le laiton usiné sont les matériaux les plus courants pour former les cages de roulements à rouleaux cylindriques. Cependant, certains utilisent du polyamide moulé, qui permet un fonctionnement plus souple et plus silencieux des roulements. Lorsque cela est nécessaire, l'acier trempé à haute teneur en carbone ou l'acier cémenté à faible teneur en carbone améliore la résistance à la flexion et permet de supporter des charges de choc importantes.

Célibataire vs. Types à plusieurs rangs

Roulement à rouleaux cylindriques à deux rangées

Figure 3 : Roulement à rouleaux cylindriques à deux rangées

Bien que les roulements à rouleaux cylindriques à une rangée soient le type le plus courant, les rouleaux cylindriques existent également en version à plusieurs rangées.

  • Les rouleaux cylindriquesà une rangée sont populaires car 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 cylindriquesà double rangée résolvent souvent les problèmes de capacité de charge. Les roulements à deux rangées répartissent la charge sur une plus grande surface et gèrent les charges déstabilisantes ou les vibrations. En outre, un roulement à deux rangées prend moins de place dans le logement que deux roulements à une rangée placés dos à dos. Il optimise également le transfert de charge entre les deux rangées.
  • Les roulements à rouleaux cylindriquesà 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 les charges de manière uniforme. Les cages pour les rouleaux à plusieurs rangs utilisent généralement une cage à doigts en laiton usiné ou une cage à doigts en acier doux. Cependant, les plus grandes tailles utilisent une cage à picots 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
  • Haute rigidité
  • Peut supporter des charges axiales et radiales
  • Haute précision
  • Longue durée de vie
  • Disponible en configurations à une, deux ou plusieurs rangées pour s'adapter aux différentes exigences de charge
  • Réduction de la friction, de la température et de la consommation d'énergie

Disadvantages

  • Plus bruyant que les autres roulements
  • Coût plus élevé

Critères de sélection des roulements à rouleaux cylindriques

Il y a plusieurs critères à prendre en compte lors du choix 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 uniques de l'installation et du choix des matériaux. Lanorme DIN 635-1 décrit les dimensions et les symboles spécifiques des roulements à rouleaux sphériques à une rangée, tandis que la norme DIN 635-2 concerne les configurations à deux rangées.

Dimensions

Lors de la sélection de 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 avec des alésages de diamètre métrique.
  • Diamètre extérieur. Le diamètre extérieur est la largeur totale de la bague extérieure. Par ailleurs, les unités logées comprennent le boîtier, tandis que les unités à bride ne comprennent pas la bride.
  • Largeur totale. Largeur totale du roulement ou de l'ensemble de roulement, y compris le collier de verrouillage, le cas échéant.

Spécifications de fonctionnement

Le support de la charge axiale dans une direction (à une rangée) ou dans deux directions (à deux rangées), ainsi que les paramètres de chargement, doivent être pris en compte lors du choix du roulement correct, notamment :

  • 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 certaines 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 d'être plus tolérant au désalignement, mais nécessite plus d'espace radial.

Matériaux

Certaines applications requièrent un acier de qualité pour roulements à haute teneur en carbone soigneusement trempé, qui est plus durable que les roulements typiques en alliage ou en acier à faible teneur en carbone. En outre, la transformation des matériaux peut ajouter du carbone et des alliages aux aciers à faible teneur en carbone. Ce procédé permet d'obtenir une enveloppe résistante 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 capacité à s'adapter à des vitesses plus élevées, ainsi que d'autres avantages, font des roulements à rouleaux cylindriques une solution idéale pour une variété d'industries, notamment :

  • Pétrole et gaz
  • Boîtes de vitesses
  • Turbines éoliennes
  • Machines-outils
  • Moteurs électriques
  • Manutention des matériaux
  • Pompes
  • Aciéries

FAQs

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

Oui. La conception des rouleaux et de la surface permet aux roulements à rouleaux cylindriques de gérer des charges importantes avec de faibles niveaux de friction.

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

Un montage et une étanchéité incorrects, une défaillance du 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 procédures d'entretien dois-je 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 aident à prolonger la durée de vie du roulement en prévenant 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 roulements 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 important.

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