Guide des roulements à contact angulaire

Guide de roulement à contact oblique

roulement à contact oblique simpleroulement à contact oblique double

Figure 1: Roulement à billes angulaire simple (gauche) et roulement à billes angulaire double (droite)

Les roulements à contact oblique ont des chemins de roulement intérieurs et extérieurs légèrement décalés l'un de l'autre, ce qui entraîne le montage des billes à un angle. En raison de ce décalage, ils conviennent à une utilisation avec des charges radiales et axiales. Le principal avantage de la disposition des roulements dans un placement angulaire est que la capacité de charge axiale augmente à mesure que l'angle des billes de roulement augmente. Ce placement angulaire augmente également la durée de vie du roulement.

Les applications rotatives utilisent des roulements pour réduire la friction et augmenter l'efficacité de la machine même sous de lourdes charges. Les roulements à contact oblique offrent des vitesses opérationnelles plus élevées et une meilleure endurance. Ils peuvent être utilisés dans des situations où une haute précision, des vitesses élevées, des charges radiales et axiales sont présentes ; comme dans les boîtes de vitesses, les pompes et les applications de machines-outils.

Table des matières

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Composants et terminologie des roulements à billes à contact oblique

Voici une liste de termes techniques liés aux roulements à billes à contact oblique à connaître :

  • Bague intérieure: La bague intérieure est la bague intérieure du roulement. C'est la partie qui s'adapte directement sur l'arbre.
  • Anneau extérieur : La bague extérieure forme l'extérieur du roulement. Comme il ne bouge normalement pas comme la bague intérieure, sa tâche principale est de contenir et de protéger les composants internes.
  • Pistes : Le chemin de roulement intérieur et extérieur est la section extérieure de la bague intérieure et la section intérieure de la bague extérieure, consistant généralement en un chemin rainuré pour faciliter le mouvement des billes.
  • Des balles: Les billes tournent le long du chemin de roulement pour réduire la friction de mouvement dans le roulement.
  • Cage: La cage est un séparateur dans le chemin de roulement, aidant à maintenir les balles uniformément espacées.
  • Complément complet : Un roulement à complément complet n'a pas de cage, mais l'espace ouvert est entièrement occupé par des billes de roulement.
  • Charge radiale : La charge radiale mesure la force perpendiculaire maximale qu'un roulement peut supporter. Cette force entraîne des mouvements de rotation.
  • Charge axiale : La charge axiale mesure la force maximale appliquée sur la même ligne que l'arbre. Il provoque des mouvements tournants.
  • Précharge des roulements : Une précharge est une charge axiale non appliquée appliquée au roulement pour établir une capacité de charge optimale, réduire le glissement et augmenter la précision de fonctionnement.
  • Angle de contact nominal : L'angle de contact est l'inclinaison entre l'intersection des billes et le chemin de roulement le long du plan radial. Les roulements à billes à contact oblique ont une légère inclinaison comprise entre 15 et 25 degrés en fonction des exigences de charge axiale. Les angles de contact peuvent être ajustés pour s'adapter à n'importe quelle charge axiale.
  • Lubrification: Les roulements sont constitués de rouleaux et de bagues de roulement. Pendant le fonctionnement, les rouleaux glissent à l'intérieur des anneaux. Cela en fait la source de friction et le point où la défaillance se produit généralement. En appliquant du lubrifiant pour roulement entre ces surfaces, la chaleur générée par le frottement est réduite, assurant une durée de vie plus longue du roulement. Pour en savoir plus, consultez notre article sur la lubrification des roulements.
  • Roulements scellés : Les roulements peuvent être entièrement ouverts, partiellement fermés ou entièrement fermés. Les roulements entièrement ouverts sont moins protégés contre les éléments, mais offrent un accès facile pour la lubrification et l'entretien. Les roulements partiellement fermés ont un dispositif de retenue qui protège les billes de roulement contre les dommages. Les roulements entièrement fermés sont entièrement protégés contre les éléments, cependant, ils ne sont pas faciles à entretenir et devront être remplacés plutôt que réparés s'ils atteignent la fin de leur cycle.

Comment fonctionnent les roulements à contact oblique

Le roulement à contact oblique a un chemin de roulement intérieur et extérieur et un ensemble de billes roulant entre les chemins. L'axe du roulement forme un angle au point de contact entre les billes et le chemin de roulement. Les anneaux intérieur et extérieur sont asymétriques, avec une paroi plus épaisse que l'autre comme le montre la figure 2. Le roulement à billes à contact oblique peut supporter une combinaison de charges radiales et axiales et peut fonctionner à des vitesses beaucoup plus élevées que les roulements rigides à billes.

Types de roulements à contact oblique

Certains des roulements à billes à contact oblique couramment utilisés comprennent :

Roulements à billes à contact oblique à une rangée

La conception utilisée dans le roulement à billes à contact oblique à une rangée lui permet de supporter une capacité de charge plus élevée. Une bride est plus haute près de l'angle de contact et plus basse à l'autre extrémité. La taille de l'angle de contact affecte la vitesse et la capacité de charge du roulement. Par exemple, un angle de contact de 15 degrés offre une vitesse et une capacité de charge radiale plus élevées, mais une direction de charge axiale plus faible. Un angle de 40 degrés a une capacité de charge axiale plus élevée mais ne convient qu'aux vitesses et aux charges inférieures. Les avantages des roulements à billes à contact oblique à une rangée incluent :

  • Capacité pour des charges élevées en raison du plus grand nombre de billes dans le roulement.
  • Une excellente capacité de roulement qui permet une accélération et une décélération rapides des roulements.
roulement à contact oblique simple

Figure 2: Roulement à billes à contact oblique à une rangée

Positions de montage des roulements à billes à contact oblique à une rangée

Le roulement à une rangée doit être préchargé dans la direction de l'angle de contact car il ne peut supporter que des charges axiales dans cette direction. Deux roulements à une rangée peuvent être montés dos à dos, face à face ou en tandem :

  • Dos à dos: Les roulements à billes angulaires montés dos à dos peuvent supporter des charges radiales et axiales dans toutes les directions. La distance entre le centre du roulement et le point de charge (D) est plus grande que les autres méthodes de montage, il peut donc supporter de grandes forces de charge radiales momentanées et alternées. Cette méthode de montage est la plus courante (Figure 3-A).
  • Face à face: Grâce à cette séquence de montage, le roulement peut supporter des charges radiales et axiales dans les deux sens. Cependant, étant donné que la distance entre le centre du roulement et le point de chargement (D) est plus petite à travers ce support, la capacité de force radiale momentanée et alternative est plus faible (Figure 3-B).
  • Tandem: Un montage en tandem peut supporter des charges axiales unidirectionnelles ainsi que des charges radiales. Étant donné que les charges sur l'axe sont reçues par les deux roulements, il peut supporter de lourdes charges axiales (Figure 3-C).
Méthodes de montage des roulements à contact oblique à une rangée : dos à dos (A), face à face (B) et tandem (C). La distance entre le centre du roulement et le point de chargement (D).

Figure 3: Méthodes de montage des roulements à contact oblique à une rangée : dos à dos (A), face à face (B) et tandem (C). La distance entre le centre du roulement et le point de chargement (D).

Roulements à billes à contact oblique à deux rangées

Le roulement à billes à contact oblique à deux rangées est similaire à deux roulements à une rangée disposés dos à dos. En plus des charges radiales et axiales, ils sont également capables d'absorber des moments de basculement. Les avantages des roulements à billes à double rangée incluent :

  • Bien qu'ils soient généralement plus chers que les roulements à une rangée, les roulements à double rangée peuvent être plus économiques à long terme.
  • Prend moins d'espace axial, ce qui est utile lorsque deux roulements à une rangée prendraient trop de place
  • Accepte les charges radiales et axiales, ainsi que les moments d'inclinaison
roulement à double contact oblique

Illustration 4 : Roulement à billes à contact oblique à deux rangées

Roulements à billes à quatre points de contact

Le roulement à billes à 4 points de contact est similaire à un roulement à billes angulaire à une rangée Il se compose d'une bague extérieure flanquée des deux côtés, une bague intérieure est également flanquée des deux côtés avec une fente au milieu et des billes d'acier encerclées par une cage. Les flancs, ou brides, sont symétriques contrairement aux roulements à simple et double contact oblique.

Les roulements à billes à quatre points de contact présentent plusieurs avantages :

  • Les chemins de roulement intérieurs divisés des roulements à billes à quatre points de contact permettent un montage et un démontage faciles du roulement pour l'entretien.
  • L'évidement dans le chemin de roulement intérieur permet un meilleur écoulement de l'huile.
  • Ces roulements fonctionnent de la même manière que les roulements à contact oblique à double rangée ou à deux rangées simples, mais prennent moins de place.
  • Permet des charges dans les directions axiale et radiale.
  • Capacité de charge élevée grâce à un nombre de billes relativement plus élevé que les autres roulements à billes.
Roulement à billes à quatre points de contact

Illustration 5 : Roulement à billes à quatre points de contact

Les critères de sélection

Lors de la sélection de roulements à contact oblique, les principales considérations tournent autour de la vitesse de rotation, du type de charge, de la taille de la charge, des types de joints, des tolérances et des dimensions des roulements :

  • Vitesse: La vitesse à laquelle un roulement à billes angulaire peut fonctionner dépend de divers facteurs tels que l'angle de la bille, le type de lubrification, la taille du roulement. Lorsque vous choisissez un roulement, comparez vos besoins en vitesse de fonctionnement, le type de lubrification souhaité et la capacité de charge requise pour déterminer la capacité de vitesse de votre roulement. En gardant à l'esprit que la vitesse de fonctionnement de la lubrification à la graisse est inférieure à celle de la lubrification à l'huile, vous trouverez plus d'informations à ce sujet dans notre série d'articles sur la tribologie et notre article sur la lubrification des roulements. Un angle de balle plus petit permettra également d'atteindre des vitesses plus élevées, tout en sacrifiant la capacité de charge.
  • Charges: Les roulements à billes angulaires sont capables de supporter des charges radiales et axiales. Le choix entre des roulements à billes angulaires simples, doubles ou à quatre points dépend du type, de la direction et de la quantité de charges présentes dans l'application. L'utilisateur final doit également inclure la capacité de charge radiale statique, la charge statique maximale qu'un roulement peut supporter sans déformation excessive ; et la charge radiale dynamique, une charge constante qu'un roulement peut supporter pendant une quantité prédéfinie de révolutions, généralement un million de révolutions.
  • Lubrification et type de joint : Choisissez entre relubrifier, généralement une conception de joint ouvert ou blindé pour l'huile et la graisse ; pré-lubrifié, généralement une conception de joint blindé ou fermé pour l'huile et la graisse ; ou lubrification solide, lubrification solide à base de polymère généralement dans une conception fermée.
  • Dimensions: Choisissez la dimension du roulement en fonction du type de charge, de la quantité de charge, de la taille de l'arbre ou de la taille du logement.

Applications typiques des roulements à billes à contact oblique

Parce qu'ils peuvent supporter de lourdes charges, les roulements à billes à contact oblique sont idéaux pour les machines lourdes et les équipements agricoles. Ces roulements aident à faire fonctionner des pompes, des moteurs électriques, des boîtes de vitesses, des aciéries, des éoliennes, des convoyeurs et d'autres applications à grande vitesse.

FAQ

Dans quelle direction les roulements à contact oblique fournissent-ils une capacité de charge ?

Les roulements à billes à une rangée et en tandem fournissent une poussée unidirectionnelle pour les charges axiales. L'angle de contact guide la direction, qui détermine également le gradient de la charge combinée.

Les roulements à contact oblique ont-ils besoin d'une précharge ?

Pour éliminer le jeu excessif lors de l'installation du roulement, les utilisateurs maintiennent une pression de charge appelée précharge. Les roulements à contact oblique nécessitent une précharge car ils doivent travailler dans la direction prédéfinie pour les charges axiales.

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