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Comment choisir le bon roulement
A palier est un composant mécanique dont la fonction est de guider un ensemble tournant. Ainsi, les roulements permettent à un élément de tourner par rapport à l’autre. Par conséquent, les roulements sont des pièces de haute précision qui permettent aux équipements de se déplacer à différentes vitesses en transportant efficacement les charges. Ils doivent être très précis et durables, et pouvoir fonctionner à des vitesses élevées avec un minimum de bruit et de vibrations. Ce type d'équipement se retrouve dans toutes les applications comme l'industrie automobile, le secteur aérospatial, les engins de chantier, machines agricoles, Machines CNC, etc.
Il existe quatre principaux types de roulements : les roulements à billes, les roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à rouleaux coniques et les roulements à aiguilles. Bien que les roulements à billes soient le type de roulement le plus courant, chacun a ses avantages et ses inconvénients. C'est pourquoi nous vous recommandons de comparer chacun de ces roulements pour déterminer quel est le roulement idéal pour vos besoins.
Quel est l'ordre de priorité pour la sélection des roulements ?
Nous sélectionnerons le meilleur roulement selon l'ordre indiqué dans le tableau ci-dessous. Notez que la séquence suivante est fournie à titre indicatif uniquement. Lorsque vous choisissez réellement le roulement à utiliser, les facteurs les plus importants sont les succès passés et les points d'amélioration, il n'est donc pas nécessaire de suivre cet ordre mot pour mot.
| Order | Point d'examen | Points majeurs à confirmer |
|---|---|---|
| ① | Type de roulement | De quelle amplitude et direction de charge avez-vous besoin ? Tient-il dans l'espace d'installation ? |
| ② | Disposition des roulements | Utilisez-vous deux (ou ) roulements sur un seul arbre ? |
| ③ | Dimensions et durée de vie des roulements | Les dimensions et la durée de vie répondent-elles à vos besoins ? |
| ④ | Vitesse limite de roulement, précision de fonctionnement, ajustements et jeu interne | A-t-il la précision de fonctionnement et la rigidité nécessaires pour la machine ? A-t-il les ajustements et le jeu interne nécessaires pour satisfaire sa durée de vie ? |
| ⑤ | Précharge et rigidité des roulements | A-t-il la rigidité nécessaire pour la machine ? |
| ⑥ | Lubrification des roulements | Le roulement peut-il tourner de manière stable sur une longue période ? |
| ⑦ | Composants autour du roulement | Quelle structure/assemblage environnant de roulement recherchez-vous ? |
| ⑧ | Montage et démontage des roulements | Cela facilitera-t-il l'entretien/l'inspection de la machine ? |
Taille
L'espace autorisé par les roulements est généralement assez limité. Dans de nombreux cas, le diamètre de l'arbre ou le diamètre de l'alésage du roulement est déterminé en fonction des exigences de conception. Par conséquent, le type et la taille du roulement doivent répondre aux spécifications établies.
Par exemple, un roulement utilisé dans le foret d'un dentiste est évidemment beaucoup plus petit qu'un roulement utilisé dans une plate-forme pétrolière.
charge
Lorsque la plupart des gens conçoivent une machine, ils dimensionnent d'abord l'arbre pour répondre aux exigences de résistance, puis choisissent les roulements en conséquence. Le deuxième facteur à considérer est la charge que le roulement peut supporter.
Il y a deux types de charges:
– Charge axiale: parallèle à l'axe de rotation
– Charge radiale: perpendiculaire à l'axe de rotation
1) Si la charge est à prédominance radiale (perpendiculaire à l'arbre), utilisez un roulement radial, et si la charge est à prédominance axiale (dans le même sens que l'arbre), utilisez un palier de butée. Les charges axiales sont aussi parfois appelées charges axiales.
2) Les roulements à billes sont utilisés lorsque la charge du roulement est légère et les roulements à rouleaux sont utilisés lorsqu'elle est lourde.
3) Si la charge radiale et la charge axiale agissent sur un seul roulement en même temps (charge combinée), les roulements rigides à billes ou les roulements à billes à contact oblique sont sélectionnés si la charge combinée est faible. Si la charge combinée est importante, des roulements à rouleaux coniques sont utilisés.
Si des charges axiales importantes sont appliquées dans deux directions, vous pouvez combiner deux roulements ou utiliser des roulements à double rangée.
Chaque type de roulement est spécifiquement conçu pour supporter des charges axiales ou radiales. Certains roulements peuvent supporter les deux charges : dans ce cas, on parle de charges combinées. Par exemple, si vous devez porter des charges combinées, nous vous recommandons de choisir des roulements à rouleaux coniques. Si vous avez besoin d'un roulement capable de supporter des charges radiales élevées, nous vous recommandons des roulements à rouleaux cylindriques. En revanche, si vos roulements doivent supporter des charges plus légères, les roulements à billes peuvent suffire car ils sont généralement moins chers.
Exigences de précision
La troisième considération majeure lors de la sélection d'un roulement est la précision. Certaines applications, comme les roulements pour Machines CNC, nécessitent une grande précision. Dans d'autres applications, telles que les roues de caddies, la précision n'est pas une préoccupation majeure.
La flexibilité, les variations de boîtier et les erreurs de fabrication peuvent entraîner un certain désalignement. Dans le cas d'un désalignement considérable, une défaillance des roulements peut se produire en raison du désalignement inacceptable. Lorsque le désalignement est un problème important, les roulements à billes ou les paliers complets avec des caractéristiques d'auto-alignement sont le bon choix.
Vitesse de rotation
Le RPM est un autre facteur à prendre en compte. Certains roulements peuvent supporter des vitesses élevées. La présence de cages dans les roulements à rouleaux cylindriques et les roulements à aiguilles permet des vitesses plus élevées que les roulements sans cages. Cependant, choisir une vitesse plus élevée se fait parfois au détriment de la charge. Vous devez également tenir compte d'un éventuel désalignement ; certains roulements ne sont pas adaptés à cela, comme les roulements à billes à double rangée.
Par conséquent, vous devez faire attention à la construction du roulement : les roulements-inserts et les roulements sphériques peuvent facilement supporter ces désalignements. Nous vous recommandons de privilégier les roulements à alignement automatique, qui corrigent automatiquement les défauts d'alignement causés par la flexion de l'arbre ou les erreurs de montage. De même, les conditions de fonctionnement sont également très importantes lors de la sélection du roulement idéal. Par conséquent, il est nécessaire d'analyser l'environnement dans lequel vous utiliserez le roulement. Vos roulements peuvent être contaminés de diverses manières. Certaines utilisations peuvent provoquer des nuisances sonores, des chocs et/ou des vibrations.
Durabilité
En matière de durabilité, de nombreux facteurs doivent être pris en compte, notamment la rigidité et la tolérance à la température. Sous charge, les surfaces de contact des roulements peuvent se déformer, ce qui peut être un problème sérieux dans certaines applications. Des températures inférieures à zéro auxquelles les plates-formes pétrolières en Alaska doivent faire face aux déserts à 100 degrés d'Arabie saoudite, la plage de températures de fonctionnement qu'un roulement peut supporter devrait également être une considération de sélection majeure.
Sceller
Le choix du système d'étanchéité est nécessaire pour assurer le fonctionnement correct et durable du roulement ; par conséquent, il est important de s'assurer que le roulement est toujours bien protégé contre les impuretés et les facteurs externes, tels que la poussière, l'eau, les liquides corrosifs et même l'agent de lubrification utilisé. Ce choix dépend du type de lubrifiant, des conditions environnementales (et du type de contamination), de la pression du fluide et de la vitesse de rotation. Pour vous donner un bon point de départ, la pression du fluide est le facteur décisif dans le choix d'un système d'étanchéité. Si la pression est élevée (par exemple dans la plage de 2 à 3 bars), les garnitures mécaniques sont idéales. Sinon, le choix est directement lié au type de lubrifiant, graisse ou huile. Par exemple, pour la lubrification à la graisse, les solutions les plus courantes sont : déflecteurs ou rondelles, canaux usinés ou étroits avec rainures ;
pré-charge
Les conditions d'utilisation peuvent également influer sur votre choix, notamment lors de l'assemblage des roulements. Dans certains cas, vous pouvez ajouter une précharge à un assemblage de roulement pour augmenter sa rigidité. De plus, la précharge a un effet positif sur la durée de vie des roulements et le niveau de bruit du système.
Notez que pour choisir la précharge (radiale ou axiale), vous devez connaître la rigidité de toutes les pièces via un logiciel ou une expérimentation. Dans vos critères de sélection, vous devez également considérer le matériau idéal pour le roulement. Les roulements peuvent être en métal, en plastique ou en céramique. Le matériau du roulement dépend de son utilisation prévue. Nous vous conseillons de choisir les roulements les plus résistants à la compression. Mais gardez à l'esprit que le matériau utilisé affectera le prix du roulement.
Maintenir
Certaines applications de roulements nécessitent un démontage et un remontage périodiques à des fins d'inspection et d'entretien. Dans ces applications, les roulements à bagues séparables sont les plus adaptés.
Lorsqu'il s'agit de prolonger et de soutenir les performances de tout type de roulement, l'importance d'une lubrification complète ne peut être sous-estimée. La surlubrification, la sous-lubrification, la contamination et les mélanges de lubrifiants peuvent tous avoir un impact sur les performances des roulements. Il est également important de prendre en compte la « durée de vie de la graisse », la durée pendant laquelle un roulement peut fonctionner entre deux relubrifications.
Pourquoi choisir des roulements à billes ?
Les roulements les plus couramment utilisés sont les roulements à gorge profonde roulements à billes. On le trouve dans presque toutes sortes de produits de la construction mécanique générale. Les roulements à billes sont généralement optimisés pour le contact radial : cela signifie qu'ils sont utiles si l'on souhaite que la force en contact avec le roulement soit perpendiculaire à son axe de rotation. Si des roulements à billes doivent être utilisés pour des charges axiales, il convient de veiller à ce que l'unité ne supporte que des charges axiales modérées. Cependant, cet inconvénient peut être évité en utilisant une structure de roulement à billes à double rangée. Les roulements à billes sont non seulement peu coûteux, mais aussi les plus compacts, ce qui en fait le type de roulement le plus utilisé.
Roulements à billes ont les avantages suivants :
(a) Les roulements rigides à billes ont une capacité de charge élevée en raison de la taille relativement importante des billes.
(b) Les roulements rigides à billes supportent des charges radiales et axiales.
(c) En raison du point de contact entre les billes et les pistes, ce roulement a moins de perte de frottement et l'augmentation de température qui en résulte. La vitesse maximale admissible de l'arbre dépend de l'échauffement du roulement. Par conséquent, les roulements rigides à billes ont d'excellentes performances, en particulier dans les applications à grande vitesse.
(d) Les roulements à billes à gorge profonde génèrent moins de bruit en raison du contact ponctuel. (e) Le diamètre d'alésage des roulements rigides à billes varie de quelques millimètres à 400 mm.
Pour les petits roulements fonctionnant à grande vitesse, nous recommandons fortement l'utilisation de roulements à billes.
Pourquoi choisir des roulements à rouleaux cylindriques ?
Roulements à rouleaux cylindriques peut résister à des charges radiales importantes, même à des charges radiales très importantes. Il existe de nombreux types de roulements à rouleaux cylindriques. Ils varient selon le nombre de rangées de rouleaux (une, deux ou quatre) et s'ils sont équipés de cages. La cage permet au roulement de supporter des charges radiales importantes et des vitesses élevées. L'absence de cage permet au roulement d'avoir des rangées de rouleaux et peut donc supporter des charges radiales plus importantes. Le seul inconvénient est que les roulements à rouleaux cylindriques sans cages ne peuvent pas supporter des vitesses aussi élevées que les roulements à rouleaux cylindriques avec cages. Les roulements à rouleaux cylindriques sont très robustes et ont une longue durée de vie.
Le contact ponctuel dans les roulements à billes est remplacé par le contact linéaire dans roulements à rouleaux lorsqu'une capacité de charge maximale est requise dans un espace donné. Les roulements à rouleaux cylindriques sont constitués de rouleaux relativement courts positionnés et guidés par des cages.
Les roulements à rouleaux cylindriques présentent les avantages suivants :
(a) Les roulements à rouleaux cylindriques ont une capacité de charge radiale très élevée en raison du contact linéaire entre les rouleaux et les chemins de roulement.
(b) Les roulements à rouleaux cylindriques sont plus rigides que les roulements à billes.
(c) Faible coefficient de friction pour moins de perte de friction dans les applications à grande vitesse.
Pourquoi choisir des roulements à rouleaux coniques ?
Les roulements à rouleaux coniques peuvent supporter des charges radiales, axiales et combinées (simultanément). En raison de sa grande rigidité, la charge peut être très lourde. Si vous n'êtes pas sûr de la différence entre un roulement à billes et un roulement à rouleaux coniques, sachez qu'un roulement à rouleaux coniques de même taille peut supporter des charges plus lourdes.
Nous recommandons donc ce type de roulement pour les arbres de machines, les transmissions de véhicules (des voitures aux bateaux, aux hélicoptères) ou pour les volants de voitures ou de camions.
Les roulements à rouleaux coniques présentent les avantages suivants :
(a) Les roulements à rouleaux coniques peuvent supporter des charges radiales et axiales importantes.
(b) Les roulements à rouleaux coniques ont une plus grande rigidité.
(c) Les roulements à rouleaux coniques utilisent des pièces séparables et peuvent être facilement assemblés et démontés.
Pourquoi choisir des roulements à aiguilles ?
En tant que roulements à rouleaux cylindriques, roulements à aiguilles sont disponibles avec ou sans cages. S'ils sont équipés d'une cage, ils peuvent supporter des vitesses très élevées, tandis que les roulements à aiguilles sans cage peuvent supporter des charges radiales ou axiales très lourdes. Notez également que ces roulements sont de petite taille et ont donc un faible encombrement. Par exemple, ils sont souvent utilisés dans les boîtes de vitesses.
