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Roulements à rouleaux coniques ou roulements à rouleaux sphériques ?
Un roulement à rouleaux est un roulement qui utilise le mouvement de roulement des rouleaux pour supporter les pièces en rotation. Les roulements à rouleaux font partie intégrante des machines industrielles modernes et jouent un rôle central dans diverses applications. Les roulements à rouleaux sont privilégiés pour leur faible couple de démarrage, leur grande précision de rotation et leur facilité de sélection. La structure des roulements à rouleaux comprend de nombreux types, tels que les roulements à rouleaux coniques, les roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à rotule sur rouleaux et les roulements à rouleaux de butée. Ils sont capables de résister à différents types de forces radiales et axiales et sont conçus dans un souci de performance d'alignement pour s'adapter aux conditions d'installation complexes. Ce blog vise à clarifier les différences entre deux types clés de roulements à rouleaux : les roulements coniques et les roulements à rotule. Vous aider à comprendre les différences entre eux et fournir des suggestions constructives pour prendre des décisions éclairées dans les applications industrielles.
Roulements à rouleaux coniques avoir des rouleaux coniques disposés entre les chemins de roulement intérieur et extérieur. Les roulements à rouleaux coniques sont composés de bagues intérieures, de bagues extérieures, de rouleaux et de cages. Les lignes de contact corrigées au contact entre les rouleaux et les chemins de roulement réduisent les concentrations de contraintes. Ils convergent en un point commun sur l'axe du roulement, assurant des conditions de roulement optimales et une répartition efficace de la charge sur les rouleaux. Les roulements à rouleaux coniques sont des roulements séparés. Les bagues intérieure et extérieure du roulement ont des chemins de roulement coniques. Ce type de roulement est divisé en différents types structurels tels que les roulements à rouleaux coniques à une rangée, à deux rangées et à quatre rangées en fonction du nombre de rangées de rouleaux installés. Les roulements à rouleaux coniques à une rangée peuvent supporter des charges radiales et des charges axiales dans une direction. Lorsque le roulement est soumis à une charge radiale, une force composante axiale sera générée, donc un autre roulement capable de résister à la force axiale dans la direction opposée est nécessaire pour l'équilibrer.
Le mars 23, 1895, John Lincoln Scott, un agriculteur de Wilmot, dans l'Indiana, a déposé une demande de brevet auprès de l'Office américain des brevets pour son invention d'un roulement à rouleaux qui pourrait être monté sur « sur les essieux et les moyeux des camions, des quatre-roues ou d'autres véhicules à roues ». Le roulement se compose de deux jeux de rouleaux cylindriques, l'un ayant un diamètre plus grand que l'autre, montés sur une surface plane usinée sur un treuil à arbre conique. En 1898, Henry Timken a breveté un roulement à rouleaux coniques utilisant des rouleaux coniques. À l'époque, Timken était un fabricant de chariots de Saint-Louis avec trois brevets sur les ressorts de chariot. Cependant, c'est son brevet pour les roulements à rouleaux coniques qui a fait le succès de son entreprise.
Avantages des roulements à rouleaux coniques
Grande capacité de charge: Par rapport aux autres roulements, les roulements à rouleaux coniques ont une plus grande capacité de charge. Cela rend le roulement largement utilisé dans les gros équipements mécaniques, tels que les roulements de boîtes de vitesses éoliennes.
Haute précision: Les roulements à rouleaux coniques ont une haute précision et les angles d'inclinaison des bagues intérieure et extérieure peuvent être réglés en fonction de différentes exigences d'utilisation, ce qui est également l'une des raisons de leur popularité.
Fonction de réglage automatique: En raison de l'angle d'inclinaison de ses bagues intérieure et extérieure, les roulements à rouleaux coniques peuvent s'adapter aux mouvements irréguliers des machines et équipements, réduisant ainsi le bruit et les pertes causées par le frottement et les vibrations.
Gérer des charges axiales et radiales: Les roulements à rouleaux coniques résistent bien aux charges axiales (poussée) et radiales, ce qui est une caractéristique unique apportée par leur conception. La disposition des rouleaux coniques leur permet de gérer efficacement les charges dans plusieurs directions.
Bonne étanchéité: La conception interne du roulement à rouleaux coniques est très étanche, ce qui peut mieux protéger les rouleaux et les cages et réduire la pollution de l'environnement pendant l'utilisation.
Longue durée de vie: En raison des avantages des roulements à rouleaux coniques tels qu'une grande capacité de charge, une haute précision, un réglage automatique et une bonne étanchéité, ils ont une durée de vie relativement longue et des avantages économiques élevés.
Inconvénients des roulements à rouleaux coniques
Difficulté d'installation: L'installation de roulements à rouleaux coniques nécessite des coûts de traitement relativement élevés, notamment lors de la manipulation de l'assemblage. Dans de nombreux cas, des connaissances et un équipement professionnels sont nécessaires, sinon des pannes sont faciles à survenir.
Coût plus élevé: Parce que sa fabrication et son traitement nécessitent une technologie et des matériaux difficiles, le coût des roulements à rouleaux coniques est relativement élevé.
Applications des roulements à rouleaux coniques
Dans de nombreuses applications, les roulements à rouleaux coniques sont utilisés par paires dos à dos pour supporter les forces axiales de manière égale dans les deux sens. Les paires de roulements à rouleaux coniques sont utilisées dans les roulements automobiles et de roue où ils doivent faire face à des forces verticales (radiales) et horizontales (axiales) importantes. Les roulements à rouleaux coniques sont généralement utilisés dans les applications lourdes et à vitesse moyenne où la durabilité est requise. Les applications courantes du monde réel incluent les équipements agricoles, de construction et miniers, les combats de robots de mouvement, les systèmes d'essieux, les boîtes de vitesses, les moteurs et réducteurs de moteur, les arbres de transmission, les boîtes d'essieux ferroviaires, les différentiels, les éoliennes, etc. Les roulements à rouleaux coniques sont des unités composées de chemins de roulement coniques (bagues intérieure et extérieure) et de rouleaux coniques. Cette structure convient aux charges combinées, telles que les charges axiales et radiales à double effet. L'axe du roulement est l'endroit où les lignes projetées du chemin de roulement se combinent en un emplacement commun pour améliorer le roulement tout en réduisant la friction. La capacité de charge peut être augmentée ou diminuée en fonction de l'augmentation ou de la diminution de l'angle de contact. Plus l'angle est élevé, plus l'angle de contact est grand. Ils sont souvent utilisés par paires pour mieux gérer les charges radiales et, dans certaines applications lourdes, peuvent être utilisés dans une combinaison de deux ou quatre rangées dans une seule unité.
Restrictions d'application
Vitesse : Les roulements à rouleaux coniques ne conviennent pas aux applications à grande vitesse en raison de leur conception.
Sensibilité au désalignement : ils sont sensibles aux problèmes de désalignement et nécessitent une installation et un entretien minutieux.
Complexité de l'installation et du retrait : En raison de leur conception interne, l'installation et le retrait de ces roulements sont plus complexes que les autres types de roulements.
Les roulements à rouleaux coniques jouent un rôle important dans les applications nécessitant une manipulation de charges lourdes de haute précision. Cependant, comprendre leurs applications est essentiel pour garantir qu’ils sont utilisés dans des applications appropriées, maximisant ainsi leur efficacité et leur longévité.
Que sont les roulements à rotule sur rouleaux ?
Roulements à rouleaux sphériques avoir des doubles rangées de rouleaux. La bague extérieure a un chemin de roulement sphérique commun et la bague intérieure a deux chemins de roulement inclinés selon un angle par rapport à l'axe du roulement. Cette structure ingénieuse lui confère des performances d'auto-alignement, de sorte qu'elle n'est pas facilement affectée par l'angle de l'arbre et du boîtier de roulement ou par la flexion de l'arbre. Il convient aux occasions où des erreurs d'installation ou une déviation de l'arbre provoquent des erreurs d'angle. Lorsque l'arbre est plié en raison de la force ou que l'installation n'est pas concentrique, le roulement peut toujours être utilisé normalement. Les performances d'alignement varient en fonction de la série de tailles de roulements. L'angle d'alignement généralement autorisé est de 1 à 2.5 degrés et il présente également une bonne résistance aux chocs. En plus des charges radiales, les roulements à rotule sur rouleaux peuvent également supporter des charges axiales agissant dans les deux sens. Il existe deux types de trous intérieurs pour les roulements à rotule sur rouleaux : cylindriques et coniques. La conicité du trou conique est de 1:30 et 1:12. Ce type de roulement à trou intérieur conique est équipé d'un manchon adaptateur ou d'un manchon de retrait. Le roulement à billes auto-alignant à alésage intérieur conique peut être assemblé facilement et rapidement sur l'arbre.
Avantages des roulements à rouleaux sphériques
Capacité d'auto-alignement: Une caractéristique remarquable des roulements à rotule sur rouleaux est leur capacité d'auto-alignement. Cela est dû au fait que la courbure du chemin de roulement de la bague extérieure est alignée avec l'axe de rotation.
Tolérance de désalignement: Les roulements à rotule sur rouleaux peuvent tolérer un certain degré de désalignement, compensant les erreurs de déflexion et d'alignement de l'arbre sans affecter les performances.
Grande capacité de charge: Les roulements à rotule sur rouleaux ont une capacité de charge supérieure à celle des autres roulements et peuvent supporter des charges et des charges axiales plus élevées.
Longue durée de vie: La structure interne des roulements à rotule sur rouleaux est complexe, mais elle peut répartir la charge et réduire le frottement de roulement, prolongeant ainsi la durée de vie.
Forte adaptabilité: Les roulements à rotule sur rouleaux peuvent s'adapter à l'axe de rotation et aux erreurs d'installation, leur permettant de s'adapter à différents environnements et conditions de travail.
Inconvénients des roulements à rotule sur rouleaux
Coût élevé: La fabrication de roulements à rotule sur rouleaux nécessite un équipement de processus sophistiqué et est coûteuse, une attention particulière est donc nécessaire dans les applications sensibles aux coûts.
Sujet à la déformation de la charge axiale: La déviation de la charge axiale des roulements à rotule sur rouleaux entraînera une usure précoce et une défaillance des roulements. Par conséquent, l’installation et la maintenance des roulements doivent être correctement ajustées pour éviter les problèmes.
Ne convient pas aux applications à grande vitesse: Lorsque les roulements à billes à rotule sur rouleaux tournent à grande vitesse, ils génèrent beaucoup de friction et de chaleur, ce qui entraîne des températures de fonctionnement plus élevées. Cela affectera non seulement l’efficacité de fonctionnement de la machine, mais également la durée de vie des roulements. Par conséquent, lors de la sélection des roulements à rotule sur billes, il est nécessaire de sélectionner les spécifications et les modèles appropriés en fonction de l'environnement de travail réel et des conditions de charge pour garantir le fonctionnement normal des roulements.
Vibration et bruit: La complexité de la structure du roulement à rotule sur billes détermine que son bruit et ses vibrations affecteront le fonctionnement normal de la machine et peuvent également raccourcir la durée de vie du roulement. De plus, les vibrations et le bruit peuvent également avoir un impact sur l'opérateur de la machine, entraînant un environnement de fonctionnement dangereux ou inconfortable. Afin de réduire les vibrations et le bruit des roulements à rotule sur billes, il est nécessaire de sélectionner des roulements de haute qualité et d'effectuer un réglage et une correction raisonnables de l'appareil.
Faible efficacité énergétique: Lorsqu'ils tournent à grande vitesse, les roulements à rotule sur rouleaux doivent consommer beaucoup d'énergie pour vaincre la friction. Si la conception et l'utilisation des roulements sont déraisonnables, cela entraînera non seulement un gaspillage d'énergie, mais également une faible efficacité de la machine. Par conséquent, afin d'améliorer l'efficacité énergétique des roulements à rotule sur billes, il est nécessaire de déterminer si la conception et le processus de fabrication des roulements sont raisonnables et de prendre les mesures correspondantes pour améliorer l'efficacité de fonctionnement de la machine.
En résumé, les roulements à rotule sur rouleaux présentent des avantages uniques tels qu'un auto-alignement et une capacité de charge élevée, ce qui les rend idéaux pour les applications lourdes et sujettes au désalignement. Cependant, leurs restrictions en termes de vitesse, de complexité et de taille doivent être prises en compte pour garantir qu'elles sont sélectionnées pour le cas d'utilisation approprié.
Applications des roulements à rotule sur rouleaux
Équipement de minage: Ils peuvent résister aux charges et impacts extrêmes rencontrés par les excavatrices, les camions-bennes et les concasseurs.
Machines agricoles: Les tracteurs, moissonneuses et autres équipements agricoles lourds comptent sur leur durabilité et leur résistance aux environnements difficiles.
Raffineurs de pâte: Leur capacité de charge élevée et leur résistance à la contamination sont essentielles pour un traitement efficace des matériaux fibreux.
Grandes boîtes de vitesses industrielles: Leur capacité à supporter des charges radiales et axiales combinées est essentielle à la transmission de puissance des boîtes de vitesses dans diverses industries.
Systèmes de poulie: Ils corrigent le désalignement de la transmission par courroie, préviennent l'usure et assurent une transmission de puissance efficace.
Roulements à rouleaux coniques vs roulements à rotule sur rouleaux
Comprendre « les roulements à rouleaux coniques par rapport aux roulements à rouleaux sphériques » est essentiel pour sélectionner le roulement approprié pour une application spécifique. Nous comparons ici ces deux types de roulements à rouleaux en fonction de plusieurs paramètres clés.
Charge de traitement
Roulements à rouleaux coniques : ils supportent mieux les charges combinées (radiales et axiales). La conception conique des rouleaux répartit efficacement la charge sur le roulement, ce qui le rend idéal pour les applications intensives.
Roulements à rotule sur rouleaux : ils sont conçus pour des charges radiales élevées et des niveaux modérés de charges axiales. Leurs rouleaux en forme de tambour les rendent adaptés aux applications où le chargement est dans des directions différentes.
Précision et alignement
Roulements à rouleaux coniques : Ce type de roulement est connu pour sa précision et convient aux applications nécessitant une haute précision. Cependant, ils sont sensibles au désalignement et nécessitent une installation précise.
Roulements à rotule sur rouleaux : ils offrent des capacités d'auto-alignement, ce qui les rend indulgents dans les applications où un désalignement de l'arbre est possible. Cette fonctionnalité réduit le risque de dégradation des performances due à des erreurs d'alignement.
Champ d'application
Roulements à rouleaux coniques : adaptés aux roulements de roues automobiles, aux transmissions et à d'autres applications où de lourdes charges combinées sont présentes.
Roulements à rotule sur rouleaux : Mieux adaptés aux machines lourdes dans les mines et la construction, aux éoliennes et aux applications où un désalignement est susceptible de se produire.
Exigences de maintenance
Roulements à rouleaux coniques : nécessitent une surveillance minutieuse et un alignement précis lors de l'installation et de la maintenance pour garantir une longévité et des performances optimales.
Roulements à rotule sur rouleaux : bien qu'ils puissent gérer le désalignement, un entretien régulier reste essentiel pour éviter une usure prématurée causée par de lourdes charges et des facteurs environnementaux.
Roulements à rouleaux coniques vs roulements à rotule sur rouleaux, lequel ?
Le choix du roulement adapté à chaque application dépend de plusieurs facteurs clés :
Facteurs clés à prendre en compte | Roulements à rouleaux coniques | Roulements à rouleaux sphériques |
Conditions de charge | Idéal pour les charges combinées élevées (radiales et axiales) dans les boîtes de vitesses, les essieux, etc. | Idéal pour les charges radiales élevées avec des charges axiales modérées dans les éoliennes, les machines lourdes, etc. |
Coût et entretien | Coût initial inférieur mais nécessite un montage précis, augmentant les besoins de maintenance. | Coût initial plus élevé mais moins gourmand en maintenance en raison de leurs fonctionnalités d’auto-alignement. |
Spécificités de l'application | Tenez compte des contraintes environnementales et spatiales pour la taille/la conception des roulements. | Envisagez les matériaux des roulements, les options d'étanchéité et consultez les fabricants pour connaître la capacité de charge, la vitesse et la taille spécifiques. |
Supplémentaire | Consultez des spécialistes des roulements pour les applications exigeantes et privilégiez la fiabilité et la sécurité à long terme plutôt que le coût initial. | En cas de doute, donnez la priorité à une capacité de charge plus élevée et à une tolérance au désalignement pour les applications critiques. |
Désalignement | Très sensible au désalignement, même un léger désalignement est sujet à l’usure. | S'adaptent à certains désalignements dus à leur conception, pardonnant dans les applications avec un mouvement potentiel de l'arbre. |
Évaluez si la charge appliquée est radiale, axiale ou une combinaison de charges. Pour les charges combinées lourdes, les roulements à rouleaux coniques sont idéaux, tandis que les roulements à rotule sur rouleaux conviennent aux charges radiales élevées avec charge axiale. Dans les applications industrielles lourdes avec des charges radiales et un désalignement élevés, les roulements à rotule sur rouleaux constituent souvent le meilleur choix. Pour les applications à grande vitesse avec des exigences de précision élevées et des charges combinées, les roulements à rouleaux coniques conviennent.