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Que devez-vous prendre en compte lors du choix des roulements ?
Les roulements sont l’un des composants les plus critiques de toute machine industrielle. Ces composants de haute précision sont essentiels pour réduire la friction et supporter des charges lors du mouvement de rotation. Vous constaterez que de nombreuses applications industrielles comportent au moins un roulement. Il existe des milliers de roulements sur le marché, notamment roulements à billes, roulements à section mince, roulements à rouleaux cylindriques, Roulements à rouleaux coniques, roulements à aiguilles et d'autres types de roulements. Bien que les roulements à billes soient le type de roulement le plus courant, chaque type possède ses propres caractéristiques et avantages qui le rendent adapté à certaines utilisations et applications et ne convient pas à d'autres environnements d'exploitation.
La sélection et l'installation des roulements appropriés sont essentielles pour garantir des performances optimales de la machine. Les bons roulements améliorent non seulement les performances de votre machine, mais prolongent également sa durée de vie tout en réduisant les temps d'arrêt et les coûts de maintenance. À l’inverse, choisir le mauvais roulement peut réduire l’efficacité, augmenter les besoins de maintenance et éventuellement même entraîner des temps d’arrêt coûteux. Cependant, choisir le roulement adapté à votre application n’est pas toujours facile. De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d'un roulement, tels que la vitesse, la charge et les conditions de fonctionnement. En cas de doute, il est préférable de consulter un expert en roulements pour obtenir des conseils sur le meilleur roulement pour votre application. Au roulement est l'un des principaux fabricants de roulements en Chine. Basés sur de nombreuses années d'expérience dans la fabrication de roulements, voici quelques facteurs à prendre en compte lors du choix du roulement adapté à votre application.
La première chose à considérer lors de la sélection d’un roulement est l’espace de montage disponible. Même si un roulement répond aux exigences de votre application, s’il n’y a pas d’espace disponible, il ne peut pas être installé. Certains types de roulements occupent plus d'espace axial que d'autres. Par conséquent, si le roulement le plus approprié est trop grand pour votre application, il existe toujours des alternatives. L'espace disponible déterminera l'alésage et le diamètre extérieur du roulement que vous choisirez. Il est donc important de connaître ces informations avant de sélectionner un roulement. Dans la conception mécanique, la taille de l'arbre est généralement déterminée en premier, puis le roulement est sélectionné en fonction de la taille de l'arbre. Habituellement, les roulements à billes sont utilisés pour les petits arbres et les roulements à rouleaux pour les grands arbres. Cependant, lorsque le roulement est limité dans la direction du diamètre de la machine, des roulements à aiguilles, des roulements à billes ou à rouleaux des séries extra légères et ultra légères peuvent être utilisés ; lorsque le roulement est limité dans la position axiale de la machine, des roulements étroits ou spéciaux peuvent être utilisés. Série étroite de roulements à billes ou à rouleaux.
Charge spécifiée
Lorsque nous examinons les spécifications des roulements, nous parlons de deux types de charges différents : les charges radiales et les charges axiales. Les charges radiales sont perpendiculaires à l'axe, tandis que les charges axiales (également appelées charges de poussée) sont parallèles à l'axe. Différents roulements peuvent supporter différents types, directions et ampleurs de charges. Lorsqu’un roulement supporte à la fois une charge radiale et une charge axiale, on parle de charge combinée. Les roulements, tels que les roulements à rouleaux coniques, sont spécialement conçus pour résister à des charges combinées. Dans certaines applications, des roulements appariés peuvent être nécessaires pour équilibrer des conditions de charge variables ou pour tenir compte de conditions de charge complexes. Dans ce cas, il est préférable de consulter un spécialiste des roulements pour obtenir des conseils d'expert sur la meilleure disposition de roulements pour votre application.
a) Charge radiale. Tous les types de roulements radiaux peuvent résister à des charges radiales. Les roulements à aiguilles et les roulements à rouleaux cylindriques (type NU et type N) sans nervures sur la bague intérieure ou extérieure ne peuvent supporter qu'une charge radiale pure.
b) Charge axiale. Les butées à billes et les roulements à billes à contact à quatre points sont les plus adaptés pour supporter des charges axiales pures légères ou moyennes ; les roulements à rouleaux cylindriques de poussée et les roulements à aiguilles de poussée sont généralement utilisés pour supporter des charges axiales pures plus lourdes. Les butées unidirectionnelles ne peuvent supporter des charges axiales que dans une seule direction, tandis que les butées bidirectionnelles peuvent supporter des charges axiales dans différentes directions. Pour supporter de lourdes charges axiales dans des directions alternées, des butées à rouleaux cylindriques ou des butées à rotule sur rouleaux configurées par paires doivent être utilisées.
c) Charge combinée. Lorsque des charges radiales et des charges axiales agissent simultanément sur le roulement (appelées charges combinées), des roulements à billes à contact oblique ou des roulements à rouleaux coniques sont généralement utilisés. Si la charge radiale est importante et la charge axiale est faible, roulements à billes à gorge profonde et des roulements à rouleaux cylindriques avec des nervures sur les bagues intérieure et extérieure peuvent également être utilisés. Les roulements à billes à contact oblique à une rangée, les roulements à rouleaux coniques, les roulements à rouleaux cylindriques de type NJ et les roulements à rotule sur rouleaux ne peuvent supporter une charge axiale que dans une seule direction. S'il y a des charges directionnelles alternées, ces roulements doivent être combinés avec un autre roulement pour fonctionner.
Si la charge axiale est importante et la charge radiale est faible, des butées à billes à contact oblique, des roulements à billes à contact quatre points, des butées à rotule sur rouleaux, des roulements à rouleaux croisés, etc. peuvent être utilisés.
Vitesse de rotation du roulement
Chaque roulement a une vitesse de fonctionnement optimale ainsi qu'une vitesse de fonctionnement maximale. Les applications fonctionnant à des vitesses élevées utilisent des types de roulements différents de ceux fonctionnant à basse vitesse. Certains roulements, tels que les roulements à billes à gorges profondes et roulements à contact oblique, sont conçus pour résister à des vitesses élevées. Cependant, cela se fait généralement au détriment d’une certaine capacité de charge. Les roulements à rouleaux cylindriques et les roulements à aiguilles ont souvent des cages pour permettre des vitesses de fonctionnement plus élevées. Encore une fois, cela réduit généralement la capacité de charge du roulement. Si vous choisissez un roulement dont l'indice de vitesse n'est pas suffisamment élevé, votre roulement tombera probablement en panne rapidement en raison de la fatigue, ce qui entraînera des temps d'arrêt coûteux et la nécessité de le remplacer. Chaque modèle de roulement possède sa propre vitesse limite, déterminée par des caractéristiques physiques telles que la taille, le type et la structure. Le dépassement de cette limite entraînera une augmentation de la température du roulement, un séchage du lubrifiant et même un blocage du roulement. La pratique a prouvé qu'il est préférable de travailler à une vitesse inférieure à 90 % de la vitesse limite. La vitesse limite des roulements lubrifiés à la graisse est inférieure à celle des roulements lubrifiés à l'huile, et la méthode d'alimentation en huile du roulement a un impact sur la vitesse limite réalisable. Il convient de noter que pour les roulements lubrifiés à la graisse, la vitesse limite n'est généralement que de 80 % de la vitesse limite lorsque le roulement utilise un système de recirculation d'huile de haute qualité, mais pour les systèmes de lubrification par brouillard d'huile, la vitesse limite est généralement supérieure à la vitesse limite. même système de lubrification de base. 50% plus élevé. La conception et la structure de la cage affectent également la vitesse limite du roulement.
Dans certaines conditions de charge et de lubrification, la vitesse maximale autorisée par un roulement est appelée vitesse limite du roulement. Elle est liée à de nombreux facteurs tels que le type, la taille, la précision, le jeu du roulement, le matériau et la structure de la cage, la méthode de lubrification, la nature et la quantité de lubrifiant, la taille et la direction de la charge et la chaleur. conditions de dissipation. Si la vitesse de travail réelle du roulement dépasse la vitesse de travail maximale autorisée, certaines mesures d'amélioration doivent être prises, telles que l'amélioration de la méthode de lubrification, la mise en place d'un système de refroidissement efficace, l'amélioration de la précision du roulement, l'augmentation appropriée du jeu du roulement, le passage à matériaux de roulement spéciaux et cages spécialement structurées, etc. Lors de la sélection des types de roulements en fonction de la vitesse du roulement, vous pouvez vous référer aux points suivants :
(1) Les roulements à billes ont une vitesse limite et une précision de rotation plus élevées que les roulements à rouleaux. Les roulements à billes doivent être préférés à des vitesses élevées.
(2) Plus l'angle de contact du roulement est petit, meilleures sont les conditions permettant à sa bague de résister à la force centrifuge inertielle des éléments roulants. Par conséquent, la vitesse limite des butées est inférieure à celle des roulements radiaux et les roulements radiaux à une rangée sont meilleurs que les roulements sphériques à deux rangées. Lorsque la vitesse de fonctionnement est élevée et que la charge axiale n'est pas très importante, des roulements à billes à contact oblique peuvent être utilisés pour supporter la charge axiale pure.
(3) À grande vitesse, des roulements ayant le même diamètre intérieur et un diamètre extérieur plus petit doivent être sélectionnés. Lorsque sa capacité de charge est insuffisante, une large série de roulements peut être utilisée ou deux roulements peuvent être installés ensemble.
(4) La cage pleine permet une vitesse plus élevée que la cage emboutie.
Rigidité des roulements
L'application de charges sur les roulements provoque une déformation élastique. Cela commence par la zone de contact entre les éléments roulants et le chemin de roulement. La rigidité d'un roulement décrit la relation entre la charge du roulement et la déformation élastique qui en résulte. Plus la rigidité est élevée, plus la déformation est faible. Dans de nombreux cas, la déformation élastique du roulement est très faible et peut être ignorée. Cependant, dans certaines applications, comme les machines-outils, la rigidité du roulement est critique. Les roulements à rouleaux sont souvent le choix idéal lorsqu'un niveau élevé de rigidité de roulement est requis. De plus, différents types de roulements peuvent également être préchargés pour augmenter la rigidité du support. Par exemple, les roulements à billes à contact oblique et les roulements à rouleaux coniques, afin d'éviter les vibrations de l'arbre et d'augmenter la rigidité du support, une certaine force axiale est souvent appliquée à l'avance lors de l'installation pour les presser les uns contre les autres. Cependant, la quantité de précharge ne doit pas être trop importante, sinon le frottement du roulement augmentera, l'augmentation de la température augmentera et la durée de vie du roulement sera affectée.
Performances d'alignement des roulements
Lorsque les lignes centrales du siège du roulement et de l'arbre ne peuvent pas être correctement alignées en raison d'erreurs de fabrication et d'installation, ou lorsque les trous de l'arbre et du siège sont fortement déformés, des roulements offrant de bonnes performances d'auto-alignement doivent être utilisés. Les roulements dotés de capacités d'auto-alignement sont souvent sélectionnés pour les applications où un désalignement est présent, telles que roulements à billes sphériques or des roulements à rouleaux sphériques. Les rotules montées conviennent pour compenser les erreurs d'alignement initiales causées par une mauvaise installation. L'utilisation de roulements à aiguilles et de roulements à rouleaux avec inclinaison d'axe doit être évitée autant que possible. Le désalignement peut être causé par diverses raisons, notamment la charge, les imprécisions de l'arbre et du logement et les erreurs d'installation. Alors que certains roulements peuvent tolérer un désalignement, d’autres peuvent en être endommagés, entraînant une défaillance prématurée du roulement. Par conséquent, il est important de prendre en compte le degré de désalignement de l’application avant de sélectionner un roulement.
Bruit de fonctionnement
Dans certains environnements d'exploitation, un faible bruit de fonctionnement peut être important. La plupart des roulements produisent très peu de bruit de fonctionnement. Cependant, certains moteurs électriques et instruments de mesure peuvent nécessiter une réduction supplémentaire des niveaux de bruit pendant leur fonctionnement. Les roulements à billes à gorge profonde sont souvent le choix idéal lorsque de faibles niveaux de bruit sont essentiels. Les roulements tels que les roulements à rouleaux cylindriques peuvent également être ajustés pour réduire davantage les niveaux de bruit pendant le fonctionnement.
Environnement d'exploitation
Différents environnements industriels auront des environnements d'exploitation différents pour chaque application. Avant de faire une sélection, il est essentiel de comprendre les conditions de fonctionnement du roulement. Cela inclut la contamination, la température, les chocs et les vibrations. Certains roulements sont fabriqués à partir de matériaux résistants à la corrosion ou certifiés de qualité alimentaire, ce qui les rend idéaux pour les industries telles que la chimie, l'alimentation et la pharmacie. D'autres produits sont conçus pour fonctionner à des températures élevées ou pour résister à de lourdes charges de choc et à des niveaux de vibrations élevés. Comprendre l'environnement d'exploitation de votre machine vous aidera à sélectionner les roulements adaptés à votre application, ainsi que les solutions d'étanchéité et les lubrifiants les plus appropriés pour la prendre en charge. Cela donnera à vos roulements les meilleures chances d’atteindre une longue durée de vie, en minimisant les temps d’arrêt et en optimisant la productivité.
Mouvement axial
Lorsque le roulement doit se déplacer et se déplacer dans la direction axiale, un roulement à rouleaux cylindriques (type NU ou type N) ou un roulement à aiguilles sans nervures dans la bague intérieure ou la bague extérieure peuvent être utilisés. À ce stade, la bague intérieure et l'arbre ou la bague extérieure peuvent être installés avec un ajustement serré entre celui-ci et la coque. Si des roulements non séparables tels que des roulements rigides à billes et des roulements à rotule sur rouleaux sont utilisés, un ajustement avec jeu doit être utilisé entre la bague intérieure ou la bague extérieure et ses pièces d'accouplement pour permettre une liberté de mouvement axial suffisante. Pour les petits mouvements axiaux, tous les types de roulements peuvent être garantis par leur propre jeu.
Installation des roulements
Les ingénieurs utilisent les outils de montage appropriés pour installer les roulements sur l'arbre. La manière dont vous installez et retirez les roulements dépend du type de roulement, de votre environnement d'exploitation et de vos préférences personnelles. Cependant, cela peut également être affecté par l'espace disponible. Les roulements amovibles sont généralement plus faciles à installer et à retirer. Cela comprend généralement les roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à rouleaux coniques et les roulements à aiguilles. Ces roulements sont idéaux pour les applications nécessitant une inspection périodique. L'installation de roulements à alésage conique est difficile car le jeu interne doit être ajusté lors de l'installation. Roulements fendus peut être un bon choix pour les applications qui nécessitent une inspection ou un entretien régulier, ou lorsque les roulements sont entourés de machines lourdes. Ces roulements sont faciles à installer et ne nécessitent pas de démontage des équipements environnants.
Flux de lubrifiant propre sur les roulements à billes à gorge profonde. La sélection du lubrifiant est essentielle à la fiabilité et à l'efficacité des performances des roulements. Les lubrifiants aident à réduire la friction, réduisant ainsi l'usure et prolongeant la durée de vie des roulements. Par conséquent, le choix du lubrifiant doit être pris en compte lors de la spécification des roulements. Choisir le bon lubrifiant est tout aussi important que choisir le bon roulement. Le lubrifiant que vous choisirez dépendra des conditions de fonctionnement du roulement, notamment la charge, la vitesse, la température et la contamination.
Il ne sert à rien de choisir le roulement le mieux adapté à votre application sans considérer la solution d’étanchéité que vous utiliserez. Choisissez toujours des joints de haute qualité, qui protégeront les roulements de la contamination et garderont les roulements et leurs lubrifiants propres. Cela donnera à vos roulements les meilleures chances d’atteindre leur durée de vie optimale. Lorsque vous envisagez la solution d'étanchéité requise pour un roulement, vous devez prendre en compte le type de roulement, les contaminants auxquels il sera exposé, les températures de fonctionnement auxquelles il sera exposé, ainsi que le type de lubrifiant qui sera utilisé et les forces exercées. sur le sceau. Tenez compte des solutions d'étanchéité dont vous avez besoin lors de la sélection des roulements pour vous assurer qu'ils sont compatibles et fonctionnent ensemble efficacement.
D'autres facteurs
Lors de la sélection du type de roulements, vous devez également décider s'il convient d'utiliser des roulements avec des rainures de butée, des joints, des cache-poussière, des roulements à faible bruit, etc., selon les besoins, et prendre en compte le prix et l'offre des roulements sur le marché.
Aide à la sélection des roulements
La sélection des roulements est une partie importante du processus de conception d'application. Choisissez le mauvais roulement et vos performances en souffriront, ce qui pourrait entraîner une défaillance prématurée du roulement et une panne de la machine. Si vous ne savez pas quand choisir le roulement adapté à votre application, il est préférable de consulter un expert en roulements. Après tout, ce sont des experts en roulements.
Aubearing peut vous aider à spécifier le produit adapté aux exigences de votre application. Nos experts prendront le temps de comprendre votre entreprise afin de vous assurer de sélectionner les meilleurs roulements pour vos machines.