Il existe de nombreux types de roulements disponibles aujourd'hui, mais peu d'informations sont disponibles sur les différences entre eux. Peut-être vous êtes-vous demandé "Quel roulement convient le mieux à votre application ?" ou "Comment choisir un roulement ?
1. Classement des roulements
Tout d'abord, vous devez savoir que la plupart des roulements à éléments roulants se répartissent en deux grandes catégories :
Roulements à billes Roulements à rouleaux
Au sein de ces groupes, il existe des sous-catégories de roulements avec des caractéristiques uniques ou des conceptions optimisées pour améliorer les performances. Excellentes performances, résistance aux hautes températures, super résistance, etc. dans le monde des nouveaux matériaux.
2. Confirmez les quatre choses dans l'application et choisissez le bon type de roulement
1. Trouver la charge de roulement et la capacité de charge
La charge de roulement est généralement définie comme la force de réaction qu'un composant exerce sur un roulement lorsqu'il est utilisé.
Lors de la sélection du bon roulement pour votre application, vous devez d'abord déterminer la capacité portante. La capacité de charge est la quantité de charge qu'un roulement peut supporter et est l'un des facteurs les plus importants lors de la sélection d'un roulement.
Tout d'abord, comprenez le type et la quantité de charge de roulement que votre application placera sur le roulement. Les roulements à billes sont généralement mieux adaptés aux charges petites à moyennes. Les applications à usage intensif conviennent généralement mieux aux roulements à rouleaux.
Les charges des roulements peuvent être axiales (poussée), radiales ou une combinaison. Les charges de palier axiales (ou de butée) se produisent lorsque la force est parallèle à l'axe de l'arbre.
La charge de roulement radiale est lorsque la force est perpendiculaire à l'arbre. Ensuite, la charge d'appui combinée est lorsque les forces parallèles et perpendiculaires produisent une force angulaire par rapport à l'arbre.
Les roulements à billes sont conçus avec des billes sphériques pour répartir la charge sur une surface de taille moyenne. Ils ont tendance à être plus adaptés aux charges petites à moyennes, répartissant la charge via un seul point de contact.
Voici une référence rapide pour les types de charge de roulement et le meilleur roulement à billes :
Charges radiales (perpendiculaires à l'axe) et légères :
Choisissez des roulements à billes radiaux (également appelés roulements rigides à billes). Les roulements radiaux font partie des types de roulements les plus courants sur le marché.
Charge axiale (poussée) (parallèle à l'axe):
Choisir un roulement à billes de butée
Charges radiales et axiales combinées :
Choisissez des roulements à contact oblique. Les billes entrent en contact avec les chemins de roulement à un angle qui supporte mieux la charge combinée.
Charges radiales et axiales combinées :
Choisissez des roulements à rouleaux coniques
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2. Connaître la vitesse de votre équipement d'application
Détermine la vitesse de rotation de l'application. Les vitesses élevées (RPM) sont généralement meilleures avec des roulements à billes, tandis que les basses vitesses sont généralement meilleures avec des roulements à billes. La vitesse de rotation de l'équipement d'application est un facteur à prendre en compte lors de la sélection des roulements.
Les roulements à billes sont généralement le premier choix si votre application doit fonctionner à des vitesses de rotation élevées. Ils fonctionnent mieux à des vitesses plus élevées et offrent une plage de vitesse plus élevée que les roulements à rouleaux.
L'une des raisons est que le contact entre les éléments roulants et les chemins de roulement dans un roulement à billes est un point plutôt qu'une ligne de contact, tout comme un roulement à rouleaux. Étant donné que les éléments roulants s'enfoncent dans les chemins de roulement lorsque les surfaces roulent, une déformation de surface beaucoup moins importante se produit dans les charges ponctuelles des roulements à billes.
Une autre raison pour laquelle les roulements à billes sont meilleurs pour les applications à grande vitesse est la force centrifuge. La force centrifuge est définie comme la force qui pousse un objet se déplaçant autour d'un centre vers l'extérieur et est créée par l'inertie de l'objet. La force centrifuge est le principal facteur limitant la vitesse du roulement car elle se traduit par des charges radiales et axiales sur le roulement. Étant donné que la masse d'un roulement à rouleaux est supérieure à celle d'un roulement à billes, un roulement à rouleaux générera des forces centrifuges plus élevées qu'un roulement à billes de même taille.
Parfois, la vitesse de l'équipement appliqué est supérieure à la vitesse nominale du roulement à billes.
Si cela se produit, une solution simple et courante consiste à changer le matériau du roulement à billes de l'acier à la céramique. Cela permet de conserver la même taille de roulement, mais augmente la vitesse nominale d'environ 25 %. Comme les matériaux céramiques sont plus légers que l'acier, les billes en céramique génèrent moins de force centrifuge à une vitesse donnée.
Les roulements à contact oblique sont mieux adaptés aux applications à grande vitesse
Les roulements à contact oblique sont le meilleur choix de roulement pour les applications à grande vitesse. L'une des raisons est que les boules sont plus petites, les boules plus petites pèsent moins et tournent avec moins de force centrifuge. Les roulements à contact oblique ont également une précharge intégrée sur le roulement, qui fonctionne avec la force centrifuge pour faire rouler correctement les billes dans le roulement.
Si vous concevez pour des applications à grande vitesse, vous aurez besoin de roulements de haute précision, généralement dans la classe de précision ABEC 7
Les roulements de précision inférieure sont fabriqués avec une "marge de manœuvre" plus dimensionnelle que les roulements de haute précision. Par conséquent, lorsque le roulement est utilisé à grande vitesse, les billes roulent rapidement sur le chemin de roulement, ce qui réduit la fiabilité et entraîne une défaillance du roulement. Les roulements de haute précision sont fabriqués selon des normes rigoureuses et produits avec un écart minimal par rapport aux spécifications. Les roulements de haute précision sont fiables pour les applications rapides car ils garantissent une bonne interaction entre la bille et le chemin de roulement.
3. Facteurs de faux-rond et de rigidité des roulements
Le faux-rond de roulement est la quantité d'orbite d'un arbre à partir de son centre géométrique lorsqu'il tourne. Certaines applications, telles que les broches d'outils, n'autorisent que de petites déviations dans leurs composants rotatifs. Si vous concevez pour une telle application, choisissez un roulement de haute précision car le roulement est fabriqué selon des tolérances très strictes et il produira moins de faux-rond du système.
La rigidité des roulements est la résistance aux forces qui font dévier un arbre de son axe et joue un rôle clé dans la minimisation du faux-rond de l'arbre. La rigidité des roulements provient de l'interaction des éléments roulants avec les chemins de roulement. Plus les éléments roulants sont enfoncés dans le chemin de roulement, plus la déformation élastique se produit et plus la rigidité est élevée.
La rigidité des roulements est généralement classée comme suit :
Rigidité axiale
rigidité radiale
Plus la rigidité du roulement est élevée, plus la force nécessaire pour déplacer l'arbre en cours d'utilisation est importante.
Voyons comment cela fonctionne avec des roulements à contact oblique de précision. Ces roulements ont généralement des décalages de fabrication entre les bagues intérieure et extérieure. Lorsque des roulements à contact oblique sont installés, le décalage est éliminé, ce qui fait que les billes s'enfoncent dans les chemins de roulement sans aucune force appliquée de l'extérieur. C'est ce qu'on appelle la précharge, et le processus augmente la rigidité du roulement avant même que le roulement ne subisse une force appliquée.
4. Trouvez le bon lubrifiant pour les besoins de roulement de l'équipement d'application
Connaître vos besoins en matière de lubrification des roulements est important pour sélectionner le bon roulement et doit être pris en compte dès le début de la conception de l'équipement d'application. Une mauvaise lubrification est l'une des causes les plus courantes de défaillance des roulements.
La lubrification crée un film d'huile entre les éléments roulants et les chemins de roulement, ce qui aide à prévenir les frottements et les surchauffes.
Le type de lubrification le plus courant est la graisse, qui consiste en une huile avec un épaississant. L'épaississant maintient l'huile en place afin qu'elle ne quitte pas le roulement. Lorsque les billes (roulements à billes) ou les galets (roulements à rouleaux) roulent sur la graisse, l'épaississant se sépare, ne laissant qu'un film d'huile entre les éléments roulants et les chemins de roulement. Après le passage des éléments roulants, l'huile et l'épaississant se recombinent.
Pour les applications à grande vitesse, il est important de savoir à quelle vitesse l'huile et l'épaississant se séparent et se rajoutent. C'est ce qu'on appelle la valeur d'application ou de palier n*dm. Avant de choisir une graisse, vous devez trouver la valeur n dm pour votre application. Pour ce faire, multipliez votre application RPM par le diamètre (dm) du centre de la bille dans le roulement. Comparez votre valeur n dm à la valeur de vitesse maximale de la graisse sur la fiche technique.
Si votre valeur n*dm est supérieure à la valeur de vitesse maximale de la graisse sur la fiche technique, la graisse ne fournira pas une lubrification adéquate et une défaillance prématurée se produira.
Une autre option de lubrification pour les applications à grande vitesse est un système de brouillard d'huile, qui mélange l'huile avec de l'air comprimé et l'injecte dans les chemins de roulement à des intervalles mesurés. Cette option est plus coûteuse que la lubrification à la graisse car elle nécessite un système externe de mélange et de dosage et de l'air comprimé filtré. Cependant, les systèmes de brouillard d'huile permettent aux roulements de fonctionner à des vitesses plus élevées tout en générant moins de chaleur que les roulements lubrifiés.
Pour les applications à faible vitesse, les bains d'huile sont courants. Un bain d'huile, c'est quand une partie du roulement est immergée dans l'huile. Pour les roulements qui fonctionneront dans des environnements extrêmes, des lubrifiants secs peuvent être utilisés à la place des lubrifiants à base de pétrole, mais en raison de la nature des films lubrifiants qui se décomposent avec le temps, la durée de vie des roulements est souvent réduite. Il y a plusieurs autres facteurs à considérer lors du choix d'un lubrifiant pour votre application.
