Roulement à billes ou roulement à rouleaux : Comment choisir ?

Dernière mise à jour le 10 avril 2023 par Chen

Choisir entre un palier lisse et un palier à rouleaux peut s'avérer difficile. En tant qu'ingénieurs mécaniques et concepteurs spécialisés dans les roulements, nous savons que la décision ne doit pas être prise à la légère. Les deux options présentent des différences distinctes qu'il convient de prendre en compte avant de faire un choix éclairé. Dans cet article, nous allons analyser les distinctions entre ces deux types de roulements pour vous aider à choisir celui qui convient le mieux à votre projet.

Les paliers lisses sont constitués d'un arbre tournant à l'intérieur d'un logement ou d'un manchon. Ce type de palier n'utilise pas d'éléments roulants tels que des billes ou des rouleaux ; il fonctionne en frottant contre la surface intérieure du logement. L'utilisation de ce type de conception simple présente des avantages, mais aussi des difficultés à prendre en compte pour déterminer s'il convient à votre application.

D'autre part, les roulements à rouleaux utilisent des rouleaux cylindriques maintenus ensemble par des entretoises ou des cages afin de réduire le frottement et d'augmenter la capacité de charge par rapport aux roulements à tourillons. Ces composants offrent des caractéristiques de performance supérieures, mais ont également un coût qui doit être pris en compte lors du choix entre les deux.

Nous espérons qu'après avoir lu cet article, vous disposerez de suffisamment d'informations pour décider en connaissance de cause si un palier lisse ou un palier à rouleaux est le mieux adapté aux exigences de votre application spécifique.

Avantages des paliers-journaux

Les paliers-journaux offrent de nombreux avantages par rapport aux roulements à rouleaux. Le premier avantage est qu'ils ont une capacité de charge élevée et peuvent supporter des charges plus lourdes sans compromettre les performances, ce qui les rend idéaux pour les applications où d'autres types de roulements pourraient échouer en raison de leurs capacités de charge limitées. En outre, les paliers lisses peuvent fonctionner à des régimes plus élevés que les roulements à rouleaux, ce qui leur permet d'être utilisés dans des applications plus exigeantes. Enfin, les critères de sélection des paliers lisses tendent également à être plus simples, car ils existent en moins de formes et de tailles que les autres types de paliers. Il est donc plus facile de trouver la bonne taille pour n'importe quel usage. En termes de critères de sélection des roulements, les paliers lisses s'avèrent souvent supérieurs en termes de capacité de charge et de limites de régime. Après cette section sur les avantages des paliers lisses, examinons maintenant quelques inconvénients qui pourraient vous empêcher de décider s'il s'agit du meilleur choix pour les besoins de votre application.

Inconvénients des paliers-journaux

Les paliers lisses sont un véritable cauchemar pour les ingénieurs mécaniques et les concepteurs. Ils peuvent être une véritable catastrophe en termes de conception, d'installation, de bruit, de lubrification et de coût. Voici les inconvénients des paliers lisses :

1. Bruit: Les paliers lisses sont soumis à des niveaux de vibration élevés, ce qui entraîne des niveaux de bruit élevés que la plupart des ingénieurs préféreraient éviter complètement.
2. Lubrification: Maintenir un palier lisse correctement lubrifié n'est pas une mince affaire, car il nécessite un entretien constant pour garantir des performances optimales, faute de quoi une usure prématurée se produira, entraînant des réparations ou des remplacements coûteux par la suite.
3. Coût: Par rapport aux roulements à rouleaux, les coûts initiaux liés à l'utilisation de paliers lisses tendent à être plus élevés en raison de la complexité du processus de mise en œuvre et d'installation.
4. Durée de vie: La durée de vie d'un palier lisse tend à être plus courte que celle de son homologue à rouleaux en raison d'un frottement accru résultant d'une mauvaise lubrification ou de capacités de charge inadéquates, ce qui les rend moins souhaitables lorsqu'une utilisation à long terme est souhaitée.

Dans l'ensemble, lorsqu'on se demande si les paliers lisses valent la peine d'être utilisés pour une application donnée, il faut peser soigneusement le pour et le contre avant de prendre une décision. Cependant, ils restent des solutions populaires dans de nombreuses industries malgré leurs inconvénients, en grande partie grâce à leur polyvalence et à la simplicité relative de leurs éléments de conception.

Avantages des roulements à rouleaux

Les roulements à rouleaux offrent de nombreux avantages par rapport aux paliers lisses traditionnels, ce qui en fait le choix privilégié pour de nombreuses applications. Ils offrent une capacité de charge supérieure, une capacité de vitesse plus élevée et des besoins de maintenance moindres que leurs homologues. En outre, les roulements à rouleaux sont plus résistants aux conditions environnementales telles que la poussière ou les changements de température.

Le tableau ci-dessus illustre les principaux avantages d'un roulement à rouleaux par rapport à un roulement à tourillons. En ce qui concerne la longévité, les roulements à rouleaux ont une espérance de vie beaucoup plus longue ; ils possèdent également des capacités de charge beaucoup plus élevées tout en restant capables de fonctionner à des vitesses élevées avec des besoins de maintenance minimes. En outre, ils sont très résistants aux facteurs environnementaux tels que la poussière et les fluctuations de température, qui peuvent causer des dommages importants aux paliers lisses dans certaines circonstances.

Dans l'ensemble, lorsqu'il s'agit de choisir entre des roulements à rouleaux et des paliers lisses, il est important de prendre en compte tous les aspects de la performance, y compris la durabilité, la capacité de charge, la capacité de vitesse et la nécessité d'une maintenance réduite, ainsi que toutes les influences environnementales potentielles qui peuvent survenir dans l'environnement de l'application. Ces avantages font des roulements à rouleaux une option intéressante pour la plupart des équipements dont la longue durée de vie et le fonctionnement fiable sont des critères essentiels de réussite.

Inconvénients des roulements à rouleaux

Les inconvénients des roulements à rouleaux peuvent être comparés à un invité indésirable. Ils se cachent silencieusement dans l'ombre et se font remarquer aux moments les plus inopportuns, généralement lorsque vous vous y attendez le moins.

Tout d'abord, ils sont généralement plus bruyants que les paliers lisses. Cela est dû au frottement plus important entre les composants mobiles, qui résulte de l'utilisation de roulements à rouleaux. En outre, l'usure de ces pièces se produit plus rapidement au fil du temps en raison de ce frottement accru, ce qui entraîne une augmentation du bruit :

• Augmentation des coûts de maintenance
• Problèmes d'alignement des composants
• Besoins de remplacement plus fréquents
• Coût plus élevé pour l'achat initial

Enfin, compte tenu de tous ces facteurs, le choix des roulements à rouleaux ne doit pas être fait à la légère, mais plutôt après un examen approfondi des besoins spécifiques de l'application. Le choix d'un mauvais type de roulement peut entraîner des réparations coûteuses ainsi que des temps d'arrêt qui auraient pu être évités si le bon choix avait été fait dès le départ. La section suivante aborde certains facteurs importants à prendre en compte lors de la sélection d'un roulement à rouleaux ou d'un palier lisse pour un projet donné.

Facteurs à prendre en compte lors du choix d'un roulement

Lorsqu'il s'agit de choisir entre un palier lisse et un palier à rouleaux, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Le type de roulement est le premier facteur à prendre en compte. En fonction de l'application, un type de roulement fonctionnera mieux qu'un autre. La capacité de charge doit également être prise en compte - les deux roulements ont leurs propres limites en termes de charge qu'ils peuvent supporter avant de souffrir d'une défaillance mécanique ou d'un dommage. Les limites de vitesse doivent également être évaluées ; toute vitesse excessive peut entraîner une usure prématurée de certains composants à l'intérieur du roulement. La plage de température est également importante ; certains matériaux utilisés pour ces types de roulements ne peuvent pas fonctionner dans certaines plages de température sans être endommagés au fil du temps. Enfin, l'espace d'installation doit également être examiné - si la zone de travail est exiguë, cela pourrait restreindre votre choix de taille et de conception des roulements.

Dans l'ensemble, lorsqu'il s'agit de choisir entre des paliers lisses et des roulements à rouleaux, il est préférable d'évaluer les exigences spécifiques de chaque machine en fonction des critères mentionnés afin de choisir le bon palier pour l'usage auquel il est destiné. La compréhension de tous ces éléments permet de s'assurer que le roulement sélectionné fonctionnera correctement pendant toute sa durée de vie et ne nécessitera qu'un minimum d'entretien.

Capacité de charge

Lorsqu'il s'agit de choisir entre un palier lisse et un palier à rouleaux, il est important de tenir compte de la capacité de charge de chacun d'entre eux. Le tableau suivant donne un aperçu des principales différences de capacité de charge :

Les paliers lisses sont généralement utilisés pour des charges plus légères qui ne nécessitent pas autant de force ou de poids. Les roulements à rouleaux, en revanche, peuvent être utilisés pour des applications plus lourdes, avec des poids et des forces plus importants. Selon la taille et le type, certains roulements à rouleaux ont des capacités de charge plus élevées que d'autres. Ainsi, en fonction des exigences de votre application, vous devrez peut-être choisir des types spécifiques de roulements à rouleaux ou de paliers lisses. En outre, des facteurs tels que la température ambiante, les limites de vitesse et les vitesses de rotation doivent être pris en compte lors de la prise de décision concernant le type de roulement à choisir.

Limites de vitesse et de régime

La conception de machines et d'équipements destinés à accueillir des composants rotatifs implique souvent de choisir le roulement approprié. Le choix entre paliers lisses et paliers à rouleaux peut se faire en fonction de la vitesse, de la capacité de charge et de la température de fonctionnement. Les limites de vitesse et de régime doivent également être prises en compte lors du choix d'un type de roulement.

Les paliers lisses sont généralement recommandés dans les applications qui nécessitent des rotations à faible vitesse tout en conservant un couple élevé. Ces types de roulements ont une limite maximale illimitée en termes de nombre de tours par minute, mais ils ont tendance à fonctionner de manière optimale dans les machines à mouvement plus lent et à charge plus élevée. D'autre part, les roulements à rouleaux ont un couple nominal beaucoup plus faible, mais ils permettent des vitesses plus élevées que les roulements à tourillons grâce à leur capacité à supporter des mouvements de rotation plus rapides sans provoquer d'usure excessive des surfaces d'appui. Les roulements à rouleaux ont généralement une limite de vitesse maximale qui ne doit pas être dépassée si l'on souhaite prolonger la durée de vie du produit.

Lorsque l'on envisage les options de roulements à tourillon et de roulements à rouleaux, il est important de tenir compte de la vitesse de la machine, du régime maximal, de la vitesse de rotation, du couple nominal et de la durée de vie prévue des roulements avant de faire son choix. Ces facteurs vous aideront à déterminer l'option la mieux adaptée aux besoins de votre application. En fin de compte, cette décision aura un impact sur la réussite de votre projet au fil du temps, alors faites attention lorsque vous recherchez la solution qui vous convient le mieux !

Température de fonctionnement

Maintenant que nous avons discuté des limites de vitesse et de régime, passons aux considérations relatives à la température de fonctionnement lorsqu'il s'agit de choisir entre un palier lisse et un palier à rouleaux. La température joue un rôle important dans le choix du type de roulement le mieux adapté à votre application. La température des roulements doit être maintenue dans certaines plages, car des températures élevées peuvent dégrader les performances ou provoquer une défaillance prématurée.

Lors de la sélection des roulements, il est important de connaître la température maximale de fonctionnement des roulements envisagés. Ces informations figurent généralement dans les fiches techniques ou les catalogues des fabricants. Si cette information n'est pas disponible, vous devez contacter directement le fabricant. Le fabricant sera également en mesure de fournir des températures nominales spécifiques basées sur ses propres résultats d'essais pour chaque modèle qu'il propose dans différentes conditions de charge. En général, les paliers lisses peuvent supporter des températures plus élevées que les roulements à rouleaux en raison de leur plus grande surface et de leur meilleure capacité de dissipation de la chaleur ; cependant, cela varie en fonction des exigences de lubrification et d'autres facteurs tels que la taille du palier et le matériau utilisé.

Il est également important de tenir compte de la manière dont la plage de températures de l'environnement peut affecter les performances du roulement au fil du temps. Vous devez vous assurer que le roulement choisi dispose d'une marge suffisante dans sa capacité de température nominale par rapport aux températures de fonctionnement prévues pour votre application, afin qu'il n'atteigne pas sa limite supérieure en fonctionnement normal ou pendant les périodes d'utilisation maximale. En outre, si l'on prévoit des variations extrêmes des températures ambiantes (comme des changements rapides entre le chaud et le froid), il peut être nécessaire de spécifier des matériaux plus robustes, comme l'acier inoxydable, plutôt que des métaux plus tendres, comme le laiton ou les alliages d'aluminium.

En comprenant à l'avance les limites de vitesse/régime et les exigences de température de fonctionnement, on peut choisir le bon type de roulement en toute confiance, en sachant qu'il fonctionnera de manière optimale tout en respectant les spécifications requises sans dépasser ses limites de température. Par conséquent, des critères de sélection appropriés dès le départ permettent d'assurer des performances optimales du système tout au long de sa durée de vie, avec des besoins de maintenance minimes à l'avenir.

Exigences en matière de maintenance

En matière d'entretien, les paliers lisses et les roulements à rouleaux présentent des différences significatives. Les paliers lisses nécessitent une lubrification régulière des surfaces d'appui et doivent être inspectés régulièrement pour détecter tout signe d'usure ou de détérioration. Les roulements à rouleaux, quant à eux, ne nécessitent généralement que des inspections périodiques, car il s'agit d'unités étanches disposant de leur propre alimentation en lubrifiant, qui est généralement suffisante pendant toute leur durée de vie. En outre, l'installation d'un palier lisse requiert plus d'attention que celle d'un palier à roulement ; l'alignement entre les composants doit être précis afin de garantir un fonctionnement correct.

À l'inverse, l'installation d'un roulement à rouleaux est généralement plus simple car ils sont conçus comme des unités à alignement automatique. Le nettoyage des roulements diffère également : les paliers lisses présentent souvent des fissures qui peuvent retenir des contaminants tels que la saleté et les particules de poussière, de sorte qu'un nettoyage approfondi doit faire partie de votre routine d'entretien lorsque vous utilisez ce type de roulement. En revanche, avec les roulements à rouleaux, l'accumulation de contaminants pose moins de problèmes car les joints d'étanchéité protègent les composants internes des conditions environnementales.

Compte tenu de ces différences en termes de soin à apporter, il convient de peser tous les facteurs avant de décider si un palier lisse ou un palier à rouleaux convient à son application. La taille et l'espace d'installation peuvent également influencer cette décision...

Taille et espace d'installation

Les dimensions et l'espace d'installation sont également des facteurs clés lorsqu'il s'agit de déterminer les besoins de maintenance d'un roulement. La taille des roulements dépend à la fois de la taille du tourillon et de la taille du rouleau, selon le type de roulement choisi. Les paliers lisses peuvent voir leur longévité affectée s'ils ne sont pas dimensionnés correctement. Quant aux roulements à rouleaux, ils doivent être dimensionnés en fonction de leurs charges axiales ou radiales afin d'éviter une usure prématurée ou une défaillance.

L'espace disponible dans une application doit également être pris en compte lors de la sélection d'un roulement. Cela permettra de déterminer s'il y a suffisamment d'espace pour installer le roulement requis sans problème. Si ce n'est pas le cas, il faudra envisager d'autres solutions, telles que l'utilisation de paliers en deux parties.

En outre, il convient de tenir compte de la facilité avec laquelle il sera possible d'effectuer des inspections et des lubrifications régulières en ce qui concerne tout entretien à effectuer sur un roulement particulier au cours de sa durée de vie - en particulier lorsque l'accès est limité en raison d'espaces restreints autour de la zone d'installation du roulement. En évaluant correctement tous ces facteurs avant de faire votre choix, vous vous assurerez que le roulement choisi répond à toutes les exigences nécessaires. Avec ces informations en main, le coût et la disponibilité peuvent maintenant entrer en ligne de compte dans le choix de la solution idéale pour une application donnée.

Coût et disponibilité

Lorsqu'il s'agit de choisir entre un roulement à billes et un roulement à rouleaux, le coût et la disponibilité sont deux des facteurs les plus importants. D'un seul coup, vous pouvez passer d'un projet extraordinaire à une déception due à des contraintes budgétaires ou à un manque de disponibilité des stocks - voyons donc comment ces roulements se comparent sur ces fronts :

• Comparaison des prix : D'une manière générale, les paliers lisses ont tendance à être moins chers que les rouleaux tout en offrant des performances similaires.
• Disponibilité des roulements : Les roulements à rouleaux ont tendance à avoir plus d'options disponibles car ils existent en différentes formes, tailles, types, matériaux, etc., alors que les paliers lisses n'offrent pas toujours le même niveau de variété.
• Le rapport coût-efficacité : Lorsque l'on compare leur fonctionnalité au prix offert par chaque type de roulement, les roulements à billes et les roulements à rouleaux offrent généralement un bon rapport qualité-prix. Tout dépend des besoins spécifiques de l'application.
• Chaîne d'approvisionnement : Les paliers lisses nécessitent moins de pièces et donc des chaînes d'approvisionnement plus simples, ce qui les rend parfois plus faciles à approvisionner que leurs homologues à rouleaux.
• Disponibilité des stocks : Bien que cela varie souvent en fonction du fabricant du produit, certains fournisseurs peuvent détenir des stocks plus importants de roulements à rouleaux ou de paliers lisses par rapport à l'autre type de roulement lorsque la demande est élevée.

Dans l'ensemble, il n'y a pas de vainqueur dans toutes les catégories en ce qui concerne le coût et la disponibilité. Cependant, le fait de connaître vos exigences particulières devrait vous aider à choisir le roulement qui convient le mieux à votre travail. Ceci étant dit, nous allons maintenant nous pencher sur les conditions environnementales...

Conditions environnementales

Lorsque l'on compare un palier lisse à un palier à rouleaux, les conditions environnementales sont un facteur important à prendre en compte. Nombre de ces applications exigent une fiabilité à long terme et un fonctionnement robuste dans des conditions extrêmes de température, d'humidité et d'exposition aux vibrations. Pour s'assurer que l'application correcte est choisie pour chaque environnement spécifique, il est vital d'évaluer les exigences par rapport aux deux types de roulements.

Ces caractéristiques nous permettent de comparer différents matériaux et de décider lequel répond le mieux à nos besoins en fonction des conditions environnementales dans lesquelles nous devons opérer, en garantissant un fonctionnement fiable et en minimisant les temps d'arrêt dus à la défaillance de composants en raison de l'application initiale de critères de sélection incorrects.

Normes d'assurance qualité

Lorsqu'il s'agit de choisir entre des paliers lisses et des roulements à rouleaux, les normes d'assurance qualité sont un facteur essentiel à prendre en considération. Pour garantir les performances nécessaires des roulements, il faut adopter une approche globale de l'assurance qualité des roulements qui couvre tous les aspects de la conception, de la production et de l'exploitation. Les normes d'essai des roulements doivent être établies à chaque étape de la fabrication, de l'installation, de l'exploitation et de la maintenance afin de garantir leur bon fonctionnement.

Les fabricants doivent respecter des normes strictes de fabrication des roulements, telles que celles définies par les principales organisations industrielles comme ISO, ANSI/ABMA ou AGMA. Il s'agit notamment de normaliser les matériaux des pièces avec des spécifications claires concernant les mesures de dureté et d'autres caractéristiques liées à la résistance et à la durabilité. Tous les composants doivent respecter des tolérances dimensionnelles spécifiques fixées par ces directives et pratiques acceptées avant de commencer l'assemblage.

En outre, le processus de contrôle de la qualité doit comporter une inspection approfondie à chaque étape du processus de fabrication - de la sélection des matières premières à la livraison du produit fini - à l'aide de technologies d'évaluation visuelle avancées telles que les microscopes optiques ou les tomodensitogrammes (CT scan). L'objectif final est évidemment de veiller à ce que seuls des produits de haute qualité soient mis en circulation, mais aussi à ce qu'ils soient à la hauteur de l'objectif pour lequel ils ont été conçus lorsqu'ils sont utilisés.

Une fois assemblé correctement selon les normes d'assurance qualité les plus strictes, on peut choisir en toute confiance un palier lisse ou un palier à rouleaux en fonction des exigences à satisfaire. Alors que nous abordons la section suivante sur les considérations de conception, il est important que les fabricants comprennent comment les différents facteurs influencent le fonctionnement optimal afin qu'ils puissent prendre des décisions éclairées sur le type de roulement qui répond le mieux à leurs besoins.

Considérations relatives à la conception

Lorsqu'il s'agit de choisir entre un palier lisse et un palier à rouleaux, plusieurs considérations de conception doivent être prises en compte. Tout d'abord, les exigences d'installation de chaque type de roulement peuvent varier de manière significative. D'une manière générale, les paliers lisses nécessitent des techniques d'installation plus sophistiquées que les roulements à rouleaux. Deuxièmement, la lubrification est un facteur important dans le choix d'un roulement, car les différents types de roulements nécessitent des quantités et des types de lubrifiants différents pour fonctionner correctement. Les roulements à rouleaux ont généralement une capacité de charge plus élevée que les paliers lisses. Enfin, les limites de température doivent également être prises en compte : les roulements à rouleaux ont tendance à mieux fonctionner à des températures plus élevées que les paliers lisses.

En ce qui concerne les considérations de conception pour la sélection d'un roulement, une technique d'installation correcte est essentielle pour garantir des performances optimales et la longévité de la pièce. En outre, il est nécessaire de comprendre les matériaux et les exigences de lubrification pour obtenir un fonctionnement fiable dans le temps. En ce qui concerne les capacités de charge et les limites de température, il est essentiel de prendre en compte ces facteurs en fonction de l'application spécifique avant de faire une sélection. En fin de compte, une évaluation minutieuse de ces différents éléments vous aidera à sélectionner la meilleure solution possible pour vos besoins.

Conclusion

En conclusion, lorsqu'il s'agit de choisir entre un palier lisse et un palier à rouleaux pour votre application, de nombreux facteurs doivent être pris en compte. Tout d'abord, le coût et la disponibilité de chaque type doivent être pris en compte, ainsi que les conditions environnementales qu'ils peuvent rencontrer dans leur environnement prévu. Les normes d'assurance qualité doivent également être prises en compte afin que vous puissiez être assuré que le roulement que vous choisirez aura été produit avec précision. Enfin, les considérations de conception telles que la capacité de charge et les exigences de vitesse doivent être évaluées afin de prendre une décision éclairée sur le type de roulement le mieux adapté à vos besoins. En pesant soigneusement tous ces aspects, nous pouvons nous assurer que nos projets se déroulent comme sur des roulettes, ce qui nous donne la tranquillité d'esprit de savoir que nos applications produiront des résultats optimaux de manière efficace et sûre.