Roulements à rouleaux : Types, utilisations, applications et entretien

Un roulement à rouleaux est un type de roulement à éléments roulants qui utilise des rouleaux cylindriques au lieu de billes pour réduire le frottement d'une surface en rotation.

Par rapport aux roulements à billes, les roulements à rouleaux ont une plus grande surface en contact avec les bagues, ce qui leur permet de supporter une charge plus importante. Ils sont également plus minces et nécessitent donc moins de jeu entre l'axe et la structure environnante. Les roulements à rouleaux sont disponibles dans une large gamme de formes et de tailles et peuvent être personnalisés pour répondre à des exigences spécifiques telles que les directions de charge et la rigidité.

Types de roulements à rouleaux

Il existe des milliers de types différents de roulements à rouleaux pour répondre aux exigences d'applications spécifiques. Les cinq principaux types de roulements à rouleaux sont les suivants

Roulements à rouleaux cylindriques: Ils ont une capacité de charge radiale élevée et des charges de poussée modérées. Ils se composent d'une bague intérieure, d'une bague extérieure, de rouleaux et d'une cage (retenue des rouleaux).
Roulements à rotule sur rouleaux: Ils conviennent pour absorber des charges radiales élevées et des charges axiales modérées. En fonction de la conception, ils peuvent également être en mesure de transmettre des charges axiales limitées.
Roulements à rouleaux coniques: Ils peuvent supporter à la fois des charges radiales et des charges de poussée et sont généralement utilisés par paires pour supporter des charges axiales dans les deux sens. Ils se composent d'une bague intérieure, d'une bague extérieure, de rouleaux coniques et d'une cage (dispositif de retenue des rouleaux).
Roulements à aiguilles: Ces roulements contiennent des éléments roulants longs et minces appelés aiguilles. Ils constituent un type particulier de roulement à rouleaux cylindriques et sont utilisés dans les applications où l'espace radial est limité.
Roulements à rouleaux de butée: Ils sont conçus pour supporter des charges axiales dans une direction et sont couramment utilisés dans des applications telles que les transmissions automobiles. Ils se composent d'une bague extérieure, d'une série de rouleaux et d'une cage (dispositif de retenue des rouleaux).

Il existe d'autres types de roulements à rouleaux jointifs, de roulements fendus et de roulements à section mince. Les roulements à rouleaux jointifs peuvent être personnalisés pour des situations particulières, et l'utilisation de flasques, de cages et de rangées de roulements multiples peut permettre d'obtenir des performances plus élevées pour répondre aux besoins d'applications spécifiques.

Fonctionnement des roulements à rouleaux

Les roulements à rouleaux utilisent des rouleaux cylindriques ou sphériques pour réduire le frottement entre deux surfaces en contact l'une avec l'autre. Les rouleaux sont placés entre deux chemins de roulement, qui sont les bagues intérieure et extérieure du roulement. Lorsque l'arbre tourne, les rouleaux roulent le long des chemins de roulement, ce qui réduit le frottement et permet à l'arbre de tourner en douceur.

La conception spécifique dépend du type de roulement à rouleaux utilisé. Par exemple, les roulements à billes utilisent des billes qui roulent entre les deux chemins de roulement, tandis que les roulements à rouleaux cylindriques utilisent des cylindres qui roulent le long de leurs côtés dans les chemins de roulement. Les roulements à rouleaux coniques ont des éléments dont le diamètre est plus grand à une extrémité qu'à l'autre, ce qui leur donne un léger angle et leur permet de supporter à la fois des charges radiales et axiales. Les roulements à aiguilles utilisent des cylindres longs et minces qui sont souvent effilés en pointe pour les maintenir captifs.

Les roulements à rouleaux sont conçus pour supporter des charges avec un minimum de frottement et peuvent supporter des charges radiales et axiales. Ils sont couramment utilisés dans les applications rotatives et peuvent être adaptés à des applications spécifiques en utilisant des brides, des cages et des rangées de roulements multiples. Les roulements à rouleaux présentent plusieurs avantages par rapport aux paliers à contact glissant, notamment un faible frottement au démarrage et en fonctionnement, la précision de l'alignement de l'arbre et une longue durée de vie. Cependant, ils présentent également certains inconvénients, tels qu'un niveau sonore plus élevé pendant le fonctionnement et une susceptibilité à la contamination par les particules.

Applications courantes

Les roulements à rouleaux sont utilisés dans une large gamme d'applications en raison de leur capacité à réduire le frottement tout en supportant des charges axiales et radiales élevées. Voici quelques-unes des applications les plus courantes :

Systèmes de fret aérien
Moteurs
Industrie agricole
Équipements et machines lourds
Panneaux solaires
Matériel médical
Industrie automobile
Les centrales
Éoliennes
Entraînements par engrenages
Laminoirs
Exploitation minière et traitement des agrégats
Pompes et compresseurs
Équipement de manutention
Machines textiles
Véhicules ferroviaires
Industrie maritime

Différents types de roulements à rouleaux sont utilisés dans différentes applications en fonction de leurs propriétés telles que les performances, la vitesse, la précision et la capacité de charge. Par exemple, les roulements à rouleaux cylindriques conviennent aux charges radiales importantes et sont utilisés dans les boîtes de vitesses fixes, les moteurs électriques et les laminoirs. Les roulements à rotule sur rouleaux sont utilisés en cas de charges radiales et axiales très lourdes dans des applications sujettes à des défauts d'alignement ou à des déviations de l'arbre. Les roulements à aiguilles sont utilisés dans les composants automobiles tels que les pivots de culbuteurs, les transmissions, les compresseurs d'air, etc.

Avantages et inconvénients

Les roulements présentent plusieurs avantages par rapport aux roulements à contact glissant :

Avantages:

Faible frottement au démarrage et en cours de route, sauf à des vitesses très élevées.
Capacité à résister à des chocs momentanés.
Précision de l'alignement des arbres.
Faible coût de fabrication.
Faible frottement et exigences modérées en matière de lubrifiant.
Peut supporter des charges radiales et axiales.
Longue durée de vie des roulements.
Robuste.
Peut résister aux surcharges et aux chocs.
Peut supporter des charges radiales importantes.

Cependant, les roulements ont aussi des inconvénientsy compris :

Plus de bruit pendant le fonctionnement, en particulier à grande vitesse.
La structure du siège du palier peut être complexe.
Le coût de fabrication peut être élevé.
Ne peut tolérer des charges axiales élevées.
Risque de tourbillonnement et de fouettement de l'huile, qui peut être catastrophique s'il n'est pas corrigé.
Susceptible d'être contaminée par des particules.

Les avantages et les inconvénients de certains types de roulements à rouleaux, tels que les roulements à rouleaux cylindriques, peuvent varier. Par exemple, les roulements à rouleaux cylindriques ont une capacité de charge radiale élevée et des charges de poussée modérées, mais ne peuvent tolérer des charges axiales élevées. Il est important de prendre en compte les exigences spécifiques de l'application lors de la sélection d'un type de roulement.

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Composants et matériaux

Ils sont composés de plusieurs éléments, notamment

Anneaux intérieurs et extérieurs: Ce sont les deux principaux composants du roulement et ils sont conçus pour maintenir les éléments roulants en place.
Éléments roulants: Il s'agit de rouleaux cylindriques ou sphériques qui réduisent le frottement entre les bagues intérieure et extérieure.
Cage ou dispositif de retenue: Ce composant sépare les éléments roulants et les maintient régulièrement espacés.
Joints: Ces composants sont utilisés pour empêcher les contaminants de pénétrer dans le roulement et le lubrifiant à l'intérieur.

Les matériaux utilisés pour fabriquer les roulements à rouleaux sont également importants. Le matériau le plus couramment utilisé pour les éléments porteurs des roulements à billes de précision, des roulements à rouleaux et des roulements à rouleaux coniques est l'acier chromé 52100. D'autres matériaux sont utilisés pour les éléments roulants, notamment l'acier chromé à haute teneur en carbone, l'acier de cémentation et la céramique. Le choix du matériau dépend des exigences spécifiques de l'application, telles que la résistance à la corrosion, la porosité, la réduction des coûts, la résistance au grippage, la légèreté des matériaux et une grande durabilité.

Outre les matériaux traditionnels en acier, des matériaux non métalliques tels que le nylon, le nitrate de silicone, le phénolique et le téflon (PTFE) sont également utilisés pour fabriquer des roulements à billes et à rouleaux en raison de leur légèreté. Toutefois, ces matériaux ne peuvent pas résister à des températures extrêmement élevées comme l'acier.

Comparaison

Les roulements présentent plusieurs avantages par rapport aux paliers à contact glissant, notamment un faible frottement au démarrage et en fonctionnement, sauf à des vitesses très élevées, la capacité de résister à des chocs momentanés, la précision de l'alignement de l'arbre, un faible coût de fabrication, un faible frottement, des besoins modérés en lubrifiant et la capacité de supporter à la fois des charges radiales et axiales.

D'autre part, les paliers lisses présentent certains avantages tels que la capacité à supporter des chocs et des charges élevées, une durée de vie plus longue et un risque de défaillance plus faible.

Cependant, les paliers lisses nécessitent plus d'entretien, présentent un risque de défaillance plus élevé et ont une longueur axiale plus importante pour supporter les chocs et les charges élevées. Les exigences spécifiques de l'application doivent être prises en compte lors du choix entre les paliers lisses et les roulements.

Performance et maintenance

Un entretien et une inspection appropriés sont essentiels pour garantir que les roulements à rouleaux fonctionnent de manière optimale et ont une longue durée de vie. Voici quelques conseils d'entretien :

Entretien et inspection réguliers: Un entretien et une inspection réguliers sont nécessaires pour détecter rapidement les défauts et prévenir les accidents avant qu'ils ne se produisent. Il est conseillé d'effectuer un entretien périodique en suivant la procédure spécifiée.
Nettoyage: Avant de démonter un roulement pour l'inspecter, enregistrer l'état physique du roulement, y compris en prenant des photos. En général, on utilise de l'huile légère neutre sans eau ou du kérosène pour nettoyer les roulements, une solution alcaline chaude peut également être utilisée si nécessaire. Dans tous les cas, il est essentiel de maintenir l'huile propre en la filtrant avant le nettoyage. Appliquer de l'huile anticorrosion ou de la graisse antirouille sur les roulements immédiatement après le nettoyage.
Inspection et analyse: Avant de décider de réutiliser des roulements démontés, il convient de vérifier l'exactitude de leurs dimensions et de leur fonctionnement, le jeu interne, les surfaces d'ajustement, les chemins de roulement, les surfaces de contact avec le roulement, les cages, etc.
Manipulation correcte: Les roulements sont délicats et peuvent être endommagés rapidement. Il est donc très important qu'ils soient stockés horizontalement dans un environnement propre et sec, avec leur emballage intact. Ne les exposez pas à des contaminants en suspension dans l'air, car même un minuscule grain de poussière peut provoquer une défaillance prématurée. Ne jamais les marteler, ni appliquer une force directe sur eux ou sur leur bague extérieure, ce qui pourrait endommager les éléments roulants et entraîner un désalignement.
Lubrification: Une bonne lubrification est essentielle pour prolonger la durée de vie des roulements à rouleaux. Le lubrifiant approprié dépend des conditions environnementales, de la température, de la vitesse et de la charge. Dans ce cas, il est conseillé de suivre les recommandations du fabricant.

En suivant ces conseils d'entretien, ils peuvent donner le meilleur d'eux-mêmes et avoir une longue durée de vie.

Dépannage et problèmes courants

Plusieurs problèmes peuvent affecter leurs performances. Voici quelques problèmes courants et des conseils de dépannage :

Contamination: La contamination est l'un des problèmes les plus courants qui peuvent affecter vos roulements. La saleté, la poussière et d'autres particules peuvent pénétrer dans le roulement et endommager les éléments roulants et les chemins de roulement. Pour résoudre ce problème, il est important de nettoyer soigneusement le roulement et la zone environnante et de s'assurer que le roulement est correctement scellé.
Désalignement: Un défaut d'alignement peut provoquer une usure inégale des éléments roulants et des chemins de roulement, entraînant une défaillance prématurée. Pour résoudre ce problème, il est important de vérifier l'alignement de l'arbre et du palier et de corriger tout défaut d'alignement constaté.
Lubrification insuffisante: Une lubrification insuffisante peut entraîner une augmentation du frottement et de l'usure des éléments roulants et des chemins de roulement, conduisant à une défaillance prématurée. Pour résoudre ce problème, il est important de s'assurer que le roulement est correctement lubrifié et que le lubrifiant utilisé est le bon.
Manipulation incorrecte: Une mauvaise manipulation peut endommager les éléments roulants et les chemins de roulement, entraînant une défaillance prématurée. Pour résoudre ce problème, il est important de s'assurer que le roulement est manipulé avec précaution et qu'il n'est pas soumis à une force ou à un impact direct.
Questions relatives aux charges axiales et radiales: Les problèmes de charge axiale et radiale peuvent provoquer une usure inégale des éléments roulants et des chemins de roulement, entraînant une défaillance prématurée. Pour résoudre ce problème, il est important de s'assurer que le roulement est correctement chargé et que la charge est uniformément répartie.
Problèmes liés à la charge de moment: Les problèmes de moment de charge peuvent entraîner une usure inégale des éléments roulants et des chemins de roulement, conduisant à une défaillance prématurée. Pour résoudre ce problème, il est important de s'assurer que le roulement est correctement chargé et que la charge est uniformément répartie.
Sélection d'un mauvais palier: Le choix d'un mauvais roulement peut entraîner une défaillance prématurée. Pour résoudre ce problème, il est important de s'assurer que le bon roulement est utilisé pour les exigences spécifiques de l'application.

Outre ces problèmes, les roulements de roue peuvent également connaître des problèmes tels que des dommages dus à des chocs et des moyeux de roulement usés. Pour résoudre ces problèmes, il est important de démonter le moyeu et de vérifier que le roulement et le moyeu ne sont pas endommagés.

Installation et remplacement

L'installation et le remplacement nécessitent une attention particulière aux détails afin de s'assurer que le roulement est correctement installé et qu'il fonctionne correctement.

Installation :

Préparer le palier: Avant d'installer le roulement, assurez-vous qu'il est propre et exempt de tout contaminant. Vérifiez que la taille et le type du roulement sont adaptés à l'application.
Préparation de l'arbre et du logement: Assurez-vous que l'arbre et le logement sont propres et exempts de bavures ou de dommages susceptibles d'affecter les performances du roulement. Vérifier que l'arbre et le logement sont de la bonne taille et du bon type pour le roulement.
Appliquer la lubrification: Appliquer la bonne quantité et le bon type de lubrifiant sur le roulement et l'arbre ou le logement.
Installer le roulement: Installez soigneusement le roulement sur l'arbre ou dans le logement. Veillez à ce que le roulement soit correctement aligné et mis en place.
Fixer le palier: Fixer le roulement à l'aide d'une méthode appropriée, telle qu'un collier de blocage ou des vis de réglage.

Remplacement :

Retirer l'ancien roulement: Retirez l'ancien roulement de l'arbre ou du logement à l'aide d'une méthode appropriée, telle qu'un extracteur de roulement ou une presse.
Préparation de l'arbre et du logement: Assurez-vous que l'arbre et le logement sont propres et exempts de bavures ou de dommages susceptibles d'affecter les performances du nouveau roulement. Vérifiez que l'arbre et le logement sont de la bonne taille et du bon type pour le nouveau roulement.
Préparation du nouveau palier: Avant d'installer le nouveau roulement, assurez-vous qu'il est propre et exempt de tout contaminant. Vérifiez que le nouveau roulement est de la bonne taille et du bon type pour l'application.
Appliquer la lubrification: Appliquer la quantité et le type de lubrifiant appropriés sur le nouveau roulement et sur l'arbre ou le logement.
Installer le nouveau roulement: Installez soigneusement le nouveau roulement sur l'arbre ou dans le boîtier. Veillez à ce que le roulement soit correctement aligné et mis en place.
Fixer le nouveau roulement: Fixer le nouveau roulement à l'aide de la méthode appropriée, telle qu'un collier de blocage ou des vis de réglage.

Il est important de suivre les instructions du fabricant et d'utiliser les outils et méthodes appropriés pour l'installation et le remplacement. Si vous n'êtes pas sûr de savoir comment installer ou remplacer un roulement, consultez un professionnel ou reportez-vous aux instructions du fabricant.

Fournisseur et fabricant

Lorsque l'on recherche un fournisseur ou un fabricant de roulements à rouleaux, il est important de tenir compte de plusieurs facteurs. Tout d'abord, la fiabilité et la réputation sont essentielles. Recherchez des entreprises qui sont présentes dans le secteur depuis longtemps et qui ont acquis une solide expérience dans la fourniture de produits de haute qualité. En outre, tenez compte de leurs certifications et accréditations, qui peuvent être une indication de leur engagement à respecter les normes de l'industrie.

Un autre aspect crucial à évaluer est la gamme de produits proposée par le fournisseur ou le fabricant. Il est préférable de choisir une entreprise qui propose une grande variété de roulements à rouleaux, y compris différents types tels que les roulements cylindriques, sphériques et coniques. Vous êtes ainsi assuré de trouver le roulement qui convient aux besoins spécifiques de votre application.

En outre, le soutien à la clientèle ne doit pas être négligé lors de la sélection d'un fournisseur ou d'un fabricant. Une entreprise réputée fournira un excellent service à la clientèle tout au long du processus d'achat et au-delà. Elle doit être réactive aux demandes de renseignements et fournir une assistance technique en cas de besoin.

En tenant compte de ces facteurs - fiabilité et réputation, diversité de la gamme de produits et assistance à la clientèle - vous pourrez prendre une décision éclairée lorsque vous choisirez un fournisseur ou un fabricant pour répondre à vos besoins.

Qu'est-ce qu'un roulement à rouleaux ?