Évaluation des roulements

Jul 01, 2023

Markus Raabe explore les méthodes de calcul des roulements.

Les roulements à éléments roulants sont des composants importants dans les transmissions. Habituellement, ils sont sélectionnés en fonction des restrictions géométriques, des exigences relatives aux directions de charge et à la durée de vie.

La durée de vie est principalement calculée sur la base de la norme ISO 281 en utilisant une charge équivalente et la charge dynamique nominale du catalogue. Des facteurs d'influence supplémentaires tels que la lubrification et la propreté peuvent être pris en compte dans une cote de durée de vie modifiée. La durée de vie limite la charge maximale. En ce qui concerne la charge minimale, les catalogues de roulements fournissent des limitations dans la plage de 1 à 2 % de la charge nominale dynamique ou statique, car le glissement peut entraîner une usure ou un maculage. En utilisant une charge équivalente basée sur la norme ISO 281, le désalignement, le moment de charge ou le jeu du roulement ne sont pas pris en compte.

Une approche plus détaillée pour calculer la durée de vie nominale des roulements est fournie par l'ISO/TS 16281. Celle-ci ne peut pas être évaluée manuellement car elle est basée sur la répartition de la charge dans le roulement. En tenant compte de la répartition de la charge, des effets supplémentaires peuvent être inclus, tels que les désalignements, le jeu des roulements ou le montage. L'élargissement de cette approche permet de prendre en compte les déformations du logement, qui affecteront également la répartition des charges au sein du roulement.

D'autres évaluations peuvent être faites en utilisant la distribution de charge basée sur un équilibre quasi-statique. Pour les roulements à billes, le risque de troncature sous fortes charges axiales peut être évalué en comparant l'extension de l'ellipse de contact avec la hauteur de l'épaulement. Le rapport rotation/roulis et l'avance circonférentielle des billes sont des propriétés cinématiques utilisées pour évaluer les roulements à billes à grande vitesse. Pour les applications à grande vitesse, la contrainte de contact minimale doit être suffisante pour éviter le glissement. En plus de la durée de vie nominale, la contrainte de contact maximale peut être évaluée, ce que certaines industries préfèrent. Le calcul de la répartition de la charge des roulements fournira également des matrices de rigidité des roulements qui peuvent être utilisées pour calculer les déviations ou la dynamique du rotor. Pour les roulements avec des angles de contact, il y aura un couplage entre les déviations axiales, radiales et les angles d'inclinaison dans la matrice de rigidité.

Pour le calcul de la répartition de la charge du roulement et de la durée de vie nominale de référence qui en résulte conformément à la norme ISO/TS 16281, plusieurs programmes sont disponibles, généralement en combinaison avec un calcul d'arbre afin que le désalignement puisse être capturé.

Pour certains modes de dommages supplémentaires, des calculs transitoires utilisant une approche multi-corps sont nécessaires au lieu d'un équilibre quasi-statique. Habituellement, seuls les fabricants de roulements effectuent de telles évaluations, qui tiennent compte des interactions locales entre les éléments roulants et les bagues ou la cage.

Les normes actuelles de calcul de la durée de vie des roulements présentent encore quelques lacunes. Fig. 1. montre un exemple de durée de vie nominale d'un roulement à contact oblique avec variation de l'angle de contact sous une charge axiale pure constante. Pour un angle de contact d'environ 40°, la durée de vie nominale de référence selon ISO/TS 16281 est presque le double de la durée de vie nominale selon ISO 281. Pour un angle de contact supérieur à 45°, le roulement est considéré comme un palier de butée et la durée de vie nominale de référence selon L'ISO/TS 16281 sera réduite d'un facteur 2,6. Si un désalignement supplémentaire dû aux déviations de l'arbre est pris en compte pour les paliers de butée, la durée de vie nominale de référence selon ISO/TS 16281 sera inférieure à la durée de vie nominale selon ISO 281.

Markus Raabe est directeur général deMésys