Forces radiales et poussées dans les roulements

Jul 15, 2023

Lorsque la précision est requise, il est important que les ingénieurs tiennent compte des forces agissant sur un roulement. Étant donné qu'un roulement supporte généralement le mouvement libre d'un arbre autour d'un axe de rotation, deux forces agissent normalement sur le roulement : une charge radiale et une charge axiale. Mais quel est l'impact de ces forces ? Ici, Chris Johnson, directeur général deRoulements SMB, explique.

Une charge radiale agit perpendiculairement, à 90 degrés, à l'axe de rotation, tandis qu'une charge axiale - également appelée charge axiale - agit parallèlement à l'axe de rotation. Tout désalignement de l'arbre peut également entraîner une charge de moment, une force d'inclinaison qui peut augmenter l'usure. L'application d'une charge axiale à un roulement peut être bénéfique. Par exemple, l'application d'une charge axiale permanente (précharge) à la bague intérieure ou extérieure, à l'aide de rondelles ou de ressorts, peut éliminer le jeu dans le roulement et fournir une rotation plus précise. A l'inverse, appliquer une charge excessive peut être catastrophique. Si les ingénieurs ne parviennent pas à faire correspondre correctement un roulement aux charges radiales et axiales dans une application, cela peut réduire considérablement la durée de vie du roulement. Lors du calcul de la durée de vie des roulements, il est important de prendre en compte les charges nominales, qui mesurent la rapidité avec laquelle les éléments rotatifs d'un roulement subiront la fatigue et le nombre total de tours qu'un roulement peut supporter avant de tomber en panne. Ces cotes peuvent être classées en cotes de charge statique et en cotes de charge dynamique. Un roulement à billes radial typique, conçu principalement pour les charges radiales, a une capacité de charge statique et dynamique maximale. La capacité de charge statique est la charge radiale maximale qu'un roulement peut supporter avant que la charge n'entraîne une déformation permanente totale des billes du roulement ou du chemin de roulement égale à un dix-millième du diamètre de la bille. Bien qu'un roulement puisse tolérer une charge statique élevée, il le fera au prix d'une perte de précision et de douceur, ce qui le rendra peu pratique pour une utilisation dans des environnements de haute précision, tels que la fabrication électronique et les robots utilisés dans la production d'aliments et de boissons. La charge nominale statique typique d'un roulement en acier inoxydable est d'environ 75 à 80 % de la charge nominale des roulements en acier au chrome, en raison de la dureté du matériau. La capacité de charge dynamique, quant à elle, est la capacité de 90 % d'un groupe de roulements identiques en acier au chrome, dont seule la bague intérieure tourne, à supporter une charge radiale d'amplitude et de taille constantes pendant un million de tours avant le les premiers signes de fatigue apparaissent. Plus la charge est importante, plus le niveau de contraintes auquel les billes et les chemins de roulement seront soumis sera élevé. Cela entraînera une usure plus rapide et une durée de vie plus courte des roulements. La défaillance par fatigue entraîne l'érosion de la trajectoire de la bille, entraînant un écaillage, où une fracture à la surface du chemin de roulement entraîne l'enlèvement de matière, entraînant finalement une défaillance. Une charge excessive peut également entraîner d'autres signes de fatigue tels qu'une surchauffe, une dégradation du lubrifiant et une abrasion causée par des flocons de particules. Choisir le bon roulement

Il existe une variété de mesures que les fabricants peuvent prendre pour assurer une longue durée de vie des roulements. La première étape consiste à limiter la charge radiale entre 6 et 12 % de la charge dynamique nominale d'un roulement. Bien qu'un roulement puisse tolérer une charge beaucoup plus élevée, sa durée de vie sera raccourcie. La prochaine étape consiste à choisir le bon matériau. D'après l'expérience de SMB Bearings en tant que spécialiste des roulements à section mince, résistants à la corrosion et miniatures, le choix du bon type de roulement peut également faire toute la différence. Bien que tous les roulements à billes radiaux aient une certaine capacité de charge axiale, il est souvent préférable d'utiliser des roulements à usage intensif dotés de chemins de roulement profonds si des charges axiales plus importantes sont présentes, car ils peuvent supporter des charges axiales allant jusqu'à 50 % de la charge radiale statique. Bien que les roulements à section mince - où la différence entre le diamètre intérieur et extérieur du roulement est faible - sont excellents pour la compacité et l'économie de poids, ils ne peuvent supporter que des charges axiales comprises entre 10 et 30 % de la charge radiale statique du roulement en raison de les chemins de roulement moins profonds. Des charges radiales ou des charges de moment supplémentaires réduiront encore plus la capacité de charge axiale. Des charges axiales excessives sur un roulement à section mince peuvent amener les billes à rouler dangereusement près du sommet du chemin de roulement. En choisissant le bon type de roulement et en tenant compte des facteurs clés dans la bataille pour contrôler les charges radiales et axiales, les ingénieurs peuvent s'assurer qu'ils continuent d'innover tout en offrant les plus hauts niveaux de précision, de douceur et de durée de vie des roulements.