Les roulements à rouleaux cylindriques sont des composants indispensables dans divers systèmes mécaniques, offrant une capacité de charge radiale élevée et des performances robustes dans des applications exigeantes. Cependant, un problème de questions et des concepteurs récurrents est: les roulements à rouleaux cylindriques adaptés aux arbres verticaux? Pour y remédier, il faut approfondir l'intention de conception, la distribution de charge, le comportement de lubrification et les nuances d'installation de ces roulements lorsqu'ils sont montés verticalement.
Cet article explore l'aptitude des roulements à rouleaux cylindriques pour les applications d'arbre vertical, analysant leurs limites de performance, leurs considérations d'ingénierie et leurs préoccupations communes. Nous inclurons également les FAQ pratiques et une comparaison tabulaire avec d'autres types de roulements pour améliorer la clarté et la précision de l'application.
Comprendre les roulements à rouleaux cylindriques
Les roulements à rouleaux cylindriques sont un sous-type de roulements à éléments roulants. Comme son nom l'indique, ils utilisent des cylindres (par opposition aux balles ou aux éléments effilés) pour porter la charge. Ces rouleaux entrent en contact le long d'une ligne plutôt qu'un point, leur permettant de résister aux charges radiales plus lourdes que les roulements à billes. Structurellement, ils se composent d'un anneau intérieur, d'un anneau extérieur et d'éléments de roulement cylindriques séparés par des cages pour réduire le frottement et maintenir l'espacement.
Ces roulements sont disponibles dans plusieurs configurations telles que des types de lignes à ligne unique, à double rang et à complément complet. Certains incluent des brides sur les anneaux intérieurs ou extérieurs pour s'adapter à la charge axiale limitée ou à prévenir le mouvement axial.
Lorsqu'ils sont installés sur des arbres horizontaux, les roulements à rouleaux cylindriques fonctionnent exceptionnellement bien en raison de l'alignement optimal de la charge radiale et de la rétention d'huile simple. Cependant, le scénario change lorsque vous faites pivoter l'axe de 90 degrés - les installer sur un arbre vertical.
Application de l'arbre vertical - Défis clés
Manipulation axiale de la charge
Le principal défi à utiliser Les roulements à rouleaux cylindriques sur un arbre vertical sont leur capacité limitée à gérer les charges axiales (poussées). Étant donné que ces roulements sont principalement conçus pour le chargement radial, les monter verticalement place les forces gravitationnelles et les composants axiaux induits par la charge dans une direction pour laquelle ils ne sont pas optimisés.
À moins que le roulement n'ait des brides intégrées ou qu'elle soit combinée avec des roulements de poussée, il peut subir une usure précoce, un désalignement ou même un déplacement axial. Dans les versions complémentaires complètes sans cages, la friction axiale peut accélérer davantage la dégradation.
Complexité de lubrification
La gravité affecte considérablement le comportement de lubrification dans les orientations verticales. Dans les configurations horizontales, la graisse ou l'huile peut naturellement rester dans la cavité de roulement. Cependant, dans les arbres verticaux, en particulier avec des conceptions ouvertes ou semi-ouvertes, les lubrifiants peuvent circuler vers le bas en raison de la gravité, conduisant à la famine aux surfaces de contact supérieures.
Pour lutter contre cela, les ingénieurs utilisent souvent:
Canaux de lubrification verticale
Systèmes de bain d'huile avec pompes de circulation
Les graisses à haute viscosité
encore, ces solutions augmentent la complexité du système et les exigences de maintenance.
Modifications d'ingénierie à usage vertical
Pour adapter les roulements à rouleaux cylindriques pour les arbres verticaux, certaines modifications et précautions sont souvent nécessaires:
Utilisation de la localisation des brides
Certains roulements à rouleaux cylindriques sont livrés avec des brides sur les anneaux intérieurs et extérieurs. Ces brides aident à gérer le déplacement axial et garantissent que les rouleaux restent en place sous contrainte de gravité verticale. Cette configuration est particulièrement importante lorsque l'arbre vertical prend en charge les machines rotatives avec une distribution de charge inégale.
Assemblages de roulements combinés
Dans des applications verticales à chargement élevé, Les roulements à rouleaux cylindriques sont souvent utilisés en combinaison avec des roulements de poussée. Par exemple, un roulement à rouleaux cylindrique supporte les charges radiales, tandis qu'un roulement de poussée absorbe les charges axiales de l'orientation verticale. Cette stratégie à double port empêche l'échec prématuré et assure une durée de vie prolongée.
Précharge et précision de montage
La précision de montage est encore plus critique dans les arbres verticaux. Une précharge incorrecte peut entraîner une augmentation des vibrations et une distribution de charge inégale. Les ingénieurs utilisent souvent des cales de précision, des ressorts d'onde ou des pinces axiales pour contrôler le dégagement interne et assurer une géométrie de contact optimale.
Tableau de résumé des performances
Vous trouverez ci-dessous un tableau comparatif résumant les caractéristiques de Roulements à rouleaux cylindriques en fonction des roulements alternatifs dans les applications d'arbre vertical:
| Caractéristique |
du rouleau à rouleaux |
cylindriques roulement de |
rouleau conique |
| Capacité de charge radiale |
Très haut |
Haut |
Modéré |
| Capacité de charge axiale |
Bas (sauf brisé) |
Haut |
Haut |
| Adapté aux arbres verticaux |
De conditionnellement |
Oui |
Oui |
| Rétention de lubrification (vertical) |
Modéré à bas |
Haut |
Haut |
| Utilisation idéale |
Radial à forte charge |
Charge combinée |
Applications axiales à grande vitesse |
Ce tableau montre que les roulements à rouleaux cylindriques peuvent être utilisés verticalement, mais uniquement avec des réglages de conception ou lorsque les charges axiales sont minimes ou bien gérées.
Questions fréquemment posées (FAQ)
Les roulements à rouleaux cylindriques peuvent-ils fonctionner dans une boîte de vitesses verticale?
Oui, mais seulement si la conception compense les charges axiales. Le roulement doit être soutenu par la bride ou associé à un roulement de poussée. De plus, une attention doit être accordée à la rétention de pétrole et à la circulation pour éviter la défaillance de la lubrification de la section supérieure.
Ai-je besoin de cages spéciales pour les arbres verticaux?
Dans les applications verticales, les roulements à rouleaux cylindriques en cage sont préférables sur les types de complément complet. Les cages réduisent la friction interne et permettent un meilleur débit de lubrifiant, ce qui est crucial lorsque la gravité éloigne le lubrifiant des zones critiques.
Comment puis-je empêcher la perte de lubrifiant?
Utilisez de la graisse avec des épaississants, des joints de labyrinthe ou des systèmes d'huile de recirculation. Considérons également les canaux et les déflecteurs orientés verticalement qui maintiennent même une lubrification sur toutes les surfaces de contact.
Quelle est la différence de durée de vie?
Les roulements à rouleaux cylindriques sur un arbre horizontal durent généralement plus longtemps en raison d'une distribution de charge optimale. Sur un arbre vertical, l'espérance de vie peut baisser de 20 à 40% si elle n'est pas conçue correctement pour les défis axiaux et de lubrification.
Conclusion
Alors, les roulements à rouleaux cylindriques sont-ils adaptés aux arbres verticaux?
Oui, mais avec des conditions. Ils peuvent bien performer quand:
Les charges axiales sont minimes ou gérées à l'extérieur.
Les roulements sont équipés de brides ou associés à des roulements de poussée.
Les systèmes de lubrification sont optimisés pour le fonctionnement vertical.
Si l'un de ces facteurs est négligé, les performances et la durée de vie peuvent être compromises. Par conséquent, bien que les roulements à rouleaux cylindriques ne soient pas le premier choix pour les arbres verticaux, ils ne sont pas non plus exclus de ces applications. Avec l'ingénierie réfléchie et les adaptations au niveau du système, ils peuvent offrir des performances fiables et à long terme dans les orientations verticales.
