Les roulements à rouleaux cylindriques jouent un rôle essentiel dans une vaste gamme de systèmes mécaniques dans des industries comme l'automobile, la fabrication et les machines lourdes. Connues pour leur capacité de charge radiale élevée et leur conception robuste, ces roulements sont conçus pour prendre en charge les arbres rotatifs avec un minimum de friction. Cependant, une question courante parmi les ingénieurs et les opérateurs de machines est: les roulements à rouleaux cylindriques peuvent-ils gérer les charges axiales? Cet article vise à fournir une exploration approfondie des capacités axiales de chargement de charge des roulements à rouleaux cylindriques, avec des informations techniques, des considérations pratiques et des exemples clairs.
Comprendre les roulements à rouleaux cylindriques: structure et fonction
Les roulements à rouleaux cylindriques sont définis par leur construction unique - une série de rouleaux cylindriques qui sont disposés parallèles à l'axe des roulements. Cette conception les distingue des roulements à billes, qui utilisent des éléments roulants sphériques. Le contact linéaire entre les rouleaux et les voies de course permet une plus grande zone de contact, améliorant la distribution de charge et permettant au roulement de gérer efficacement les charges radiales plus élevées.
Contrairement aux roulements à rouleaux effilés ou sphériques, les roulements à rouleaux cylindriques ne sont pas conçus intrinsèquement pour les charges axiales. Leur fonction principale réside dans la support des charges radiales, en particulier dans les applications qui impliquent une rotation à grande vitesse et une force radiale élevée. Ces roulements sont généralement divisés en plusieurs types, tels que les types Nu, N, NJ et NUP - chacun différant dans leur capacité à accueillir le déplacement axial ou la charge axiale.
Par exemple:
| Type de roulement |
Capacité de charge radiale |
Capacité de charge axiale |
Déplacement axial |
| Nu |
Très haut |
Aucun |
Oui |
| New Jersey |
Haut |
Limité (dans une direction) |
Partiel |
| Nup |
Haut |
Modéré (les deux directions) |
Limité |
Ce tableau illustre que seules certaines configurations comme NJ et NUP peuvent gérer un certain degré de charge axiale. Mais dans quelle mesure? Plongeons plus profondément.
Les roulements à rouleaux cylindriques peuvent-ils gérer les charges axiales?
La réponse courte est oui, mais avec des limitations . Bien que standard Les roulements à rouleaux cylindriques ne sont pas principalement conçus pour gérer les charges axiales, certains types - comme le NJ et le NUP - peuvent accueillir les forces axiales dans une mesure limitée.
Manipulation axiale de la charge dans les roulements de type NJ
Les roulements de type NJ présentent une épaule d'un côté de l'anneau intérieur et un collier de poussée séparé. Cette configuration permet au roulement de prendre en charge les charges axiales dans une direction. Cependant, la quantité de charge axiale qu'ils peuvent tolérer est nettement inférieure à celle des roulements conçus spécifiquement pour les forces axiales, telles que les roulements à billes de poussée ou les roulements à rouleaux effilés.
Ces roulements sont couramment utilisés dans des applications telles que les boîtes de vitesses et les compresseurs, où les forces axiales modérées se produisent comme effet secondaire des forces radiales ou de l'expansion thermique. Cependant, il est essentiel de s'assurer que les charges axiales ne dépassent pas les spécifications du fabricant, car cela peut entraîner une usure prématurée ou une défaillance de roulement.
Manipulation axiale de la charge dans les roulements de type NUP
Les roulements à rouleaux cylindriques de type NUP offrent des performances de chargement axiales légèrement meilleures. Ils comprennent deux épaules fixes sur l'anneau intérieur et une bride fixe plus une bride lâche sur l'anneau extérieur, leur permettant de prendre en charge les charges axiales dans les deux sens. Cela les rend adaptés aux applications avec de petites charges axiales bidirectionnelles, telles que les moteurs électriques et les boîtes d'essieu ferroviaires.
Cependant, même dans les roulements de type NUP, la capacité de charge axiale n'est généralement qu'une fraction de la capacité radiale. Par exemple, un roulement NUP évalué pour une charge radiale de 100 kN ne peut gérer que 10 à 15 kN de charge axiale. Les concepteurs doivent donc calculer soigneusement les charges attendues et sélectionner le type de roulement correct en conséquence.
Considérations d'ingénierie lors de l'utilisation de roulements à rouleaux cylindriques pour les charges axiales
Lorsque vous décidez d'utiliser Roulements à rouleaux cylindriques Dans des applications impliquant des charges axiales, plusieurs facteurs d'ingénierie doivent être pris en compte:
Analyse du rapport de charge : les ingénieurs doivent évaluer le rapport entre les charges radiales et axiales. Si les charges axiales dépassent 20 à 25% de la charge radiale, un type de roulement différent peut être plus approprié.
Logement et alignement de l'arbre : le désalignement peut exacerber le stress sur les rouleaux, en particulier sous les forces axiales. Un bon alignement garantit même la distribution de charge.
Vitesse et lubrification : des vitesses plus élevées peuvent entraîner une augmentation de la production de frottement et de la chaleur, en particulier lorsque des forces axiales sont présentes. Une lubrification adéquate est essentielle pour prévenir le contact métal-métal.
Configuration de montage : Le montage correct des types NJ et NUP est crucial pour une bonne gestion de la charge axiale. Un assemblage incorrect peut provoquer une déformation de glissement ou de bride.
Exemple de calcul de l'adéquation de la charge axiale
Voyons un roulement de type NJ avec une capacité radiale de 120 kN et une limite axiale de 12 kN. Si l'application implique une charge radiale de 90 kN et une charge axiale de 10 kN, le rapport est:
Ratio de charge axiale / radial = 10/90 = 0,111 ou 11,1%
Étant donné que 11,1% se trouvent dans la limite de sécurité (généralement inférieure à 15 à 20%), ce roulement pourrait être jugé approprié - d'autres conditions fournies comme la lubrification et l'alignement sont correctement traitées.
Alternatives pour un meilleur support de charge axiale
Si les charges axiales dans votre système sont importantes, il peut être plus sage d'envisager d'autres types de roulements qui offrent un support axial dédié. En voici quelques:
| Type de roulement |
charge radiale |
charge axiale |
application typique |
| Roulements à rouleaux effilés |
Haut |
Haut |
Poyeuses de véhicules, boîtes de vitesses |
| Roulements à billes de poussée |
Faible |
Très haut |
Applications de charge axiale à basse vitesse |
| Roulements de contact angulaire |
Modéré |
Modéré |
Pompes, machines-outils |
Ce tableau souligne pourquoi Les roulements à rouleaux cylindriques sont souvent choisis pour les applications de charge à dominante radiale. Pour un véritable support axial, les roulements de contact effilés ou angulaires sont souvent mieux adaptés.
Conclusion
Les roulements à rouleaux cylindriques , bien que exceptionnels pour les charges radiales, ont des capacités limitées en ce qui concerne les forces axiales. Des types comme NJ et NUP offrent une certaine flexibilité, mais leurs cotes de charge axiale sont intrinsèquement plus faibles. Pour les ingénieurs et les concepteurs, il est essentiel de comprendre ces limites et de choisir le type de roulement approprié en fonction des besoins réels de l'application.
En analysant soigneusement les exigences de charge, en consultant la documentation technique et en considérant les limitations de conception, vous pouvez utiliser en toute sécurité des roulements à rouleaux cylindriques dans des applications impliquant des forces axiales légères à modérées. Cependant, lorsque les charges axiales dominent, le passage à des types de roulements spécialisés n'est pas seulement recommandé - il est nécessaire pour la fiabilité et l'efficacité à long terme.
