Comment choisir un roulement

Il existe aujourd’hui de nombreux types de roulements différents, avec très peu d’informations sur les différences entre eux.Peut-être vous êtes-vous demandé « quel roulement sera le mieux adapté à votre application ? »Ou « Comment choisir un roulement ? »Cet article vous aidera à répondre à ces questions.
Tout d’abord, vous devez savoir que la plupart des roulements dotés d’un élément roulant se répartissent en deux grands groupes :

Roulements à bille
Roulements à rouleaux
Au sein de ces groupes, il existe des sous-catégories de roulements dotés de caractéristiques uniques ou de conceptions optimisées pour améliorer les performances.
Dans cet article, nous aborderons les quatre choses que vous devez savoir sur votre application afin de choisir le bon type de roulement.

Trouver la charge de roulement et la capacité de charge
Les charges sur les roulements sont généralement définies comme la force de réaction qu'un composant exerce sur un roulement lors de son utilisation.
Lorsque vous choisissez le roulement adapté à votre application, vous devez d'abord déterminer la capacité de charge du roulement.La capacité de charge est la quantité de charge qu'un roulement peut supporter et constitue l'un des facteurs les plus importants lors du choix d'un roulement.
Les charges sur les roulements peuvent être axiales (poussée), radiales ou une combinaison de celles-ci.
Une charge axiale (ou de butée) se produit lorsque la force est parallèle à l'axe de l'arbre.
Une charge sur roulement radial se produit lorsque la force est perpendiculaire à l’arbre.Ensuite, une charge combinée sur roulement se produit lorsque des forces parallèles et perpendiculaires produisent une force angulaire par rapport à l'arbre.

Comment les roulements à billes répartissent les charges
Les roulements à billes sont conçus avec des billes sphériques et peuvent répartir les charges sur une surface de taille moyenne.Ils ont tendance à mieux fonctionner pour les charges de petite à moyenne taille, en répartissant les charges via un seul point de contact.
Vous trouverez ci-dessous une référence rapide sur le type de charge de roulement et le meilleur roulement à billes pour le travail :
Charges radiales (perpendiculaires à l'arbre) et légères : Choisissez des roulements à billes radiaux (également appelés roulements rigides à billes).Les roulements radiaux font partie des types de roulements les plus courants sur le marché.
Charges axiales (de poussée) (parallèles à l'arbre) : Choisissez des butées à billes
Charges combinées, radiales et axiales : Choisissez un roulement à contact oblique.Les billes entrent en contact avec le chemin de roulement selon un angle qui supporte mieux les charges combinées.
Roulements à rouleaux et charge des roulements
Les roulements à rouleaux sont conçus avec des rouleaux cylindriques capables de répartir les charges sur une plus grande surface que les roulements à billes.Ils ont tendance à mieux fonctionner pour les applications à forte charge.

Vous trouverez ci-dessous une référence rapide sur le type de charge de roulement et le meilleur roulement à rouleaux pour le travail :
Charges radiales (perpendiculaires à l'arbre) : Choisissez des roulements à rouleaux cylindriques standard
Charges axiales (de poussée) (parallèles à l'arbre) : Choisissez des butées cylindriques
Charges combinées, radiales et axiales : choisissez un roulement à rouleaux coniques
Vitesses de rotation
La vitesse de rotation de votre application est le prochain facteur à prendre en compte lors du choix d'un roulement.
Si votre application doit fonctionner à des vitesses de rotation élevées, les roulements à billes sont généralement le choix préféré.Ils fonctionnent mieux à des vitesses plus élevées et offrent une plage de vitesses plus élevée que les roulements à rouleaux.
L'une des raisons est que le contact entre l'élément roulant et les chemins de roulement dans un roulement à billes est un point plutôt qu'une ligne de contact, comme dans les roulements à rouleaux.Étant donné que les éléments roulants s'enfoncent dans le chemin de roulement lorsqu'ils roulent sur la surface, les déformations de surface se produisent dans les charges ponctuelles des roulements à billes.

Force centrifuge et roulements
Une autre raison pour laquelle un roulement à billes est meilleur pour les applications à grande vitesse est la force centrifuge.La force centrifuge est définie comme une force qui pousse vers l'extérieur sur un corps se déplaçant autour d'un centre et résulte de l'inertie du corps.
La force centrifuge est le principal facteur limitant la vitesse du roulement, car elle se transforme en charges radiales et axiales sur un roulement.Étant donné que les roulements à rouleaux ont plus de masse qu'un roulement à billes, le roulement à rouleaux produira une force centrifuge plus élevée qu'un roulement à billes de même taille.

Réduisez la force centrifuge avec le matériau des billes en céramique
Parfois, la vitesse d'une application est supérieure à la vitesse nominale d'un roulement à billes.
Si cela se produit, une solution simple et courante consiste à remplacer le matériau des roulements à billes par de l'acier et par de la céramique.Cela maintient la taille du roulement la même mais offre un indice de vitesse environ 25 % plus élevé.Le matériau céramique étant plus léger que l’acier, les billes en céramique produisent moins de force centrifuge pour une vitesse donnée.

Les applications à grande vitesse fonctionnent mieux avec les roulements à contact oblique
Les roulements à contact oblique constituent le meilleur choix de roulements pour les applications à grande vitesse.L’une des raisons est que les billes sont plus petites et que les billes plus petites pèsent moins et produisent moins de force centrifuge lors de la rotation.Les roulements à contact oblique ont également une précharge intégrée sur les roulements qui fonctionne avec les forces centrifuges pour faire rouler correctement les billes dans le roulement.
Si vous concevez une application à grande vitesse, vous aurez besoin d'un roulement de haute précision, généralement dans la classe de précision ABEC 7.
Un roulement de précision inférieure a une plus grande « marge de manœuvre » dimensionnelle lors de sa fabrication qu'un roulement de haute précision.Par conséquent, lorsque le roulement est utilisé à des vitesses élevées, les billes roulent rapidement sur le chemin de roulement avec moins de fiabilité, ce qui peut entraîner une défaillance du roulement.
Les roulements de haute précision sont fabriqués selon des normes strictes et présentent très peu d'écarts par rapport aux spécifications lors de leur production.Les roulements de haute précision sont fiables pour les applications rapides car ils garantissent une bonne interaction entre la bille et le chemin de roulement.

Faux-rond et rigidité des roulements
Le faux-rond du roulement est la mesure dans laquelle un arbre tourne autour de son centre géométrique lorsqu'il tourne.Certaines applications, comme les broches d'outils de coupe, ne permettent qu'une légère déviation sur ses composants rotatifs.
Si vous concevez une application comme celle-ci, choisissez un roulement de haute précision, car il produira des faux-ronds du système plus petits en raison des tolérances serrées pour lesquelles le roulement a été fabriqué.
La rigidité des roulements est la résistance à la force qui fait dévier l'arbre de son axe et joue un rôle clé dans la minimisation du faux-rond de l'arbre.La rigidité des roulements provient de l'interaction de l'élément roulant avec le chemin de roulement.Plus l'élément roulant est enfoncé dans le chemin de roulement, provoquant une déformation élastique, plus la rigidité est élevée.

La rigidité des roulements est généralement classée par :
Rigidité axiale
Rigidité radiale
Plus la rigidité du roulement est élevée, plus la force nécessaire pour déplacer l'arbre lors de son utilisation est importante.
Voyons comment cela fonctionne avec les roulements à contact oblique de précision.Ces roulements sont généralement dotés d'un décalage fabriqué entre le chemin de roulement intérieur et extérieur.Lorsque les roulements à contact oblique sont installés, le décalage est supprimé, ce qui amène les billes à s'enfoncer dans le chemin de roulement sans aucune force d'application extérieure.C'est ce qu'on appelle la précharge et le processus augmente la rigidité du roulement avant même que le roulement ne subisse des forces d'application.

Lubrification des roulements
Connaître vos besoins en matière de lubrification des roulements est important pour choisir les roulements appropriés et doit être pris en compte dès le début de la conception d'une application.Une lubrification inappropriée est l’une des causes les plus courantes de défaillance des roulements.
La lubrification crée un film d'huile entre l'élément roulant et le chemin de roulement qui aide à prévenir la friction et la surchauffe.
Le type de lubrification le plus courant est la graisse, qui consiste en une huile avec un agent épaississant.L'agent épaississant maintient l'huile en place, de sorte qu'elle ne quitte pas le roulement.Lorsque la bille (roulement à billes) ou le rouleau (roulement à rouleaux) roule sur la graisse, l'agent épaississant se sépare, ne laissant que le film d'huile entre l'élément roulant et le chemin de roulement.Après le passage de l'élément roulant, l'huile et l'agent épaississant se rejoignent.
Pour les applications à grande vitesse, il est important de connaître la vitesse à laquelle l’huile et l’épaississant peuvent se séparer et se rejoindre.C'est ce qu'on appelle l'application ou la valeur n*dm du roulement.
Avant de sélectionner une graisse, vous devez trouver la valeur ndm de vos applications.Pour ce faire, multipliez les RPM de vos applications par le diamètre du centre des billes dans le roulement (dm).Comparez votre valeur ndm à la valeur de vitesse maximale de la graisse, située sur la fiche technique.
Si votre valeur n*dm est supérieure à la valeur de vitesse maximale de la graisse indiquée sur la fiche technique, la graisse ne sera pas en mesure de fournir une lubrification suffisante et une défaillance prématurée se produira.
Une autre option de lubrification pour les applications à grande vitesse sont les systèmes de brouillard d'huile qui mélangent l'huile avec de l'air comprimé, puis l'injectent dans le chemin de roulement à intervalles mesurés.Cette option est plus coûteuse que la lubrification à la graisse car elle nécessite un système de mélange et de dosage externe et de l'air comprimé filtré.Cependant, les systèmes à brouillard d'huile permettent aux roulements de fonctionner à des vitesses plus élevées tout en générant une quantité de chaleur inférieure à celle des roulements graissés.
Pour les applications à vitesse inférieure, un bain d'huile est courant.Un bain d'huile, c'est lorsqu'une partie du roulement est immergée dans l'huile.Pour les roulements qui fonctionneront dans des environnements extrêmes, un lubrifiant sec peut être utilisé à la place d'un lubrifiant à base de pétrole, mais la durée de vie du roulement est généralement raccourcie en raison de la nature du film lubrifiant qui se décompose au fil du temps.Il y a quelques autres facteurs à prendre en compte lors de la sélection d'un lubrifiant pour votre application. Consultez notre article détaillé « Tout ce que vous devez savoir sur la lubrification des roulements ».

Résumé : Comment choisir un roulement
Comment choisir le roulement adapté à votre application :

Trouver la charge de roulement et la capacité de charge
Tout d’abord, connaissez le type et la quantité de charge que votre application imposera au roulement.Les charges petites à moyennes fonctionnent généralement mieux avec des roulements à billes.Les applications à charges lourdes fonctionnent généralement mieux avec des roulements à rouleaux.

Connaissez la vitesse de rotation de votre application
Déterminez la vitesse de rotation de votre application.Les vitesses élevées (RPM) fonctionnent généralement mieux avec des roulements à billes et les vitesses inférieures fonctionnent généralement mieux avec des roulements à rouleaux.

Tenir compte du faux-rond et de la rigidité des roulements
Vous souhaitez également déterminer le type de faux-rond que votre application autorisera.Si l'application ne permet que de petits écarts, un roulement à billes est probablement votre meilleur choix.

Trouvez la lubrification adaptée à vos besoins en matière de roulements
Pour les applications à grande vitesse, calculez votre valeur n*dm, et si elle est supérieure à la vitesse maximale de la graisse, la graisse ne sera pas en mesure de fournir une lubrification suffisante.Il existe d'autres options comme la brumisation d'huile.Pour les applications à basse vitesse, un bain d’huile est un bon choix.
Des questions?Nos ingénieurs sur site se feront un plaisir de discuter avec vous et de vous aider à choisir le meilleur roulement pour votre application.