A unité de bloc à oreiller est un ensemble de roulements montés constitué d'un boîtier - généralement en fonte, en acier embouti ou en thermoplastique - qui supporte un roulement à éléments roulants et le fixe sur une surface de montage plate parallèle à l'arbre. Les unités à palier à semelle sont l'une des configurations de roulements montés les plus largement utilisées dans les machines industrielles, car elles permettent de supporter un arbre rotatif indépendamment de l'alésage interne de la machine, simplifiant ainsi l'installation, l'alignement et la maintenance ou le remplacement futur.
Conception et construction de base
Une unité à semelle se compose de deux composants principaux : le logement , qui se boulonne au châssis de la machine à travers des trous de montage de chaque côté de l'alésage du roulement, et le se portant , qui est installé à l'intérieur d'un siège sphérique à l'intérieur du boîtier. Cette interface sphérique permet à la plupart des unités à paliers à coussin de s'auto-aligner de quelques degrés, s'adaptant ainsi à un désalignement mineur de l'arbre ou à une erreur d'installation du boîtier sans transférer cette contrainte dans les éléments roulants.
Le roulement est fixé à l'arbre à l'aide d'un mécanisme de verrouillage - le plus souvent des vis de réglage ou un collier de verrouillage excentrique - et l'ensemble est généralement scellé avec des joints de contact ou à labyrinthe pour empêcher les contaminants d'entrer et la graisse d'entrer. Un graisseur (raccord Zerk) sur le dessus du boîtier permet une relubrification périodique sans démonter l'unité.
Types d'unités de bloc à semelle par type de roulement
Le type de roulement interne utilisé dans une unité à semelle détermine sa capacité de charge, son indice de vitesse et son adéquation aux charges radiales et combinées.
| Type de roulement | Capacité de charge | Application typique |
|---|---|---|
| Roulement à billes (type à insert) | Radial léger à modéré, légère poussée | Convoyeurs, ventilateurs, équipements industriels légers |
| Roulement à rotule sur rouleaux | Forte poussée radiale et modérée | Convoyeurs lourds, exploitation minière, manutention |
| Roulement à rouleaux coniques | Charges combinées radiales et de poussée élevées | Arbres de machinerie lourde sous charge combinée |
| Roulement à rouleaux cylindriques | Poussée radiale élevée et minimale | Arbres rapides avec charge principalement radiale |
Paliers à semelle pour roulements à rouleaux sphériques sont le choix standard pour les applications industrielles lourdes car leur géométrie interne permet un auto-alignement continu même sous une charge importante, tandis que les roulements à billes standard sont mieux adaptés aux charges plus légères où le coût et la simplicité sont la priorité.
Matériaux de logement et quand les utiliser
Le matériau du boîtier affecte la solidité, le poids, la résistance à la corrosion et le coût, et doit être adapté à la fois aux exigences de charge et à l'environnement d'exploitation.
- Fonte : Le matériau standard pour un usage industriel général, offrant une haute résistance, un bon amortissement des vibrations et une longue durée de vie
- Acier embouti : Une option plus légère et moins coûteuse adaptée aux applications légères où une capacité de charge élevée n'est pas requise
- Thermoplastique (polymère) : Résistant à la corrosion et ne rouille pas, couramment utilisé dans les environnements de transformation des aliments, de lavage ou d'exposition à des produits chimiques
- Acier inoxydable : Sélectionné pour une résistance maximale à la corrosion dans les environnements industriels de qualité alimentaire, marins ou hautement corrosifs
Dans le domaine de la transformation des aliments et des boissons en particulier, boîtiers en thermoplastique ou en acier inoxydable sont généralement requis par les normes d'hygiène, car les boîtiers en fonte peuvent se corroder sous l'effet de lavages fréquents avec des produits de nettoyage caustiques, introduisant ainsi un risque de contamination au fil du temps.
Mécanismes de verrouillage : vis de réglage, collier excentrique ou manchon adaptateur
La manière dont le roulement est fixé à l'arbre affecte à la fois la vitesse d'installation et la résistance de l'unité aux vibrations ou aux charges inverses.
Comparaison des types de verrouillage
- Verrouillage par vis de réglage : Installation rapide, idéale pour la rotation unidirectionnelle et les charges faibles à modérées
- Verrouillage par collier excentrique : Adhérence supérieure pour inverser les charges et les environnements soumis à de fortes vibrations, résiste mieux au desserrage que les vis de réglage
- Verrouillage du manchon adaptateur : Fournit une force de serrage uniforme et concentrique, préférée pour les diamètres d'arbre plus grands et les charges plus lourdes
Les vis de réglage doivent être périodiquement resserrées au cours des premiers jours de fonctionnement, car elles peuvent reculer sous l'effet des vibrations - un point de défaillance précoce courant que les conceptions à collier excentrique et à manchon adaptateur évitent en grande partie en raison de leur action de coincement ou de serrage uniforme.
Capacités de charge et dimensionnement
Les unités à palier à semelle sont dimensionnées principalement en fonction du diamètre de l'alésage de l'arbre, mais la capacité de charge réelle dépend du type de roulement interne et de la conception du boîtier, et non uniquement de la taille de l'alésage.
| Plage de tailles d'alésage | Type à roulement à billes (charge dynamique) | Type à rouleaux sphériques (charge dynamique) |
|---|---|---|
| 1 po / 25 mm | ~9 500 lb | ~22 000 lb |
| 2 po / 50 mm | ~14 000 lb | ~48 000 lb |
| 3 po / 75 mm | ~19 000 lb | ~85 000 lb |
| 4 po / 100 mm | N/A (généralement à rouleaux uniquement) | ~130 000 lb |
Ces chiffres sont approximatifs et varient selon le fabricant, donc confirmez toujours les charges dynamiques et statiques spécifiques répertoriées dans le catalogue du fabricant plutôt que de vous fier uniquement à la taille de l'alésage, car deux unités avec le même alésage peuvent avoir des capacités de charge considérablement différentes en fonction de la conception du roulement interne.
Applications typiques dans tous les secteurs
Les unités à palier à semelle sont utilisées partout où un arbre rotatif horizontal nécessite un support indépendant à l'extérieur du carter principal de la machine.
- Systèmes de convoyeurs : Support des arbres d'entraînement et de renvoi sur les lignes de manutention et d'emballage
- Machines agricoles : Vis sans fin, moissonneuses-batteuses et équipements de manutention des grains nécessitant une résistance à la poussière et à l'humidité
- Extraction minière et traitement des granulats : Blocs à coussinets à rouleaux sphériques robustes supportant les arbres des équipements de concassage et de criblage
- Systèmes CVC : Support d'arbre de ventilateur et de soufflante dans les centrales de traitement d'air
- Transformation des aliments et des boissons : Unités en thermoplastique ou en acier inoxydable sur mélangeurs, convoyeurs et équipements lavables
Dans les applications minières et de granulats, les unités à paliers à semelle fonctionnent fréquemment sous de lourdes charges de choc continues, c'est pourquoi ensembles de roulements à rotule sur rouleaux dans des boîtiers en fonte ou en fonte ductile sont la norme quasi universelle, offrant une combinaison de capacité de charge et de durabilité que les roulements à billes plus légers ne peuvent égaler.
Comment sélectionner la bonne unité de bloc à oreiller
Choisir la bonne unité de palier à semelle nécessite d'évaluer ensemble la charge, la vitesse, l'environnement et les contraintes de montage, plutôt que de sélectionner uniquement en fonction de la taille de l'alésage.
Liste de contrôle de sélection
- Confirmer le diamètre de l'arbre pour qu'il corresponde à la taille d'alésage requise
- Calculer les charges radiales et de poussée attendues, y compris les charges de choc, pour sélectionner un type de roulement adapté
- Déterminez la vitesse de fonctionnement (RPM) et confirmez qu'elle se situe dans la limite de vitesse nominale du roulement.
- Choisissez le mécanisme de verrouillage en fonction du modèle de rotation : vis de réglage pour collier unidirectionnel, excentrique ou manchon adaptateur pour inversion ou charges lourdes.
- Sélectionnez le matériau du boîtier en fonction de l'environnement : fonte pour usage général, thermoplastique ou acier inoxydable pour les environnements de lavage ou corrosifs.
- Spécifiez le type de joint en fonction de l'exposition à la contamination : joints standard pour l'intérieur, joints à labyrinthe ou à triple lèvre pour des conditions extérieures poussiéreuses ou humides.
Par exemple, un convoyeur d'emballage léger fonctionnant à l'intérieur peut utiliser un bloc à coussinet en fonte avec roulement à billes et verrouillage par vis de réglage , alors qu'un arbre de concasseur de roche dans une usine de granulats nécessiterait un Bloc à semelle en fonte robuste avec roulement à rotule sur rouleaux et verrouillage du manchon adaptateur pour résister à des charges de choc continues.
Meilleures pratiques d’installation et de maintenance
Une installation correcte et un programme de maintenance cohérent sont les facteurs les plus importants pour atteindre la durée de vie attendue d'une unité à paliers à coussinet.
- Assurez-vous que les surfaces de montage sont plates et correctement alignées avant de boulonner le boîtier en place, même si le roulement lui-même peut s'auto-aligner de quelques degrés.
- Serrez les boulons de montage et les mécanismes de verrouillage aux valeurs de couple spécifiées par le fabricant.
- Vérifiez à nouveau le serrage des vis de réglage après la première 24 à 48 heures de fonctionnement, car le tassement initial peut desserrer la connexion
- Suivez un intervalle de relubrification programmé - généralement tous les 500 heures dans des environnements sales ou hautement contaminés, et jusqu'à 2 000 à 5 000 heures dans des environnements intérieurs propres et à basse vitesse
- Inspectez régulièrement les joints pour déceler toute usure ou toute fissuration, car leur défaillance est généralement la première étape menant à une contamination et éventuellement à une défaillance des roulements
