A roulement à rotule sur rouleaux scellé est un roulement à éléments roulants robuste avec deux rangées de rouleaux en forme de tonneau fonctionnant sur un chemin de roulement sphérique commun dans la bague extérieure, équipé de joints intégrés des deux côtés pour empêcher le lubrifiant d'entrer et les contaminants d'entrer. Le chemin de roulement sphérique permet au roulement de s'auto-aligner et de s'adapter à un désalignement de l'arbre d'environ 0,5° à 2° , tandis que les joints intégrés éliminent le besoin de protections externes ou de dispositifs d'étanchéité séparés, ce qui fait des versions scellées le choix préféré partout où l'exposition à la poussière, à l'humidité ou au lavage réduirait autrement la durée de vie des roulements.
Conception de base et fonctionnement du roulement
Un roulement à rotule sur rouleaux utilise deux rangées de rouleaux asymétriques ou symétriques en forme de tonneau positionnés entre un chemin de roulement extérieur commun avec un profil sphérique et deux chemins de roulement intérieurs disposés à un angle par rapport à l'axe du roulement. Cette géométrie permet au roulement de supporter à la fois des charges radiales lourdes et des charges de poussée modérées dans les deux sens, tout en tolérant un désalignement de l'arbre qui entraînerait le grippage ou l'usure prématurée d'un roulement à billes standard.
Dans une version étanche, des joints avec ou sans contact sont installés dans des rainures des deux côtés de la bague extérieure, en appuyant légèrement contre la bague intérieure ou contre une contre-face du joint. Cela crée une barrière semi-permanente qui retient la graisse remplie en usine et bloque l'entrée de la poussière, de l'eau et des particules abrasives, principale cause de défaillance prématurée des roulements ouverts fonctionnant dans des environnements difficiles.
Types de joints utilisés dans les roulements à rouleaux sphériques étanches
Tous les joints n’offrent pas le même niveau de protection ni les mêmes caractéristiques de friction. Les fabricants proposent généralement plusieurs configurations de joints en fonction de l'application cible.
| Type de joint | Protection contre les contaminations | Friction / Vitesse Impact |
|---|---|---|
| Joint à lèvre de contact (simple) | Bien | Frottement modéré, limite de vitesse modérée |
| Joint de contact à double/triple lèvre | Excellent | Friction plus élevée, limite de vitesse inférieure |
| Joint labyrinthe sans contact | Modéré à bon | Faible friction, capacité de vitesse plus élevée |
| Blindage (couvercle métallique sans contact) | Basique, poussière uniquement | Frottement minimal, capacité de vitesse la plus élevée |
joints à lèvres restent le choix le plus courant pour le service industriel lourd général car ils offrent un équilibre fiable entre protection contre la contamination et friction acceptable, tout en joints labyrinthes sont de plus en plus spécifiés dans les applications à vitesse plus élevée où la minimisation de la génération de chaleur est une priorité parallèlement au contrôle de la contamination.
Roulements à rouleaux sphériques scellés ou ouverts
Le choix entre un roulement étanche et un roulement ouvert dépend fortement de l'environnement d'exploitation, de la praticité de la relubrification et du coût total de possession plutôt que du seul prix initial.
- Résistance aux contaminations : Les roulements étanches surpassent considérablement les roulements ouverts dans des environnements poussiéreux, humides ou soumis à un lavage, où la pénétration de contamination est la principale cause de défaillance.
- Besoins de relubrification : De nombreux roulements à rotule sur rouleaux étanches sont remplis en usine d'une graisse longue durée et conçus pour fonctionner sans relubrification pendant des périodes prolongées, réduisant le travail de maintenance
- Capacité de vitesse : Les roulements ouverts tolèrent généralement des vitesses plus élevées car ils manquent de friction du joint, ce qui les rend préférables dans les applications propres et à grande vitesse.
- Coût initial : Les roulements scellés coûtent généralement 10% à 25% de plus qu'un roulement ouvert équivalent, bien que cela soit souvent compensé par une consommation de graisse réduite et moins de remplacements prématurés
Dans les industries à forte contamination telles que les mines, le ciment et les pâtes et papiers, des études réalisées par les principaux fabricants de roulements ont montré que les roulements à rotule sur rouleaux étanches peuvent prolonger la durée de vie de deux à trois fois par rapport aux roulements ouverts reposant uniquement sur des joints à labyrinthe externes, en grande partie en empêchant les fines particules abrasives qui accélèrent l'usure des chemins de roulement et des rouleaux.
Capacités de charge et comment elles sont déterminées
Les roulements à rotule sur rouleaux sont évalués selon deux valeurs clés : charge dynamique (C) , qui concerne la durée de vie en fatigue sous charge rotative, et charge statique (C0) , qui reflète la charge maximale que le roulement peut supporter sans déformation permanente à l'arrêt ou en rotation très lente.
| Taille d'alésage | Capacité de charge dynamique (C) | Charge statique (C0) |
|---|---|---|
| 50 millimètres | ~120 kN | ~135 kN |
| 100 millimètres | ~350 kN | ~440 kN |
| 150 millimètres | ~660 kN | ~900 kN |
| 200 millimètres | ~1 050 kN | ~1 500 kN |
Ces chiffres varient selon le fabricant, la série et la configuration des rouleaux, les valeurs ci-dessus doivent donc être traitées comme des références approximatives. Vérifiez toujours les valeurs nominales exactes du catalogue de produits spécifique, car deux roulements avec des diamètres d'alésage identiques peuvent avoir des charges nominales très différentes en fonction de la conception interne et de la série (telles que les désignations E, EA ou CC utilisées par les principaux fabricants).
Limites de vitesse et température de fonctionnement
La friction des joints génère de la chaleur, ce qui plafonne pratiquement la vitesse de rotation qu'un roulement à rotule sur rouleaux scellé peut supporter par rapport à un équivalent ouvert.
- Les roulements étanches fonctionnent généralement à 60% à 80% de la limite de vitesse d'un roulement ouvert équivalent, en fonction du type de joint
- Les remplissages de graisse standard sont généralement conçus pour un fonctionnement continu entre -30°C et 110°C (-22°F à 230°F)
- Les variantes de graisse haute température étendent cette plage jusqu'à environ 150°C (302°F) pour les applications à proximité de fours, de fours ou de séchoirs
- Le dépassement de la limite de vitesse nominale accélère l'usure des joints et la dégradation de la graisse, ce qui peut réduire la durée de vie des roulements même si la charge reste dans la capacité nominale.
Applications typiques
Les roulements à rotule sur rouleaux étanches sont spécifiés partout où des charges lourdes se combinent avec un environnement de fonctionnement contaminé ou difficile à entretenir.
- Extraction minière et traitement des granulats : Cribles vibrants, concasseurs et poulies de convoyeur exposés à une poussière et à une humidité constantes
- Usines de pâtes et papiers : Roulements de roulement exposés à une humidité élevée et à des cycles de lavage
- Usines sidérurgiques et cimenteries : Environnements à haute température et à forte contamination autour des fours, des broyeurs et des convoyeurs
- Équipements de traitement des eaux usées : Agitateurs et pompes fonctionnant dans des conditions humides et corrosives
- Machines agricoles et forestières : Équipement régulièrement exposé à la saleté, à l'humidité et aux vibrations en fonctionnement extérieur
Dans les applications de tamis vibrant en particulier, les roulements à rotule sur rouleaux étanches sont considérés comme essentiels plutôt qu'facultatifs, car ces roulements fonctionnent sous une charge dynamique continue dans un environnement saturé de fines poussières abrasives - des conditions dans lesquelles la durée de vie d'un roulement ouvert peut être mesurée en mois plutôt qu'en années.
Guide d'achat : ce qu'il faut vérifier avant d'acheter
La sélection du bon roulement à rotule sur rouleaux étanche implique de faire correspondre plusieurs spécifications à vos conditions de fonctionnement réelles plutôt que de choisir par défaut l'option la plus étanche disponible.
Liste de contrôle d'achat
- Confirmez que le diamètre d'alésage, le diamètre extérieur et la largeur correspondent exactement aux dimensions de votre boîtier ou de votre application.
- Calculez les charges radiales et de poussée attendues, y compris les charges de choc maximales, et comparez-les aux valeurs dynamiques et statiques du roulement avec une marge de sécurité adéquate.
- Déterminez la vitesse de rotation requise et confirmez qu'elle se situe dans la limite de vitesse nominale du roulement scellé, et non dans la limite de vitesse nominale du roulement ouvert.
- Adaptez le type de joint au niveau de contamination : joints à lèvres de contact pour les poussières/humidités importantes, joints à labyrinthe pour les environnements de nettoyage à vitesse plus élevée
- Vérifiez la plage de température de fonctionnement par rapport aux spécifications de la graisse, en passant à une graisse haute température si vous êtes à proximité d'un équipement thermique.
- Vérifiez si le roulement est sans relubrification ou nécessite un réapprovisionnement périodique en graisse, et confirmez l'accessibilité pour l'entretien si une relubrification est nécessaire.
Par exemple, un roulement de tamis vibrant dans une carrière de granulats nécessiterait généralement un roulement à rotule sur rouleaux scellé avec joints de contact à double lèvre et remplissage de graisse standard , alors qu'un roulement d'arbre de ventilateur à grande vitesse dans une installation intérieure propre pourrait être mieux servi par un roulement à rotule sur rouleaux ouvert ou blindé pour éviter la limitation de vitesse qu'introduit une étanchéité plus lourde.
