Quels sont les différents types de roulements à rouleaux et leurs applications ?

Introduction

Roulements à rouleaux sont des composants mécaniques essentiels utilisés dans diverses machines et systèmes pour réduire la friction et permettre un mouvement plus fluide. Ces roulements sont constitués d'éléments roulants cylindriques, coniques, sphériques ou en foume d'aiguille qui aident à répartir la charge sur une plus grete surface, permettant un mouvement de rotation efficace.

En ingénierie, le choix du type de roulement est crucial pour les performances, la longévité et l’efficacité des machines.

Que sont les roulements à rouleaux ?

Les roulements à rouleaux sont une classe de roulements qui utilisent des éléments roulants (rouleaux) pour supporter la charge et réduire la friction. Contrairement aux roulements lisses, qui reposent sur des surfaces de glissement, les roulements à rouleaux reposent sur un mouvement de roulement, ce qui leur permet de supporter des charges plus élevées avec moins de résistance. Les éléments roulants peuvent se présenter sous plusieurs formes, notamment cylindriques, coniques, sphériques et en forme d'aiguille.

La fonction principale des roulements à rouleaux est de minimiser la friction entre les pièces mobiles en utilisant ces éléments roulants. Ils sont très efficaces dans les applications où des charges lourdes, des vitesses élevées, ou les deux, doivent être gérées. De plus, les roulements à rouleaux sont souvent utilisés dans des applications porteuses de charges radiales et axiales, en fonction de leur conception.

La principale différence entre les roulements à rouleaux et les roulements à billes réside dans la géométrie du contact. Alors que les roulements à billes utilisent un contact ponctuel, les roulements à rouleaux utilisent un contact linéaire, ce qui leur permet de supporter des charges plus lourdes.

Principaux types de roulements à rouleaux

Il existe plusieurs types de roulements à rouleaux, chacun étant conçu pour une charge et des conditions de fonctionnement spécifiques. Voici une liste des types les plus couramment utilisés :

Roulements à rouleaux cylindriques

Les roulements à rouleaux cylindriques sont l’un des types de roulements à rouleaux les plus utilisés. Les éléments roulants de ces roulements sont de forme cylindrique, ce qui offre une plus grete surface de contact et leur permet de supporter de lourdes charges radiales avec un minimum de friction. Ces roulements sont idéaux pour les applications nécessitant une rotation à grande vitesse et une répartition efficace de la charge.

Applications :

• Moteurs électriques
• Boîtes de vitesses
• Pompes et compresseurs
• Machines-outils

Les roulements à rouleaux cylindriques sont connus pour leur capacité à supporter des charges radiales élevées, mais ils ne conviennent pas à la gestion de charges axiales à moins qu'ils ne soient associés à un roulement séparé. Leur principal avantage est leur capacité à supporter des charges radiales élevées, ce qui les rend utiles dans diverses applications industrielles.

Roulements à rouleaux coniques

Les roulements à rouleaux coniques sont conçus pour gérer à la fois radial and charges axiales . Les éléments roulants de ces roulements sont coniques, ce qui leur permet de résister à des forces provenant de plusieurs directions. Les roulements à rouleaux coniques sont très efficaces dans les applications où des charges lourdes et un alignement précis sont essentiels.

Applications :

• Moyeux de roue automobile
• Machinerie lourde
• Boîtes de vitesses
• Remorques et essieux ferroviaires

L'un des principaux avantages des roulements à rouleaux coniques est leur capacité à supporter des charges combinées, ce qui les rend très polyvalents dans les applications automobiles et de machines industrielles.

Roulements à rouleaux sphériques

Les roulements à rotule sur rouleaux sont conçus avec des rouleaux en forme de barillet qui peuvent s'auto-aligner avec l'arbre, ce qui les rend idéaux pour les applications où un désalignement peut se produire. Ces roulements sont capables de supporter des températures élevées radial and charges axiales simultanément, ce qui les rend parfaits pour les applications intensives.

Applications :

• Équipement minier
• Moulins à papier
• Engins de chantier
• Systèmes de concassage

La fonction d'auto-alignement des roulements à rotule sur rouleaux est particulièrement bénéfique dans les applications où le désalignement de l'arbre est un problème, car ils peuvent compenser de légers désalignements sans affecter les performances.

Roulements à aiguilles

Les roulements à aiguilles utilisent des rouleaux longs et minces de petit diamètre. Ces roulements sont idéaux lorsque l'espace est limité mais qu'une capacité de charge élevée est requise. Leur taille compacte et leurs capacités de charge élevées les rendent adaptés aux machines de précision et aux applications automobiles.

Applications :

• Transmissions automobiles
• Compresseurs
• Outils pneumatiques
• Composants aérospatiaux

Les roulements à aiguilles sont souvent utilisés dans des applications où l'espace radial est limité, mais où le roulement doit néanmoins supporter des charges importantes. Ils sont également connus pour leur capacité à supporter des vitesses plus élevées et un poids plus léger par rapport aux autres types de roulements à rouleaux.

Roulements à rouleaux de poussée

Les roulements à rouleaux de poussée sont conçus spécifiquement pour supporter charges axiales et sont disponibles sous diverses formes, notamment des conceptions cylindriques, sphériques et coniques. Ces roulements sont généralement utilisés dans les applications où les forces axiales sont plus importantes que les forces radiales.

Applications :

• Hélices marines
• Grues et palans
• Boîtes de vitesses industrielles robustes
• Turbines

Les butées à rouleaux sont essentielles dans les applications lourdes où la capacité de charge axiale est cruciale. Ils apparaissent souvent dans les grosses machines comme les turbines, les pompes et les hélices, où des forces axiales élevées sont présentes.

Applications par industrie

Les roulements à rouleaux jouent un rôle important dans diverses industries, notamment l'automobile, les machines industrielles, la construction, l'aérospatiale et l'énergie. Vous trouverez ci-dessous un tableau présentant certains des types de roulements à rouleaux courants et leurs applications typiques.

Le tableau ci-dessus montre comment les roulements à rouleaux sont utilisés dans diverses industries, soulignant leur importance dans la prise en charge de différents types de systèmes mécaniques. Par exemple, les roulements à rouleaux coniques sont essentiels dans les moyeux de roues automobiles, tandis que les roulements à rouleaux cylindriques sont couramment utilisés dans les boîtes de vitesses industrielles.

Comment choisir le bon roulement à rouleaux

La sélection du roulement à rouleaux approprié pour une application spécifique implique plusieurs facteurs, notamment le type de charge, les conditions de fonctionnement et l'espace disponible. Voici quelques considérations clés :

• Type de charge : Déterminez si la charge est principalement radiale, axiale ou une combinaison des deux. Pour les charges axiales, roulements à rouleaux de butée or roulements à rouleaux coniques sont souvent plus adaptés.
• Vitesse et température : Tenez compte de la vitesse et de la température auxquelles le roulement fonctionnera. Les roulements qui doivent supporter des vitesses ou des températures plus élevées peuvent nécessiter une lubrification ou des matériaux spéciaux.
• Contraintes spatiales : Dans les cas où l'espace est limité, roulements à aiguilles sont souvent la meilleure option en raison de leur conception compacte.
• Désalignement : Si l'arbre est sujet à un désalignement, roulements à rotule sur rouleaux peut s'auto-aligner et compenser les désalignements mineurs sans compromettre les performances.