Quelle est la différence entre les roulements à billes à gorge profonde ouverts, blindés et scellés – et lesquels devez-vous spécifier ?

La réponse directe : trois conceptions, trois compromis différents en matière de contamination et de lubrification

Ouvert, blindé et scellé roulements à billes à gorge profonde sont les mêmes roulements à noyau - les mêmes courses, le même ensemble de billes, les mêmes capacités de charge - différenciés uniquement par ce qui recouvre les côtés de la cavité du roulement. Les roulements ouverts n'ont pas de couvercles latéraux , permettant un accès libre au chemin de roulement pour une lubrification externe mais n'offrant aucune protection contre la contamination. Les roulements blindés (suffixe Z ou ZZ) utilisent une plaque métallique fixés à la bague extérieure avec un petit jeu de fonctionnement au niveau de la bague intérieure — ils bloquent la contamination par les grosses particules mais ne sont pas étanches à la poussière ou à l'humidité. Les roulements étanches (suffixe RS ou 2RS) utilisent une lèvre de contact en caoutchouc ou en PTFE pressés contre la bague intérieure - ce sont des systèmes effectivement fermés, pré-graissés en usine et ne nécessitant aucune autre lubrification pendant la plupart de leurs durées de vie.

Le choix entre eux n'est pas principalement une question de coût : un roulement étanche 6205-2RS ne coûte que 10 à 25 % de plus qu'un roulement ouvert 6205 de même qualité. Le choix consiste à adapter l'accès à la lubrification et la résistance à la contamination du roulement à l'environnement d'exploitation réel. La spécification d'un roulement ouvert dans un environnement poussiéreux ou humide est l'une des causes les plus courantes et les plus évitables de défaillance prématurée des roulements dans les équipements industriels.

Roulements à billes à gorge profonde ouverte : accès maximum à la lubrification, protection nulle

Un roulement ouvert n'a pas de protections ni de joints d'étanchéité de chaque côté de la cavité du roulement. Les billes, la cage et les chemins de roulement sont entièrement exposés à l'environnement.

Quels roulements ouverts font bien

• Fonctionnement à grande vitesse : l'absence de contact ou même un joint quasi-contact signifie zéro friction supplémentaire des couvercles latéraux. Les roulements ouverts atteignent la température de fonctionnement la plus basse des trois types à des vitesses équivalentes – critique dans les roulements de broche et les machines-outils de précision fonctionnant au-dessus. 70 % de la vitesse limite du roulement
• Flexibilité de relubrification : de la graisse ou de l'huile peuvent être introduites directement dans le chemin de roulement lors de l'entretien programmé. Cela fait des roulements ouverts le bon choix dans les systèmes de lubrification centralisée à l'huile, les puisards à bain d'huile et les systèmes de brouillard d'huile où l'apport de lubrifiant est externe au roulement.
• Applications à haute température : les joints en caoutchouc des roulements 2RS sont généralement conçus pour 120 °C (248 °F) en continu pour caoutchouc NBR ou 150°C (302°F) pour les variantes de lèvres HNBR ou PTFE. Au-dessus de ces seuils, les roulements ouverts avec de la graisse haute température ou de l'huile en circulation sont la seule option
• Applications de lavage et de purge : dans les équipements de transformation alimentaire où les roulements doivent être purgés avec de la graisse fraîche pour expulser la contamination pendant les cycles de nettoyage, les roulements ouverts permettent d'éliminer complètement l'ancienne graisse et les contaminants - les roulements scellés emprisonnent les contaminants à l'intérieur

Là où les roulements ouverts échouent

• Tout environnement contenant de la poussière en suspension, des particules métalliques, de l'humidité ou une contamination du processus. Les études réalisées par SKF et NSK montrent systématiquement que la contamination représente 14 à 16 % de toutes les défaillances prématurées des roulements — la majorité d'entre eux se produisent dans des roulements ouverts qui auraient dû être spécifiés comme étant blindés ou scellés
• Applications où les intervalles de relubrification sont longs ou l'accès pour la maintenance est difficile — sans regraissage périodique, les roulements ouverts sèchent plus rapidement que les types scellés car la graisse migre hors de la zone du chemin de roulement sans aucune barrière pour la retenir.

Roulements à billes à gorge profonde blindés (Z / ZZ) : protection partielle en cas de pénalité de vitesse minimale

Un roulement blindé comporte une (suffixe Z) ou deux (suffixe ZZ) plaques d'acier embouties fixées à la bague extérieure. Le bouclier s'étend vers l'intérieur en direction de la bague intérieure mais n'entre pas en contact avec elle — il y a un petit jeu de fonctionnement d'environ 0,1 à 0,3 mm entre le bord du bouclier et l'épaulement de la bague intérieure.

Ce que signifie le jeu de roulement dans la pratique

• Les particules solides plus grandes que l'espace de dégagement sont bloquées - généralement tout ce qui se trouve au-dessus 0,1 à 0,3 mm en diamètre. Il gère la plupart des débris d'usure métalliques, les grosses particules de poussière et la contamination fibreuse courante dans les environnements du textile, du travail du bois et de l'industrie légère.
• Les fines particules – poussière de silice, noir de carbone, fines particules métalliques provenant des opérations de meulage – traversent l'espace libre et pénètrent dans le chemin de roulement. Les roulements blindés sont ne convient pas aux environnements avec de fines poussières abrasives
• La contamination liquide passe librement à travers l'espace — les roulements blindés n'offrent pratiquement aucune résistance à l'eau ou au liquide de refroidissement

Avantages en termes de vitesse et de température par rapport aux roulements étanches

• Étant donné que le blindage n'entre pas en contact avec la bague intérieure, il y a pas de frottement du joint — l'indice de vitesse d'un roulement blindé ZZ est essentiellement le même que celui d'un roulement ouvert équivalent, généralement 15 à 25 % plus élevé que le même roulement en configuration étanche 2RS
• L'augmentation de la température de fonctionnement due au blindage est négligeable : moins de 2 à 3 °C au-dessus d'un roulement ouvert à vitesse et charge équivalentes, comparée à une augmentation de 5 à 15 °C pour les roulements 2RS à contact étanche à des vitesses élevées.
• Les roulements protégés peuvent être regraissés à travers l'espace de dégagement du bouclier dans certaines configurations, bien que cela soit moins efficace que le regraissage d'un roulement ouvert — le bouclier limite le volume et la distribution de la graisse.

Roulements à billes à gorge profonde scellés (RS / 2RS) : graissés en usine, résistants à la contamination et sans entretien

Un roulement scellé utilise un joint en caoutchouc – généralement du NBR (caoutchouc nitrile butadiène), du HNBR ou du PTFE – avec une lèvre qui entre en contact ou passe à proximité immédiate de la bague intérieure. Le suffixe RS désigne un sceau ; 2RS désigne les joints des deux côtés.

Joints à contact ou à faible contact

• Joint de contact (norme 2RS) : la lèvre en caoutchouc appuie contre la bague intérieure avec une légère pression de contact. Cela offre la meilleure exclusion de contamination – efficace contre les poussières fines, les pulvérisations d’eau et les légères éclaboussures de liquide de refroidissement – ​​mais génère une friction mesurable. Un roulement 6205-2RS a environ Indice de vitesse inférieur de 20 à 30 % qu'un roulement ouvert 6205 de mêmes dimensions
• Joint à faible friction ou sans contact (suffixe RZ, LLB selon constructeur) : la lèvre fonctionne avec un très petit jeu plutôt qu'avec un contact - plus proche d'un roulement blindé en termes de caractéristiques de friction mais avec une bien meilleure exclusion des particules fines qu'un bouclier métallique. L'indice de vitesse se situe entre un roulement ZZ et un roulement 2RS. SKF le désigne comme RZ ; FAG utilise le suffixe RSR ; NTN utilise LLB

Remplissage de graisse en usine et durée de vie sans entretien

• Les roulements standard 2RS sont remplis de graisse à base de lithium à environ 25 à 35 % du volume interne libre à l'usine. Un remplissage excessif provoque des pertes par barattage et une augmentation de la température ; un sous-remplissage entraîne un manque de lubrification précoce — le remplissage en usine est calibré en fonction de la géométrie interne du roulement et n'est pas facilement reproductible sur le terrain
• Dans des conditions normales de fonctionnement (inférieures à 80°C, vitesses modérées, pas de contamination grave), le remplissage de graisse d'un roulement 2RS offre une durée de vie calculée de la graisse de 20 000 à 50 000 heures pour les tailles de bâti petites à moyennes — effectivement toute la durée de vie du roulement L10 dans de nombreuses applications
• Les roulements scellés ne peuvent pas être regraissés en service sans retirer le joint : cela annulerait la protection contre la contamination et risquerait d'introduire des contaminants. Ils sont conçus pour être remplacés comme une unité lorsque la durée de vie de la graisse est épuisée ou que le roulement atteint sa durée de vie calculée.

Comparaison des spécifications côte à côte

Ce qu'il faut spécifier : un cadre décisionnel par type d'application

Spécifiez des roulements ouverts lorsque :

• Le roulement fonctionne dans un système de lubrification par bain d'huile, par brouillard d'huile ou par circulation d'huile où l'alimentation externe en lubrifiant est continue et contrôlée.
• La vitesse de fonctionnement dépasse 80 % de la vitesse limite du roulement et le budget de température est serré : broches de moteur électrique, boîtes de vitesses à grande vitesse, broches de rectification de précision
• La température de fonctionnement dépasse 150 °C en permanence et aucun matériau de joint haute température approprié n'est disponible.
• L'application nécessite une purge de graisse pendant les cycles de nettoyage – équipements de transformation des aliments, pharmaceutiques et de nettoyage en place (CIP).

Spécifiez des roulements blindés (ZZ) lorsque :

• L’environnement contient de grosses particules solides (copeaux métalliques, débris fibreux, grosses poussières) mais pas de fines poussières abrasives ni de contamination liquide – industrie légère, systèmes de convoyeurs, machines textiles
• Les exigences de vitesse sont proches de la vitesse limite du roulement ouvert et la pénalité de friction d'un joint de contact est inacceptable, mais une certaine protection contre la contamination est nécessaire
• Le roulement est logé dans une boîte de vitesses ou un boîtier bien étanche où le joint externe du boîtier gère l'exclusion de la contamination primaire et le bouclier de roulement constitue uniquement une barrière secondaire.

Spécifiez des roulements étanches (2RS) lorsque :

• L'environnement présente des poussières fines, de l'humidité, des éclaboussures de liquide de refroidissement ou tout risque de contamination par des liquides. Cela couvre la majorité des applications générales industrielles, agricoles, de construction et de CVC.
• L'accès pour la maintenance est difficile ou les intervalles sont longs : moteurs électriques, pompes, ventilateurs et moteurs d'appareils pour lesquels le regraissage des roulements ne fait pas partie du programme de maintenance.
• L'application est un produit de consommation ou un produit commercial léger où fonctionnement sans entretien pendant toute la durée de vie du produit est une exigence — appareils électroménagers, outils électriques, vélos, petits moteurs
• La vitesse de fonctionnement est inférieure 70 % de la vitesse limite du roulement ouvert — l'indice de vitesse du roulement scellé se situe confortablement dans la plage et l'avantage en matière de protection contre la contamination l'emporte sur la pénalité due au frottement

Codes de suffixe par fabricant majeur : lire correctement la désignation du roulement

Les codes de suffixe pour les boucliers et les joints ne sont pas entièrement standardisés entre les fabricants. Un roulement spécifié comme 6205-2RS d'un fournisseur peut utiliser un matériau ou une géométrie de joint différent de celui d'un 6205-2RS d'un autre. Vérifiez toujours la signification du suffixe dans le catalogue du fabricant lors des références croisées entre les marques.

Erreurs de spécification courantes à éviter

• Spécification de roulements ouverts pour réduire les coûts dans les environnements contaminés : la différence de prix entre un roulement ouvert 6205 et un roulement étanche 6205-2RS du même fabricant est généralement de moins de 3 à 5 $ pour un roulement métrique standard. Le coût d'une panne prématurée (temps d'arrêt imprévus, main d'œuvre, dommages consécutifs) est bien plus élevé.
• Utilisation de roulements étanches 2RS au-dessus de leur température nominale de joint : Les joints en caoutchouc NBR commencent à durcir et à se fissurer au-dessus de 120°C, permettant à la contamination de pénétrer tout en restant visuellement intacts. Dans les applications à haute température, spécifiez explicitement les joints HNBR (jusqu'à 150 °C) ou les variantes PTFE — ne présumez pas qu'un roulement 2RS est adapté à un service à haute température sans vérifier les spécifications du matériau du joint.
• En supposant que les roulements blindés soient étanches : le jeu de fonctionnement au niveau de la bague intérieure permet à l'eau de pénétrer en cas d'exposition significative aux éclaboussures ou à la condensation. Les roulements protégés dans des environnements humides ou soumis à des lavages se corrodent de l'intérieur — spécifiez 2RS avec des boucliers en acier inoxydable ou un roulement en acier inoxydable pour ces conditions.
• Ajout de graisse externe sur un roulement étanche 2RS : L'application d'un pistolet graisseur sur un roulement étanche force la graisse à pénétrer dans la lèvre du joint depuis l'extérieur. Cela déforme la géométrie de la lèvre, rompt le contact du joint et introduit toute contamination présente sur le graisseur ou le graisseur directement dans la cavité du roulement – l'effet inverse de l'effet escompté.
• Recoupement uniquement par numéro de roulement sans vérifier le suffixe : un 6205 et un 6205-2RS ont des capacités de charge et des dimensions identiques mais des exigences de service complètement différentes. Spécifier le numéro de base sans le suffixe dans un bon de commande entraîne souvent la réception de roulements ouverts alors qu'ils étaient scellés – incluez toujours la désignation complète, y compris le suffixe, dans les documents d'achat