Roulement à rouleaux

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Roulement à rouleaux

Le roulement permet la rotation d’un élément par rapport à un autre. Ce type de dispositif se trouve dans toutes les applications comme, par exemple, l’industrie automobile, le secteur aérospatial, les équipements de construction, les machines-outils, etc. Généralement, les roulements peuvent se subdiviser selon les éléments roulants qui les composent. Ainsi, on peut distinguer les roulements à billes des roulements à rouleaux. Ces derniers se subdivisent encore en plusieurs sous-catégories :  les rouleaux cylindriques, coniques, sphériques, les aiguilles… Si le roulement à billes est souvent le plus cité comme standard, car on peut le rencontrer un peu partout, le roulement à rouleaux est aussi un type de roulement assez répandu.

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Un contact linéaire pour une capacité de charge supérieure

Les roulements sont des composants de haute précision qui permettent aux équipements de se déplacer à différents niveaux de vitesse en transportant avec efficacité des charges remarquables. Ils doivent offrir une précision et une durabilité élevées, ainsi que la possibilité de travailler à grande vitesse avec le minimum de bruit et vibration.

Un roulement à rouleaux est un type de roulements qui est constitué, en guise d'éléments roulants, non pas de billes, mais de cylindres (rouleaux). En général, les paliers cylindriques permettent de résister à de plus fortes charges radiales. Les roulements à rouleaux se caractérisent alors par un contact linéaire (le contact entre les rouleaux et les pistes représentent une ligne). Avec ce type de contact, les roulements à rouleaux affichent donc une capacité de charge supérieure à celles des roulements à billes de taille équivalente. Ils sont conçus de façon à pouvoir supporter des charges plus lourdes que les roulements à billes.

Néanmoins, leur vitesse de rotation maximale est moins élevée que celle des roulements à billes en raison des frottements accrus liés à une surface de contact plus importante. Et avec un frottement interne beaucoup plus élevé que les roulements à billes : la température de fonctionnement est logiquement plus élevée et les vitesses admissibles nettement plus faibles. Mais l’objectif est clair : profiter de la capacité de charge accrue du roulement à rouleaux pour la charge radiale et ne laisser au roulement à billes que la reprise de la composante axiale, avec comme résultat une durée de vie augmentée.

Composition des roulements à rouleaux

Tout comme les roulements à billes, les roulements à rouleaux sont dotés de bagues intérieure et extérieure. Ainsi lorsque le roulement à rouleaux est monté dans un assemblage, sa bague intérieure s'adapte autour de l'arbre ou de l'essieu, tandis que la bague extérieure s'adapte sur la cage.

Les bagues sont généralement composées d'un acier allié chromé spécial avec une grande pureté et dureté, et sont durcies, moulues et rodées. Les matériaux céramiques et plastiques peuvent également être utilisés, notamment dans les secteurs où un poids plus léger peut être nécessaire, par exemple, dans l'industrie automobile. Cependant, ces matériaux ne peuvent pas résister à la même température ou à des charges similaires à celles que l'acier peut supporter.

La cage maintient les éléments de roulement et les empêche de tomber lors de la manipulation du roulement. Grâce à la conception du roulement, la charge n'est jamais appliquée directement sur la cage. Ce composant peut être fabriqué en utilisant des méthodes différentes, mais les principaux types de cages sont les suivants : pressée, formée et usinée. En ce qui concerne les matériaux, les options habituelles incluent l'acier inoxydable, le plastique et le laiton.

Pour ce qui est des éléments roulants, les rouleaux sont disponibles sous forme de cylindres, cônes, sphères ou aiguilles, et sont fabriqués à partir d'acier allié chromé de haute pureté, à l'instar des billes. Parfois, des matériaux spéciaux comme la céramique ou le plastique peuvent également être utilisés.

Les catégories principales de roulements à rouleaux

Les roulements à rouleaux sont classés en différents types selon la forme d ses éléments roulants, les rouleaux. Ainsi, on distingue les catégories principales qui sont les roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à aiguilles, les roulements coniques ou encore les roulements à rotule sur rouleaux.

Roulements à rouleaux cylindriques

Les roulements à rouleaux cylindriques se caractérisent par une ligne de contact linéaire entre les éléments roulants et les bagues intérieure/extérieure, ce qui a pour effet d’optimiser la répartition des charges sur une large surface. Grâce à une telle conception, les roulements à rouleaux cylindriques possèdent une capacité de charge radiale très élevée. En fonction de leur type de construction, ils sont également capables de supporter des charges axiales modérées.

Ces roulements peuvent être classés en fonction du nombre de rangées de rouleaux. Ainsi, ces composants de machine sont divisés en roulements à rouleaux cylindriques à rangée unique, à double rangée et à quatre rangées. Pour les modèles à une seule rangée, pour toutes les désignations, les bagues intérieure et extérieure sont séparables, ce qui signifie que la bague intérieure avec le rouleau et l'ensemble de cages peuvent être montés indépendamment de la bague extérieure.

Roulements à aiguilles

Les éléments roulants sont en forme de minces cylindres qui ressemblent à des aiguilles. À l’instar des roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à aiguilles peuvent se présenter avec ou sans cage. La présence d’une cage permet au roulement à aiguilles de supporter une vitesse très élevée, tandis qu’un roulement à aiguilles sans cage peut supporter une charge radiale ou axiale très importante. Notez également que ces roulements sont souvent de petite dimension, donc d’un faible encombrement. Ils sont régulièrement utilisés dans les boîtes de vitesses, par exemple. Ces roulements sont aussi couramment utilisés dans les applications agricoles et pour le matériel de construction, dans les outils électriques portatifs et les appareils domestiques.

En ce qui concerne les différents types de roulements à aiguilles, ils sont classés en roulements radiaux et à butées, en fonction de la direction de la charge. Les butées incluent les roulements à aiguilles, tandis que les roulements radiaux incluent les douilles à aiguilles en forme de coupe, les roulements à aiguilles massifs, les galets, les roulements à aiguilles usinés robustes, et les roulements radiaux et à butées combinés.

Roulements à rouleaux coniques

Pour cette sous-catégorie, les éléments roulants sont des rouleaux coniques, présentant une large ligne de contact bagues/éléments roulants. La forme des rouleaux implique la présence d’un angle de contact par rapport à la verticale. Ces roulements sont capables d’absorber des charges radiales et axiales élevées, mais dans une seule direction (charges axiales). C’est pourquoi les roulements à rouleaux coniques sont souvent disposés par paire et en opposition, afin de supporter les forces axiales dans les deux directions.

En fonction de l'angle de contact, les roulements à rouleaux coniques peuvent être classés en trois types : angle normal, angle moyen et angle prononcé. Ils peuvent également être classés en fonction du nombre de rangées.

Roulements à rotules sur rouleaux

Conçus pour les applications particulièrement sévères puisqu’ils peuvent supporter de lourdes charges, les roulements à rotule sur rouleaux sont également adaptés aux applications de faible à moyenne vitesse. Étant donné qu'ils s'alignent automatiquement, ils sont utilisés pour des applications soumises à un désalignement important, des vibrations et chocs, ainsi que dans des environnements contaminés. Habituellement en acier allié, laiton, polyamide ou aciers à faible teneur en carbone, les roulements à rotules sur rouleaux sont également disponibles en modèles chromés.

Les roulements à rotule sur rouleaux peuvent également être étanches afin d’aider les utilisateurs finaux à prolonger les intervalles de maintenance, diminuer l'utilisation de lubrifiants. Grâce à leur conception étanche, les roulements réduisent les besoins en maintenance, tout en offrant des performances élevées dans des conditions de fonctionnement difficiles. Dans la plupart des cas, les modèles étanches sont interchangeables avec des roulements ouverts de même dimension, permettant aux applications d'être optimisées simplement et à moindre coût.

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