Les roulements à rouleaux cylindriques à une rangée constituent le choix idéal lorsqu'un arbre rotatif doit supporter de lourdes charges radiales sans consommer beaucoup d'espace axial. Ils utilisent une rangée de rouleaux cylindriques en contact direct avec les chemins de roulement, ce qui leur confère une charge radiale élevée et une rigidité élevée par rapport aux roulements à billes de même taille. Le compromis est tout aussi clair : la plupart des conceptions supportent peu ou pas de charge axiale et pardonnent moins le désalignement. Si votre application est dominée par des forces radiales (réducteurs, moteurs électriques, concasseurs, convoyeurs ou pompes industrielles), un roulement à rouleaux cylindriques à une rangée constitue souvent le point de départ le plus efficace. Ce guide explique comment ils sont construits, comment sélectionner la conception de nervures et le jeu appropriés, et où ils s'adaptent aux roulements à billes à gorge profonde.
Qu’est-ce qu’un roulement à rouleaux cylindriques à une rangée ?
Un roulement à rouleaux cylindriques à une rangée est un roulement radial avec une rangée de rouleaux cylindriques courts guidés entre une bague intérieure et une bague extérieure. Les rouleaux entrent en contact avec les chemins de roulement le long d'une ligne plutôt qu'en un point, de sorte que le roulement peut supporter des charges radiales très élevées et résister à la déflexion sous charge. La conception est généralement séparable : la bague intérieure avec les rouleaux et la cage peut être retirée de la bague extérieure, ce qui simplifie le montage et l'inspection. Les dimensions limites standard suivent les normes ISO 15 et DIN 616, de sorte qu'un alésage et un diamètre extérieur donnés peuvent être échangés entre les fabricants lorsque la conception interne et la classe de tolérance correspondent.
Les composants clés sont la bague intérieure, la bague extérieure, les rouleaux cylindriques et la cage. Les anneaux peuvent avoir une ou deux nervures (brides) selon la conception. La cage maintient les rouleaux uniformément espacés et les empêche de s'incliner. Les rouleaux étant cylindriques, le roulement ne permet qu'un déplacement axial limité, à moins que les nervures ne soient configurées pour localiser l'arbre. Cette configuration des nervures est la principale raison pour laquelle plusieurs variantes existent.
Comment les roulements à rouleaux cylindriques à une rangée supportent la charge
Les roulements à rouleaux cylindriques à une rangée supportent des charges radiales élevées car le contact linéaire répartit la contrainte sur une zone plus grande que le contact ponctuel d'un roulement à billes. Les charges statiques et dynamiques sont généralement 1,5 à 3 fois supérieures à celles d'un roulement à billes à gorge profonde de dimensions similaires, en fonction de la série et de la géométrie interne. La rigidité radiale est également plus élevée, ce qui permet de maintenir la position de l'arbre dans les engrenages et les entraînements de précision.
La capacité de charge axiale dépend presque entièrement de la conception des nervures. Le tableau ci-dessous résume les variantes courantes à une seule ligne et ce que chacune peut faire.
| Conception | Nervures de la bague intérieure | Nervures de l'anneau extérieur | Localisation axiale | Utilisation typique |
|---|---|---|---|---|
| N | Deux côtes | Aucun | Déplacement axial dans les deux sens | Positions de roulements flottants, arbres de boîte de vitesses avec croissance thermique |
| NU | Aucun | Deux côtes | Déplacement axial dans les deux sens | Roulements flottants, moteurs électriques, convoyeurs |
| New Jersey | Une côte | Deux côtes | Localisation axiale in one direction | Positions de roulement fixes avec charges axiales modérées |
| NUP | Une côte plus loose rib | Deux côtes | Localisation axiale in both directions | Positions de roulement fixes, inversion des charges axiales |
La sélection de N ou NU est courante lorsque l'arbre doit flotter axialement, comme dans une boîte de vitesses où la dilatation thermique chargerait autrement les roulements. NJ et NUP sont utilisés lorsque le roulement doit également localiser l'arbre axialement, mais la charge axiale doit toujours être modeste. Pour les charges axiales pures, une butée ou un roulement à contact oblique constitue généralement le meilleur choix.
Options de cage et limites de vitesse
Le matériau et la conception de la cage déterminent autant la limite de vitesse pratique que la géométrie interne du roulement. Les cages en acier estampé sont le choix standard pour les applications industrielles générales et offrent un bon équilibre entre résistance et coût. Les cages en laiton usiné sont préférées pour les charges élevées, les températures élevées ou les applications soumises à des charges de choc, car elles résistent à la déformation et à l'usure. Les cages en polyamide (PA66) réduisent le poids et la friction dans les applications à grande vitesse, mais elles sont limitées par la température et la compatibilité avec les lubrifiants. Les cages PEEK sont utilisées là où une résistance chimique et des températures élevées sont requises.
Les limites de vitesse des roulements à rouleaux cylindriques à une rangée sont généralement inférieures à celles des roulements à billes à gorge profonde de même taille, car le contact linéaire génère plus de chaleur. Cependant, grâce à une lubrification à l'huile, une cage de précision et un jeu contrôlé, ils peuvent fonctionner à des vitesses élevées dans les broches de machines-outils et les moteurs à grande vitesse. L'indice de vitesse du catalogue n'est qu'un point de départ ; la limite réelle dépend de la méthode de lubrification, du refroidissement, de la charge et de l'alignement. En règle générale, la lubrification à la graisse convient aux vitesses modérées et aux configurations étanches ou sans entretien, tandis que la lubrification par circulation d'huile ou huile-air est utilisée pour des vitesses élevées ou des charges élevées.
Montage, ajustements et dégagement interne
Un ajustement et un jeu corrects sont essentiels car les roulements à rouleaux cylindriques ont moins de jeu interne que les roulements à billes de taille similaire et sont plus sensibles aux interférences. Pour une bague intérieure tournante soumise à une charge radiale normale, un ajustement d'arbre de k5 ou m5 est courant ; des charges plus lourdes ou des charges de choc peuvent nécessiter n6. Les ajustements du boîtier sont généralement H7 ou J7 pour une bague extérieure stationnaire, K7 étant utilisé lorsque la bague extérieure doit être située plus étroitement. Ce ne sont que des valeurs de départ. L'ajustement réel dépend de la direction de la charge, de la température, du matériau de l'arbre et du fait que le roulement soit utilisé en position fixe ou flottante.
Le jeu interne est sélectionné parmi CN (normal), C3 (supérieur à la normale) ou C4 (supérieur à C3). C3 est souvent spécifié pour les applications dans lesquelles la bague intérieure chauffe plus rapidement que le boîtier, comme les moteurs électriques ou les boîtes de vitesses, car la dilatation thermique consomme du jeu. Un jeu trop faible provoque une surchauffe et une défaillance prématurée ; un jeu trop important réduit la capacité de charge et peut augmenter les vibrations. Pour un montage de roulements flottants, le jeu et l'ajustement doivent permettre un déplacement axial sans frottement. Notre rubrique données techniques fournit des tableaux de référence de tolérance et d’ajustement qui aident à confirmer la sélection finale.
Lubrification et entretien
La lubrification détermine la durée de vie plus que tout autre facteur de maintenance des roulements à rouleaux cylindriques à une rangée. La graisse convient aux vitesses modérées et aux configurations scellées ou blindées, mais la graisse doit correspondre à la température et à la charge de fonctionnement. La lubrification à l'huile est préférable pour les vitesses élevées, les charges élevées ou les températures élevées, car elle élimine la chaleur et réduit la friction. Dans les systèmes de circulation d’huile, le débit et la propreté de l’huile sont aussi importants que la viscosité. Une erreur courante consiste à trop remplir de graisse un boîtier de roulement ; le barattage qui en résulte augmente la température et peut réduire la durée de vie de la graisse.
Surveillez ces signes de défaillance pendant la maintenance :
- Décoloration ou vernis sur les rouleaux, indiquant une surchauffe ou une dégradation du lubrifiant.
- Traînages ou éraflures sur les chemins de roulement, souvent causés par un film d'huile inadéquat lors du démarrage ou sous une charge élevée.
- Faux Brinell sous forme de marques uniformément espacées, courantes dans les équipements inutilisés avec vibration.
- Usure ou fracture de la cage, souvent liée à un mauvais alignement, une vitesse élevée ou une lubrification inadéquate.
- Marques d'usure axiale sur les nervures, indiquant que le roulement supporte une charge axiale supérieure à celle autorisée par la conception des nervures.
Inspectez les surfaces de contact de la cage et des nervures à chaque révision majeure. Si le roulement est séparable, retirez la bague intérieure et vérifiez le chemin du rouleau pour déceler une usure inégale. Remplacez le roulement si le jeu a dépassé la limite du fabricant ou si l'un des rouleaux présente des piqûres ou des écailles.
Roulements à rouleaux cylindriques à une rangée vs roulements à billes à gorge profonde
Les roulements à rouleaux cylindriques à une rangée gagnent en termes de capacité de charge radiale et de rigidité, tandis que les roulements à billes à gorge profonde gagnent en termes de capacité de charge axiale, de vitesse et de tolérance de désalignement. Si l'application combine de lourdes charges radiales avec des charges axiales modérées, un roulement à rouleaux cylindriques et un roulement axial séparé constituent souvent la meilleure solution. Si la charge radiale est modérée et que l'arbre doit également supporter des charges axiales dans les deux sens, un roulement à billes à gorge profonde est généralement plus simple et plus économique.
| Facteur | Roulement à rouleaux cylindriques à une rangée | Roulement à billes à gorge profonde |
|---|---|---|
| Capacité de charge radiale | Élevé à très élevé | Modéré |
| Capacité de charge axiale | Aucun to limited, depending on rib design | Modéré in both directions |
| Capacité de vitesse | Modéré to high with oil lubrication | Élevé |
| Tolérance de désalignement | Faible | Modéré |
| Montage | Séparable, facile à inspecter | Non séparable, simple |
| Coût relatif | Élevéer for precision grades | Faibleer for standard grades |
Pour les charges radiales plus légères, nos roulements rigides à billes de la série 62 offrent une alternative compacte avec une capacité axiale modérée.
Fournisseurs de roulements à billes à gorge profonde série 62 Les bagues de roulement et les billes d'acier des marques TTBC et HMD sont fabriquées en GCr15, et différents matériaux peuvent également être utilisés en fonction des besoins réels du client ; La cage est généralement ma... Voir le produit → Pour les charges radiales plus lourdes dans un format de roulement à billes, la série 63 offre des capacités de charge plus élevées dans la même taille d'alésage. Ceux-ci ne remplacent pas les roulements à rouleaux cylindriques dans les positions à charge radiale élevée, mais ils constituent souvent le bon choix pour les arbres de ventilateur, les petits réducteurs et les machines générales où le coût et la simplicité comptent.
Roulements à billes à gorge profonde série 63 pour machines générales Élevéer-load ball bearings in the same bore size, suited to fan shafts, small reducers, and general machinery where cost and simplicity matter. Voir le produit → Liste de contrôle des candidatures et de la sélection
Les roulements à rouleaux cylindriques à une rangée sont courants dans les boîtes de vitesses industrielles, les moteurs électriques, les concasseurs, les convoyeurs, les pompes, les compresseurs, les broches de machines-outils et les machines à papier. Ils sont particulièrement utiles lorsque l'arbre doit être situé radialement avec une rigidité élevée et lorsque la croissance thermique doit être compensée par une position de roulement flottante. Ils sont moins adaptés aux applications présentant un désalignement important de l'arbre ou dans lesquelles les charges axiales dominent.
Utilisez cette liste de contrôle lors de la sélection d'un roulement pour une nouvelle conception ou un remplacement :
- Définissez l'ampleur et la direction de la charge radiale, y compris les charges de choc et le cycle de service.
- Confirmez si le roulement doit localiser l'arbre axialement ou permettre un flottement. Choisissez N, NU, NJ ou NUP en conséquence.
- Calculez la durée de vie requise et comparez-la avec la charge dynamique à la vitesse réelle.
- Vérifiez la limite de vitesse pour la cage choisie, la méthode de lubrification et le jeu.
- Spécifiez les ajustements de l'arbre et du boîtier en fonction de la charge, de la température et de la bague rotative.
- Sélectionnez le jeu CN, C3 ou C4 après avoir estimé la croissance thermique et les interférences d'ajustement.
- Vérifiez l’approvisionnement en lubrification, la propreté de l’huile et l’accès pour l’entretien.
- Examinez la tolérance de désalignement et envisagez des alternatives d’auto-alignement si la déflexion de l’arbre est élevée.
Yuyao Kangtian Bearing Co., Ltd. fabrique des roulements à Yuyao, Ningbo, depuis 1993. La société exploite deux usines en propriété exclusive sur un site de 31 000 m² et produit environ 30 millions de jeux de roulements par an. Ses principaux produits sont des roulements à billes à gorge profonde des séries 60, 62, 63, 67, 68, 69, MR, à bride, en pouces et non standard, ainsi que des pièces usinées CNC. Pour les projets nécessitant un roulement à rouleaux cylindriques à une rangée, l'équipe d'ingénierie peut examiner le cas de charge et recommander si une alternative à un roulement à billes à gorge profonde ou une solution personnalisée est plus appropriée. Envoyez votre dessin et votre cycle de service via notre page de services .
Foire aux questions
Quelle est la différence entre les roulements à rouleaux cylindriques N, NU, NJ et NUP ?
Les roulements N et NU permettent un déplacement axial dans les deux sens, ce qui les rend adaptés aux positions flottantes. Les roulements NJ localisent l'arbre dans une direction et les roulements NUP le localisent dans les deux sens. La différence réside dans la disposition des nervures sur les bagues intérieure et extérieure.
Les roulements à rouleaux cylindriques à une rangée peuvent-ils supporter une charge axiale ?
Charge axiale limitée uniquement et uniquement dans les versions avec nervures telles que NJ ou NUP. La direction principale de la charge est radiale. Pour les charges axiales continues, utilisez une butée ou un roulement à contact oblique.
Pourquoi les roulements à rouleaux cylindriques sont-ils séparables ?
La bague intérieure, les rouleaux et la cage peuvent être séparés de la bague extérieure. Cela facilite le montage, permet l'inspection du chemin de roulement et simplifie le remplacement dans les espaces confinés.
Quelle est la vitesse maximale d’un roulement à rouleaux cylindriques à une rangée ?
Cela dépend du matériau de la cage, de la lubrification, du jeu et de la charge. La lubrification à la graisse convient aux vitesses modérées, tandis que la lubrification par circulation d'huile ou huile-air prend en charge les vitesses plus élevées. Vérifiez toujours l’indice de vitesse du fabricant pour connaître le numéro de pièce exact.
Dois-je choisir le dédouanement CN ou C3 ?
Choisissez CN pour des conditions de fonctionnement normales avec une élévation modérée de la température. Choisissez C3 lorsque la bague intérieure est plus chaude que le boîtier ou lorsque les ajustements serrés réduisent le jeu interne. Le C4 est utilisé pour les gradients thermiques sévères ou les applications à grande vitesse.
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