Roulements à aiguilles : Exemples de calcul

1.1 - Aiguilles et couronne d’aiguilles jointives (Normes ISO 6193/ ISO 3096)
1.2 - Cages à aiguilles (Norme ISO 3030)
1.3 - Douilles à aiguilles (Norme ISO 3245)

Tableau 2
1.4 - Roulements à aiguilles à cage (Norme ISO 1206)
1.5 - Roulements à aiguilles de haute précision (type Delta )
1.6 - Roulements à aiguilles jointives

Tableau 3
1.7 - Galets de came (Norme ISO 6278)
1.8 - Butées à aiguilles ou à rouleaux (Norme ISO 3031)

Tableau 4
1.9 - Roulements combinés

Tableau 5
1.10 - Roulements combinés de précision à précontrainte réglable
1.11 - Autres dispositifs à aiguilles

2 - Détermination d’un roulement

2.1 - Répartition des charges dans un roulement
2.2 - Charges de base dynamique et statique
2.3 - Charge limite et coefficient de sécurité statique

Figure 18 - Charge limite
2.4 - Facteurs influant sur les charges de base
2.5 - Frottement
2.6 - Vitesse limite nominale
2.7 - Durée de vie en fatigue
2.8 - Effets du profil des aiguilles

3 - Lubrification

3.1 - Nécessité de la lubrification
3.2 - Lubrification à l’huile

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3.3 - Lubrification à la graisse
3.4 - Propreté du lubrifiant

4 - Montage et bruit

4.1 - Caractéristiques des chemins de roulement
4.2 - Traitement thermique des chemins de roulement
4.3 - Bruit des roulements

5 - Exemples de calcul

5.1 - Exemple 1
5.2 - Exemple 2
5.3 - Exemple 3

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Dragan MILOVANOVIC : Chargé d’Applications Produits à la société Nadella, filiale de SNR et Torrington

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INTRODUCTION

Les différents types de roulements (billes, aiguilles et rouleaux) ne sont généralement pas concurrents mais complémentaires.

Les roulements à aiguilles sont caractérisés par l’utilisation d’éléments roulants de faible diamètre et de grande longueur. Ils sont d’un encombrement faible pour une aptitude aux charges élevée (figure 1) et leur utilisation s’est considérablement développée au cours de ces dernières années.

De types radiaux, axiaux ou combinés, ils trouvent leur place dans tous les domaines : automobile (figure 2), aéronautique et spatial, robotique et machine-outil, et chaque fois que des performances élevées dans un encombrement limité sont demandées par l’application.

Un souci permanent d’amélioration de la qualité et de la fiabilité des produits a mené les constructeurs à des progrès considérables tant dans le domaine de la conception que dans la fabrication des roulements à aiguilles. Citons notamment les nombreux progrès réalisés dans la fabrication des éléments roulants dont la rigueur géométrique des formes et des dimensions permet des guidages d’une précision sans égale. L’analyse des conditions d’utilisation grâce à des modèles mathématiques de plus en plus fins a permis d’optimiser la conception des roulements et même de l’adapter à des applications particulières. Cela a conduit, par exemple, à la quasi-disparition des couronnes d’aiguilles jointives au profit des cages à aiguilles, d’un montage plus souple tout en assurant un bien meilleur guidage des éléments roulants quelles que soient les conditions d’utilisation.

Hormis leur rapport charge/encombrement avantageux, les roulements à aiguilles sont caractérisés par un faible coût.

Qu’ils soient usinés dans la masse ou élaborés à partir de composants en tôle emboutie, ils permettent de faire face à tous les besoins : unitaires, petites et moyennes ou très grandes séries.

Ils permettent l’utilisation de matériaux adaptés à l’application, tels que les aciers à roulement traditionnels pour traitement à cœur, les aciers inoxydables ou de haute température, ainsi que les feuillards à faible teneur en carbone pour traitement superficiel.

Ils peuvent intégrer des fonctions additionnelles diverses telles qu’étanchéité ou pistes de roulement. Ainsi est-il courant de proposer des butées à aiguilles couplées à des plaques traitées. Qu’elles soient additionnelles ou intégrées à l’ensemble, elles évitent l’usinage précis et le traitement des pistes de roulement par l’utilisateur.

Le tableau 1 donne à titre comparatif les caractéristiques principales des différents types de roulements à aiguilles.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-b5380

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Caractéristiques des différents types de roulements

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5. Exemples de calcul

5.1 Exemple 1

Une nouvelle boîte de vitesses automatique à quatre rapports équipée d’un train épicycloïdal comprenant trois satellites montés sur une couronne d’aiguilles jointives.

Vérification de la solution choisie :

couronne de 18 aiguilles
diamètre des aiguilles D _we: 2,500/2,494 mm
longueur des aiguilles L _w: 18,8 mm
longueur utile L _we: 17,7 mm
facteur f _c = 88,72 (norme ISO 281)
facteur b _m = 1,1 (norme ISO 281)

Quelle est la durée de vie de chaque satellite ?

Cahier des charges :
- diamètre de l’arbre F: 12 h5 (11,992/12,000 mm)
- diamètre intérieur du pignon E: 17 G6 (17,006/17,017 mm)
- largeur du pignon: 19 mm

Calcul du jeu radial :

J_r max = E_max – 2 (D_we min) – F_min = 17,017 – 2 (2,494) – 11,992 = 0,037 mm

J_r min = E_min – 2 (D_we max) – F_max = 17,006 – 2 (2,500) – 12,000 = 0,006 mm

Fréquences caractéristiques des défauts de fonctionnement des roulements axiaux :
- défaut de l’élément roulant :
- défaut sur piste de butée :

Calcul du jeu...