Présentation
RÉSUMÉ
Cet article présente les calculs permettant de dimensionner les roulements et les butées à rouleaux ou à aiguilles. Après avoir étudié les géométries des différents types de rouleaux (cylindrique, conique ou sphérique), le calcul de la pression de Hertz dans le contact rouleau/piste permet de connaître la capacité de charge d’un roulement quelconque. Dans le cas général où le roulement est soumis à un chargement combiné axial et radial, on calcule la distribution de la charge dans les rouleaux, il est ensuite possible de prédire la durée de vie conformément à la norme ISO 281, puis d'établir les formules qui permettent d’estimer le couple de frottement.
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Pascal GUAY : Ingénieur Mécanismes et Tribologie, Airbus Defence & Space, Toulouse, France - Docteur ès Sciences
INTRODUCTION
Cet article présente le calcul des roulements à rouleaux : capacité de charge statique, durée de vie attendue et couple de frottement. On y inclut les roulements à aiguilles, car l’aiguille n’est autre qu’un rouleau cylindrique de faible diamètre. Aiguilles et rouleaux cylindriques se calculent de la même façon.
La particularité du roulement à rouleaux est que le contact rouleau/piste est linéaire, ce qui lui confère une grosse capacité de charge, mais aussi un fort couple de frottement, surtout lorsqu’une charge axiale est exercée. On obtient donc des propriétés opposées à celles du contact ponctuel bille/piste des roulements à billes, qui offrent quant à eux une capacité de charge modérée et un faible couple de frottement. Le calcul des roulements à billes fait l’objet des articles
Il existe 3 types de rouleaux : le rouleau cylindrique, le rouleau conique et le rouleau sphérique. Dans le cas du rouleau cylindrique ou conique, l'effort devra être bien réparti sur la longueur du rouleau, ce qui requiert un alignement soigné inférieur à 1 mrad entre arbre et logement. Le rouleau sphérique n’est présent que dans les roulements à rotule sur rouleaux, qui permettent un défaut d’alignement de ± 1,5 à 3,5 degrés selon les séries proposées en catalogue, mais seulement ± 0,5 pour les versions étanches.
Rouleau conique :
Parmi les 3 types de rouleaux, seul le rouleau conique peut être préchargé pour supprimer le jeu. On utilise le roulement à rouleaux coniques dans les arbres de réducteurs, les roues de poids lourds, les boîtes d'essieux du TGV, les ponts arrière de camion et de voiture, et les renvois d'angle à pignons coniques.
Rouleau cylindrique :
De grande liberté de dilatation axiale, le roulement à rouleaux cylindriques est utilisé dans les gros moteurs électriques, les boîtes...
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MOTS-CLÉS
calculs | durée de vie | mécanique | pression de Hertz | roulement | rouleaux
DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)
Roulements à rouleaux et à aiguilles - Calculs
Roulements à rouleaux ou à aiguilles : géométrie et rayons équivalents
Sources bibliographiques
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