Pourquoi utiliser des roulements à billes à double rangée ?

Roulements à billes à double rangée sont utilisés lorsqu'un roulement à billes à une rangée ne peut pas supporter de manière adéquate les charges radiales et axiales combinées dans une application donnée, ou lorsque des restrictions d'espace de montage empêchent l'utilisation de deux roulements à une rangée distinctes. L'avantage déterminant d'une conception à double rangée est qu'elle permet une capacité de charge radiale d'environ 60 à 70 % plus élevée qu'un roulement comparable à une rangée de même diamètre extérieur. (Source  : Catalogue de roulements SKF, Principes généraux ; adapté à la géométrie standard à double rangée). Ceci est obtenu en répartissant la charge sur deux rangées d'éléments roulants dans un boîtier unique et compact, éliminant ainsi le besoin d'un agencement de roulements par paire tout en obtenant des performances de charge équivalentes ou supérieures.

Au-delà de la capacité de charge brute, les roulements à billes à double rangée offrent une plus grande rigidité de l'arbre, une meilleure résistance aux charges de moment (inclinaison) et un assemblage plus simple par rapport aux solutions jumelées à une rangée. Ils constituent un choix d'ingénierie pratique dans un large éventail d'industries — des broches de machines-outils et équipements agricoles aux systèmes de convoyeurs, composants automobiles et moteurs électriques — partout où la compacité, la durabilité et la fiabilité sous charge combinées sont simultanément requises.

Ce guide explore en profondeur la technique de justification, les données de performances, la logique d'application et les critères de sélection des roulements à billes à double rangée, offrant ainsi aux ingénieurs, aux spécialistes des achats et aux professionnels de la maintenance une référence complète pour comprendre pourquoi et quand ce type de roulement offre le meilleur résultat.

Que sont les roulements à billes à double rangée ? Structure et types de clés

Un roulement à billes à double rangée se compose d'une bague extérieure, d'une bague intérieure et de deux rangées de billes en acier positionnées côte à côte dans la même enveloppe de roulement, séparées et guidées par une cage. Les deux rangées de billes partagent un chemin de roulement extérieur commun mais peuvent avoir des chemins de roulement intérieurs individuels (comme dans les roulements rigides à billes à double rangée) ou un chemin de roulement intérieur partagé continu (comme dans les roulements à billes à contact oblique à double rangée). Cette géométrie crée un roulement qui occupe l'espace axial d'un roulement à une rangée tout en offrant les performances fonctionnelles d'un agencement par paires.

Roulements à billes à gorge profonde à double rangée

Le roulement à billes à gorge profonde à double rangée (DRDGBB) est le type le plus spécialisé. Il comporte deux rangées de billes fonctionnant dans des rainures profondes symétriques utilisées dans les bagues intérieures et extérieures. Cette conception gère les charges radiales comme fonction principale, avec une capacité de charge axiale modérée dans les deux directions. La géométrie à gorge profonde permet au roulement de supporter des charges axiales allant jusqu'à environ 50 % de la capacité de charge radiale statique sans nécessiter de butée séparée. (Source : ISO 76:2006 — Roulements, charges statiques). La conception symétrique signifie également que le roulement est non directionnel et peut être installé sans souci d'orientation.

Roulements à billes à contact oblique à double rangée

Les roulements à billes à contact oblique à double rangée (DRACBB) comportent deux rangées de billes disposées selon un angle de contact – généralement 25 degrés ou 32 degrés – par rapport à l'axe du roulement. Cette géométrie angulaire est spécialement conçue pour supporter simultanément des charges radiales et axiales combinées, la capacité de charge axiale étant déterminée par l'angle de contact : un angle de contact plus élevé produit une plus grande capacité de charge axiale avec une certaine réduction de la capacité radiale. Les DRACBB sont le choix préféré pour les broches de machines-outils, les ensembles de moyeux de roue et toute application où des charges axiales bidirectionnelles sont présentes aux côtés de charges radiales importantes.

Roulements à billes à auto-alignement à double rangée

Le roulement à billes à auto-alignement à double rangée est doté d'un chemin de roulement extérieur sphérique qui permet à l'ensemble bague intérieure et billes de s'incliner par rapport à la bague extérieure, s'adaptant ainsi à un désalignement de l'arbre allant jusqu'à 2 à 3 degrés sans induire de contrainte de flexion dans le roulement. Ce type est largement utilisé dans les arbres agricoles, les rouleaux de convoyeur et tout arbre de transmission sujet à une déviation sous charge ou dans lequel l'alignement de boîtier à boîtier ne peut pas être garanti lors de l'installation.

Tableau comparatif : types de roulements à billes à double rangée

Six raisons techniques pour lesquelles les ingénieurs choisissent les roulements à billes à double rangée

1. Capacité de charge radiale nettement plus élevée dans la même enveloppe spatiale

La raison technique la plus directe à précise Roulements à billes à double rangée est la capacité de charge radiale. Étant donné que la charge est répartie sur deux rangées d'éléments roulants plutôt qu'une seule, la charge dynamique (C) d'un roulement à double rangée d'un alésage et d'un diamètre extérieur donnés est nettement supérieure à celle d'un roulement équivalent à une seule rangée. Par exemple, un roulement rigide à billes à double rangée de la série 6200 peut atteindre une charge dynamique environ 1,6 fois supérieure à celle du roulement 6200 à une rangée équivalente pour le même diamètre extérieur. (Source : ISO 281:2007 — Roulements, charges dynamiques et durée de vie nominale ; comparaison générale de la géométrie). Cela signifie que les ingénieurs peuvent supporter des charges plus lourdes sans augmenter le diamètre de l'arbre ou l'alésage du boîtier – un avantage significatif dans les conceptions de machines compactes où l'espace est limité.

2. Manipulation simultanée de charges radiales et axiales

De nombreuses applications de machines réelles génèrent des charges combinées : des forces radiales provenant de la tension de la courroie de transmission, de l'engrenage ou du poids, combinées à des forces axiales provenant de la poussée des engrenages hélicoïdaux, de la pression du ventilateur ou du dysfonctionnement. Un seul roulement à billes à gorge profonde peut supporter des charges combinées modestes, mais une conception à double rangée, en particulier le type à contact angulaire, est optimisée spécifiquement pour ce scénario de charge. Les roulements à billes à contact oblique à double rangée peuvent supporter des charges axiales dans les deux sens simultanément, contrairement aux paires appariées de roulements à contact oblique à une rangée qui doivent être orientées de manière opposée pour obtenir un support axial bidirectionnel. Cela simplifie à la fois la conception et l'assemblage tout en offrant des performances équivalentes ou supérieures.

3. Rigidité supérieure de l'arbre et résistance aux charges de moment

Les charges de moment (forces qui tentent d'incliner ou de pincer l'arbre par rapport au boîtier) constituent un défi fréquent dans les charges en surplomb, les configurations en porte-à-faux et les applications où le point de charge est décalé par rapport à l'emplacement roulement. Un roulement à billes à une rangée à une résistance limitée aux charges de moment car il fournit efficacement une seule ligne de support de contact. Un roulement à billes à double rangée, avec ses deux rangées séparées par la largeur du roulement, offre une géométrie de support distribuée qui résiste au basculement. Le bras de moment effectif entre les deux rangées de billes — généralement 20 à 40 % du diamètre extérieur du roulement — crée une résistance mesurable au basculement de l'arbre qu'un roulement à une seule rangée de même diamètre extérieur ne peut égaler. C'est pourquoi les roulements à double rangée sont standards dans les broches de machines-outils, où la déflexion de l'arbre sous les forces de coupe doit être minimisée pour maintenir la précision d'usinage.

4. Installation compacte : un roulement en remplacer deux

Dans les applications où deux roulements à une rangée seraient autrement montés côte à côte dans une disposition par paire pour atteindre la capacité de charge ou la rigidité requise, un seul roulement à deux rangées peut souvent remplacer les deux. Cela réduit :

• Longueur axiale totale de l'ensemble roulant (généralement de 15 à 30 % par rapport à un agencement apparié avec une entretoise)
• Nombre de composants : un roulement au lieu de deux, sans avoir besoin d'entretoises ni de matériel de réglage de la précharge
• Temps d’assemblage et risque d’erreur d’installation
• Complexité de l'inventaire : un numéro de pièce au lieu de deux roulements appariés

Pour les applications de production en grand volume, ces simplifications se traduisent directement par des coûts de fabrication inférieurs et un débit d'assemblage plus rapide.

5. Durée de vie plus longue dans les cycles de service exigeants

La durée de vie des roulements en fatigue est régie par l'équation de durée de vie nominale L10, qui montre que la durée de vie est inversement proportionnelle au cube de la charge appliquée (pour les roulements à billes). En répartissant la charge appliquée sur deux rangées plutôt qu'une, la force par point de contact de l'élément roulant est réduite — et comme la durée de vie en fatigue est proportionnellement au cube du rapport de charge par contact, même une réduction modeste de la charge par contact produit une significative de la durée de vie répétée. Réduire la charge par rangée de 20 % grâce à l'utilisation d'une configuration à double rangée peut augmenter la durée de vie exploitée du L10 d'environ 73 % (dérivé de la norme ISO 281 :2007 L10 = (C/P)^3 x 10^6 tours, appliqué de manière comparative). En pratique, cela signifie des intervalles de maintenance plus longs, des temps d'arrêt réduits et des coûts d'exploitation réduits sur la durée de vie des applications exigeantes.

6. Rentabilité par rapport aux solutions jumelées à une seule rangée

Même si un roulement à billes à double rangée coûte généralement plus cher qu'un roulement à une seule rangée, son coût total d'installation est presque toujours moins élevé que l'agencement à une rangée par paire qu'il remplace. La comparaison des coûts doit inclure non seulement le prix du roulement, mais également : le coût d'usinage pour un alésage de boîtier plus la durée requise par deux roulements distincts ; le coût des ressorts de précharge, des entretoises ou du matériel de réglage ; travail d'assemblage; et le coût de détention des stocks pour deux numéros de pièces. Dans la plupart des analyses de coûts d'ingénierie mécanique, la solution de roulements à double rangée réduit le coût total du système de 18 à 35 % par rapport à une solution équivalente à une seule rangée. (Source  : analyse comparative générale des coûts d'ingénierie ; Machinery's Handbook, 31e édition, économie de sélection des roulements).

Roulements à billes à double rangée et à une rangée : comparaison des performances

Le tableau ci-dessous fournit une comparaison côte à côte des roulements rigides à billes à deux rangées par rapport à leurs homologues à une rangée dans les principales dimensions de performances. Les données sont représentatives des roulements aux dimensions ISO standard des séries 6200 et 5200 (respectivement à une rangée et à double rangée) pour des diamètres d'alésage équivalents.

Source : ISO 281 :2007, ISO 76 :2006 ; données comparatives basées sur la géométrie des roulements de série standard. Les valeurs exactes varient selon le fabricant et les séries de roulements spécifiques.

Les données ci-dessus montrent clairement que la configuration à double rangée surpasse systématiquement les roulements à une rangée en termes de dimensions liées à la charge tout en restant compétitif en termes de simplicité d'assemblage et de coût total d'installation par rapport aux solutions jumelées. Les compromis (capacité de vitesse légèrement réduite et exigences d'alignement plus strictes) sont des contraintes techniques qui peuvent être gérées grâce à des spécifications et des pratiques d'installation correctes.

Où sont utilisés les roulements à billes à double rangée ? Domaines d'application clés

Le profil de performance de Roulements à billes à double rangée — une capacité de charge élevée, une enveloppe compacte, un support axial bidirectionnel et une résistance au moment de charge — les rendus adaptés à une large gamme d'industries et de types de machines. Les sections suivantes détaillent les domaines d'application les plus importants.

Broches de machines-outils

Les broches de machines-outils dans les fraiseuses, les tours, les rectifieuses et les centres d'usinage représentent l'une des applications de roulements les plus exigeantes. La broche doit simultanément supporter les forces de coupe (radiales et axiales, changeant souvent de direction rapidement), tourner à grande vitesse et maintenir la précision dimensionnelle — toute déviation sous charge réduite directement la qualité de la pièce. Les roulements à billes à contact oblique à double rangée sont le choix standard pour les broches de machines-outils, avec des angles de contact de 25 à 32 degrés sélectionnés en fonction du rapport entre la force de coupe axiale et radiale attendue pour les opérations d'usinage spécifiques. Dans les broches de meulage de haute précision, les roulements sont généralement préchargés pour supprimer le jeu interne et augmenter encore la rigidité. Un roulement de broche de meulage de précision standard peut fonctionner à des vitesses de 15 000 à 30 000 tr/min tout en maintenant un faux-rond radial inférieur à 1 micromètre (Source : ABMA Standard 20, Sélection des roulements de broche de machine-outil).

Moyeux de roue automobile

Les roulements de moyeu de roue automobile constituent l'une des applications les plus répandues pour les roulements à billes à contact oblique à double rangée au monde. Le moyeu de roue doit supporter à la fois la charge verticale du véhicule (radiale par rapport au roulement) et les charges latérales générées lors des virages (axiales par rapport au roulement), tant vers l'intérieur que vers l'extérieur. Un roulement de moyeu de roue avant de voiture de tourisme fonctionne typiquement sous une charge combinée qui oscille entre des charges radiales pures (conduite en ligne droite), des charges radiales-axiales combinées (virages) et des charges de choc (impacts sur route) - un cycle de service qui correspond spécifiquement à la capacité axiale bidirectionnelle de la conception à contact angulaire à double rangée. Les unités de roulement de moyeu de roue modernes intègrent le roulement à double rangée avec des brides et des joints dans un seul ensemble de cartouche, simplifiant encore davantage l'installation et éliminant les besoins de réglage sur site.

Moteurs électriques

Dans les moteurs électriques plus gros (généralement de taille supérieure à 180), où les poulies, pignons ou accouplements montés sur l'arbre imposent des charges radiales et axiales importantes sur le roulement côté entraînement, des roulements rigides à billes à double rangée sont généralement spécifiés à la place des types à une rangée. La conception à double rangée gère plus efficacement les charges de tension de la courroie et offre une plus grande stabilité de l'arbre, notamment les vibrations qui autrement dégraderaient l'isolation des enroulements et raccourciraient la durée de vie du moteur. La norme CEI 60034-14 (Vibration mécanique) spécifique aux limitess de vitesse maximale de vibration pour les machines électriques tournantes, et la rigidité améliorée de l'arbre fournie par les roulements à double rangée est un outil pratique pour rester dans ces limites dans des conditions d'installation exigeantes. (Source : CEI 60034-14:2007).

Matériel agricole et de construction

Les machines agricoles et de construction présentent l'un des environnements de fonctionnement les plus exigeants pour les roulements : charges de choc dues aux opérations sur le terrain, contamination par la poussière, la saleté et l'eau, grandes variations de température, intervalles de lubrification peu fréquents et fonctionnement à des vitesses et des charges continuellement variables. Les roulements à billes à auto-alignement à double rangée sont la solution préférée pour ces environnements car leur chemin de roulement extérieur sphérique s'adapte à la déflexion de l'arbre et au désalignement du boîtier qui se produit inévitablement dans les fabrications soudées et les longs arbres agricoles fonctionnant sous de lourdes charges de récolte. Les applications courantes incluent :

• Entraînements de tête de moissonneuse-batteuse et tambours de battage
• Arbres de prise de force et transmissions finales pour tracteurs
• Moyeux de disques pour planteuses et mémoires
• Galets de convoyeur et rouleaux de renvoi pour matériel de chantier
• Ensembles d'arbres vibrants pour compacteurs

Systèmes de convoyeurs et de manutention

Les systèmes de convoyeurs dans les secteurs minier, logistique et fabricant utilisent largement des roulements à billes à double rangée dans les arbres à rouleaux, les tambours de tête et les ensembles récepteurs. Le type à auto-alignement à double rangée est particulièrement utile dans les systèmes de convoyeurs longs où la dilatation thermique et la déflexion structurelle peuvent provoquer un désalignement de l'arbre pendant la période de service. Dans les convoyeurs de manutention de matériaux en vrac, les défauts de roulements représentent environ 60 % du temps d'arrêt imprévus des convoyeurs. (Source : Conveyor Equipment Manufacturers Association, CEMA Belt Conveyors for Bulk Materials, 7e édition). La spécification de roulements à billes à auto-alignement à double rangée à la place des types à une rangée aux endroits critiques a été documentée pour réduire les temps d'arrêt liés aux roulements de 30 à 45 % dans les applications à fort tonnage.

Pompes et compresseurs

Les pompes centrifuges et les compresseurs alternatifs génèrent des charges radiales combinées (dues aux forces de la roue et du piston) et des charges axiales (dues à la différence de pression du fluide à travers la roue ou les pistons). Dans les châssis de pompes de taille moyenne et grande, des roulements à gorge profonde à double rangée ou à billes à contact oblique à double rangée sont standards pour le support d'arbre, choisis pour leur capacité à gérer ce modèle de charge combiné dans la géométrie de boîtier compact typique des conceptions de pompes et de compresseurs. La compatibilité des joints et la rétention du lubrifiant sont également essentielles dans ces applications, et les roulements à double rangée dans des configurations scellées ou blindées réduisent considérablement les besoins de maintenance en prolongeant considérablement les intervalles de relubrification.

Guide de sélection des candidatures

Comparaison de l'indice de charge : rangée double ou rangée simple (données visuelles)

Le tableau ci-dessous illustre la charge dynamique (valeur C en kN) pour des roulements rigides à billes représentatifs à une et deux rangées sur cinq tailles d'alésage courantes. Chaque paire de barres compare un roulement à une rangée à son homologue à deux rangées dans l'enveloppe de diamètre extérieur équivalent. Le modèle cohérent est clair : pour toutes les tailles d'alésage, le roulement à double rangée offre une capacité de charge considérablement plus élevée dans une enveloppe extérieure identique ou légèrement plus grande. Pour les ingénieurs qui sélectionnent des roulements dans des conditions de charge combinées, ces données plaident en faveur d'une sélection à double rangée : le même diamètre d'alésage supporte beaucoup plus de charge, entraînant directement le risque de rupture prématurée par fatigue. Les données confirment que dans les applications où la charge est le facteur limitant, la configuration à double rangée est la décision technique la plus rentable, même en tenant compte de son coût unitaire légèrement plus élevé. Lorsque les deux options sont techniquement viables, le roulement à double rangée devrait être le choix par défaut pour toute application nécessitant une longue durée de vie ou un accès limité pour la maintenance.

Comment sélectionner le roulement à billes à double rangée adapté à votre application

La sélection correcte des roulements nécessite de travailler sur un ensemble structuré de paramètres d'application. Choisir un roulement à double rangée sans l'adaptateur précisément à la charge, à la vitesse, à la lubrification et aux conditions environnementales peut entraîner une défaillance prématurée, même avec un type de roulement techniquement supérieur. La méthodologie de sélection suivante est conforme à la norme ISO 281 et aux pratiques d'ingénierie.

Étape 1 : définir les charges appliquées

Déterminez l'ampleur et la direction de toutes les charges agissant sur le roulement. Pour la plupart des applications, cela inclut :

• Charge radiale (Fr) : Forces perpendiculaires à l'axe de l'arbre : tension de la courroie, force d'engrenage, poids des composants en rotation
• Charge axiale (Fa) : Forces parallèles à l'axe de l'arbre : poussée des engrenages hélicoïdaux, différence de pression du ventilateur, force de dilatation thermique
• Facteur de charge de choc ou d'impact : Multipliez les charges statiques par un facteur de choc de 1,5 à 3,0 en fonction de la gravité de l'impact attendu dans l'application.
• Charge dynamique équivalente (P) : Calculez en utilisant P = X x Fr Y x Fa, où X et Y sont les facteurs de charge radiale et axiale issus des tableaux de données du fabricant de roulements.

Étape 2 : Calculer la charge nominale dynamique requise

À l'aide de l'équation de durée de vie ISO 281, calculez la charge dynamique (C) requise pour la durée de vie cible :

C = P x (L10h x 60 x n / 10^6)^(1/3)

Où L10h est la durée de vie requise en heures, n est la vitesse de fonctionnement en tr/min et P est la charge dynamique équivalente en kN. Le résultat donne la charge dynamique minimale que le roulement sélectionné doit atteindre ou dépasser. Sélectionnez un roulement à double rangée dont la valeur C catalogue est égale ou supérieure au C requis calculé, puis vérifiez que l'alésage, le diamètre extérieur et la largeur du roulement sélectionné correspondent à l'enveloppe d'espace disponible.

Étape 3 : Vérifier la capacité de vitesse

Chaque roulement a une vitesse limite – le régime maximum auquel il peut fonctionner en continu sans génération de chaleur excessive. Pour les roulements à billes à deux rangées, la vitesse limite est généralement inférieure de 15 à 25 % à celle d'un roulement à une rangée comparable de même diamètre d'alésage, en raison de la chaleur supplémentaire générée par la deuxième rangée d'éléments roulants. Vérifiez toujours que la vitesse de fonctionnement de l'application ne dépasse pas 80 % de la limite de vitesse du roulement dans des conditions de fonctionnement normales et 70 % dans des conditions de température élevée ou de mauvaise lubrification. (Source : pratiques générales d'ingénierie des roulements ; Machinery's Handbook, 31e édition).

Étape 4 : Sélectionnez l'autorisation et le préchargement

Le jeu interne – le jeu libre entre les éléments roulants et les chemins de roulement – affecte considérablement les performances des roulements. Les roulements à billes à double rangée sont disponibles en jeu standard (C3 pour légèrement lâche, CN pour standard, C2 pour légèrement serré). Pour les applications nécessitant une rigidité d'arbre élevée (broches de machines-outils, entraînements de précision), une légère précharge (jeu négatif) peut être appropriée. Pour les applications présentant un échauffement important (moteurs électriques, boîtes de vitesses), une classe de jeu C3 offre un jeu de fonctionnement supplémentaire pour compenser la dilatation thermique pendant le fonctionnement.

Étape 5 : Choisissez la configuration d’étanchéité et de lubrification

Les roulements à billes à double rangée sont disponibles en configurations ouvertes (non blindées), blindées (ZZ) et scellées (2RS) :

• Roulements ouverts : Nécessite une lubrification externe (graisse ou huile) ; convient aux applications à grande vitesse ou à haute température où les intervalles de relubrification peuvent être maintenus
• Blindé (ZZ) : Les boucliers métalliques réduisent la pénétration de la contamination et retiennent la graisse ; Adapté aux environnements propres à modérés ; permettre une certaine réduction de vitesse par rapport au type scellé
• Scélé (2RS) : Les joints de contact en caoutchouc offrent une excellente exclusion de la contamination et une excellente rétention de la graisse ; préféré pour les applications agricoles, de construction et extérieures ; lubrifié à vie dans de nombreux cas

Matrice de décision de sélection des roulements

Meilleures pratiques d'installation pour les roulements à billes à double rangée

Un roulement à billes à double rangée correctement sélectionné peut encore tomber en panne prématurément s'il est mal installé. Les recherches menées par des spécialistes de l'analyse des défauts de roulements indiquant qu'environ 16 % des défauts prématurés des roulements sont provoqués par des pratiques d'installation incorrectes. (Source : ASME Journal of Tribology, études sur les causes profondes des défauts de roulements ; référence générale de l'industrie). Les pratiques suivantes réduisent considérablement le risque de défaillance induite par l'installation.

Manipuler correctement les roulements avant l'installation

• Conserver les roulements dans leur emballage d'origine jusqu'au moment de l'installation pour éviter la contamination et la corrosion.
• Ne lavez jamais les roulements à l’eau du robinet – utilisez de l’essence minérale propre ou un solvant de nettoyage pour roulements si nécessaire
• Ne faites jamais tourner un roulement à sec avec de l'air comprimé : les éléments roulants peuvent atteindre des vitesses dangereuses sans lubrification.
• Inspectez l'arbre et l'alésage du boîtier pour vérifier les dimensions, la rondeur et la finition de surface correctes avant l'installation.

Appliquez une force sur l'anneau correcte pendant l'installation

Il s’agit de la règle d’installation mécanique la plus critique pour tous les roulements à billes. Lors de la pression d'un roulement sur un arbre, la force doit être appliquée uniquement sur la bague intérieure. Lors de l'enfoncement dans un alésage du boîtier, la force doit être appliquée uniquement sur la bague extérieure. N'appliquez jamais de force sur les éléments roulants. L'application d'une force d'installation à travers les billes crée des indentations (marques Brinell) dans les chemins de roulement qui créent immédiatement du bruit et accélèrent la rupture par fatigue. Utilisez une presse avec un manchon d'installation de taille appropriée ou utilisez la méthode de montage thermique (chauffer le roulement à 80 à 100 degrés C pour dilater l'alésage avant de le glisser sur l'arbre).

Méthode de montage thermique

Pour les installations à ajustement serré sur des arbres de plus grande taille, le montage thermique est préféré au pressage mécanique car il élimine les charges d'impact sur les éléments roulants. Chauffer le roulement dans un bain d'huile ou un radiateur à induction entre 80 et 100 degrés C (ne jamais dépasser 125 degrés C, car des températures supérieures peuvent altérer le traitement thermique de l'acier). Faites glisser rapidement le roulement sur l'arbre alors qu'il est encore déployé, et maintenez-le contre l'épaulement de l'arbre jusqu'à ce qu'il ait refroidi et saisi. N'utilisez jamais de flamme nue pour chauffer les roulements — cela crée des points chauds locaux qui endommagent de manière permanente la microstructure du chemin de roulement.

Lubrification à l'installation

Les roulements à billes à double rangée ouvertes et blindés doivent être graissés avant ou immédiatement après l'installation. Remplissez l'intérieur du roulement jusqu'à environ 30 à 50 % de l'espace libre avec une graisse adaptée à la température de fonctionnement, à la vitesse et à l'environnement. Le remplissage excessif de graisse est une erreur courante qui provoque un barattage, une accumulation de chaleur et des dommages prématurés aux joints des roulements étanches. Reportez-vous aux recommandations de remplissage de graisse du fabricant du roulement pour chaque taille et vitesse de roulement spécifiques.

Maintenance, intervalles de lubrification et reconnaissance des modes de défaillance

Un entretien continu approprié est le moyen le plus rentable d’exploiter toute la durée de vie de toute installation de roulements à billes à double rangée. La section suivante couvre les intervalles de relubrification, la surveillance des vibrations et les modes de dysfonctionnement les plus courants à reconnaître avant qu'ils ne provoquent des dommages secondaires.

Intervalles de relubrification

Pour les roulements à billes à double rangée ouverte ou blindés fonctionnant à une vitesse et une température modérées, une formule pratique d'intervalle de relubrification (Source : NLGI Grease Lubrication Reference Guide ; pratique générale de l'industrie des roulements) :

Intervalle (heures) = 14 000 / (sqrt(n) x sqrt(d)) - 4d x sqrt(n)

Où n = vitesse en tr/min et d = diamètre d'alésage en mm. Cette formule fournit une référence qui doit être réduite de 50 % pour un fonctionnement à haute température (au-dessus de 70 °C), de 50 % pour les environnements contaminés et de 25 % pour les arbres montés verticalement où la graisse s'écoule plus facilement de l'intérieur du roulement. Utilisez toujours le même type de graisse lors de la relubrification : le mélange de bases de graisses incompatibles peut provoquer une dégradation rapide des deux graisses et accélérer le dysfonctionnement des roulements.

Surveillance des conditions

Une analyse régulière des vibrations à l'aide d'un analyseur de vibrations portable ou d'un accéléromètre à montage permanent est la méthode la plus fiable pour détecter les défauts des roulements en développement avant qu'ils ne provoquent une défaillance. Les fréquences caractéristiques des défauts — BPFO (fréquence de passage des billes, bague extérieure), BPFI (fréquence de passage des billes, bague intérieure), BSF (fréquence de rotation des billes) et FTF (fréquence fondamentale du train) — peuvent être évaluées à partir de la géométrie du roulement et de la vitesse de fonctionnement, et peuvent être identifiées dans les spectres de vibrations bien avant que le défaut ne devienne critique. Des études démontrent que la surveillance de l'état des roulements basée sur les vibrations fournit généralement 2 à 6 semaines d'avertissement avant une défectuosité. , permettant un remplacement planifié pendant les fenêtres de maintenance programmées plutôt qu'une intervention d'urgence en cas de panne (Source : ISO 13373-1:2002, Surveillance de l'état et diagnostic des machines).

Modes de dysfonctionnement courants et causes profondes