CAPACITÉS DE CHARGE

Pertinence des valeurs de charge

Lorsque les ingénieurs comparent des roulements de différents fabricants, ils considèrent souvent la capacité de charge comme le paramètre de performance par excellence [1]. La charge dynamique est également importante pour calculer la durée nominale de service d’un roulement. Il suffit pour le comprendre de considérer la formule de calcul de durée.

Calcul selon la norme ISO

La durée nominale d’un roulement radial à rouleaux selon la norme ISO 281 est déterminée par la formule

où
L₁₀ = durée nominale (90 % de fiabilité) ;
C_r = charge radiale dynamique de base ;
P_r = charge radiale dynamique équivalente.

La charge radiale dynamique de base d’un roulement radial à rouleaux selon la norme ISO 281 est déterminée par la formule

où
C_r = charge radiale dynamique de base ;
b_m = coefficient du type de roulement (1,1 pour les roulements à rouleaux coniques) ;
f_c = coefficient de matériau/géométrie/dimension ;
i = nombre de rangées ;
L_we = longueur effective des rouleaux ;
= angle de contact ;
Z = nombre de rouleaux par rangée ;
D_we = diamètre moyen des rouleaux.

Le poids de f_c comme facteur de performance est particulièrement important : une valeur de 1,23 se traduit par un doublement de la durée nominale L₁₀.

Calculs selon les normes américaines

On trouve parfois, notamment sur le marché nord-américain, l’indication de charge C₉₀. Cette valeur est basée sur une durée nominale de 90×10⁶ tours

où
C₉₀ = charge dynamique de base, sur la base de 90×106 tours ;
M = coefficient du matériau, déterminé par le fabricant du roulement ;
H = coefficient de géométrie, déterminé par le fabricant du roulement ;
i = nombre de rangées ;
l_eff = longueur de contact effective ;
= angle de contact ;
Z = nombre de rouleaux par rangée ;
D_wo = diamètre moyen des rouleaux.

Charge radiale dynamique C₁ pour une durée nominale de 1×10⁶ tours :

Comparaison des valeurs de charge

Ce qui précède démontre clairement que les valeurs de charge C_r selon les normes ISO ne peuvent être directement comparées avec les valeurs de charge nord-américaines C₁. Les valeurs C₁ sont dérivées des charges C₉₀ et, malgré une structure de base similaire, les équations pour le calcul de C_r et de C₉₀ reposent sur des coefficients et exposants différents [6]. Il en résulte une pondération différente des seuls paramètres de géométrie.

Essais comparatifs

Des essais comparatifs à forte charge ont été réalisés avec différents types de roulements à rouleaux coniques. Les résultats ci-dessous concernent le roulement 32011 X.

Les essais se rapportent à deux cas : environnement propre et environnement pollué. Les essais dans des conditions de propreté ont été effectués avec un roulement et une huile neuve. Pour les essais dans des conditions de contamination, des particules ont été ajoutées à l’huile et le roulement a été préalablement rodé dans ces conditions. Après rodage, l’huile contaminée a été remplacée par de l’huile propre et le roulement a été utilisé jusqu’à défaillance. Les conditions d’essai sont décrites dans le Tableau 1.

La Fig.1 est un comparatif des valeurs de charge indiquées dans les catalogues de SKF et de deux autres fabricants de roulements. La valeur de référence 100 est la valeur SKF. Par rapport aux valeurs de charge de SKF, les valeurs des deux autres fabricants sont respectivement supérieures de 17 % et 19 %.

Résultats des essais

La Fig. 2 fournit les résultats de l’essai comparatif réalisé dans des conditions de propreté.

La Fig. 3 fournit les résultats de l’essai comparatif réalisé dans des conditions de contamination.

Résultat : malgré une capacité de charge annoncée inférieure, les roulements à rouleaux coniques SKF ont offert des performances nettement supérieures par rapport aux roulements concurrents, aussi bien en conditions de propreté qu’en conditions de contamination.

Essais de vitesse admissible et température

Parallèlement aux essais comparatifs de durée, des essais ont également été effectués sur la vitesse admissible avec le roulement type 32011 X. Une charge purement axiale de 2,3 kN a été appliquée au roulement testé avant le début de la rotation. Puis, différentes vitesses ont été appliquées, de 2 000 tr/min à 9 000 tr/min par palier de 1 000 tr/min (Fig. 4).

Résultats des essais

• À toutes les vitesses, les roule­ments SKF sont ceux qui chauffent le moins. Les écarts de température se creusent avec l’augmentation de la vitesse. À la vitesse maximale, la température moyenne des roulements SKF est inférieure de 11,5 °C à celle du concurrent le plus proche (CC 2).
• À partir de 4 000 tr/min, la température moyenne des roulements concurrents augmente progressivement par rapport au roulement SKF.

ROULEMENTS À ROULEAUX CONIQUES SKF : NOUVELLE GAMME RATIONALISÉE ET SKF EXPLORER

Afin de mieux faire connaître les performances réelles des roulements à rouleaux coniques SKF, une nouvelle gamme rationalisée a été introduite au catalogue.

Les points importants sont les suivants :

• une gamme SKF Explorer étendue (Fig. 5), toutes les petites dimensions et presque toutes les moyennes dimensions sont disponibles en version SKF Explorer
  (la gamme est sans cesse étendue) ;
• les roulements de grandes dimensions actuellement au catalogue conservent la conception de base SKF;
• la gamme des roulements en cotes pouces au catalogue est élargie ;
• les gammes spécifiques pour segments ou applications comme le CL7C continueront à être proposées mais ne seront plus au catalogue.