Roulement à rouleaux ou roulement à billes : guide de sélection de la charge, de la vitesse et de la durée de vie

1. Présentation

Dans l'ingénierie et la conception mécanique modernes, le choix entre roulement à rouleaux contre roulement à billes a des implications significatives en termes de performances, de fiabilité et de maintenance. Ce guide explique comment choisir le bon type de roulement en analysant trois dimensions critiques : la charge, la vitesse et la durée de vie. En intégrant ces facteurs, vous pouvez prendre une décision plus éclairée et l'aligner sur les besoins de votre application et les contraintes opérationnelles.

2. Capacité de charge : Comparaison de la capacité de charge des roulements à rouleaux et des roulements à billes

2.1 Types de charges et réaction des roulements

• Charge radiale : agissant perpendiculairement à l’axe de l’arbre.
• Charge axiale (poussée) : le long de l’axe de l’arbre.
• Charge de choc ou d'impact : changements brusques ou charges dynamiques.

2.2 Roulements à rouleaux et roulements à billes – comparaison de la capacité de charge

• Les roulements à rouleaux utilisent des rouleaux cylindriques ou en forme de tonneau formant une ligne de contact avec le chemin de roulement → capacité de charge plus élevée.
• Les roulements à billes utilisent des éléments sphériques (billes) créant un contact ponctuel → capacité de charge inférieure mais friction moindre.

2.2.1 Contact de ligne vs contact ponctuel

Étant donné que les roulements à rouleaux répartissent la charge sur une plus grande surface via un contact linéaire, ils résistent mieux à la déformation sous de lourdes charges radiales. Les roulements à billes concentrent la charge en un point de contact, ce qui les rend plus adaptés aux charges plus légères.

2.2.2 Comparaison industrielle

Dans les convoyeurs ou les boîtes de vitesses pour charges lourdes, les roulements à rouleaux sont souvent préférés ; dans les moteurs à grande vitesse avec des charges modérées, des roulements à billes peuvent suffire.

2.3 Tableau : Comparaison des angles de charge

3. Considérations relatives à la vitesse : quand choisir un roulement à rouleaux plutôt qu'un roulement à billes pour une vitesse élevée

3.1 Pourquoi la vitesse est importante dans la sélection des roulements

La vitesse (RPM) affecte la friction, la génération de chaleur, les demandes de lubrification et la durée de vie. Choisir le mauvais roulement en fonction de la vitesse peut réduire sa durée de vie ou tomber en panne prématurément.

3.2 Pourquoi les roulements à billes gagnent souvent à haut régime

• Coefficient de frottement inférieur grâce au contact ponctuel → moins de chaleur.
• La conception compacte et l'inertie plus faible permettent des vitesses de rotation plus élevées.

3.3 Quand les roulements à rouleaux peuvent encore être utilisés à vitesse modérée/élevée

Certains modèles de roulements à rouleaux (par exemple, les roulements à rouleaux cylindriques) peuvent fonctionner à des vitesses relativement élevées s'ils sont bien lubrifiés et fabriqués avec précision.

3.4 Tableau : Comparaison des angles de vitesse

4. Espérance de vie et entretien : Durée de vie des roulements à billes par rapport aux roulements à rouleaux dans les applications industrielles & entretien et durée de vie des roulements à billes et des roulements à rouleaux

4.1 Bases du calcul de la durée de vie des roulements

L'industrie utilise souvent le calcul de durée de vie L10 qui relie la charge nominale, la charge appliquée et la vitesse pour estimer la durée de vie.

4.2 Comment le maintien de la vitesse de charge affecte la durée de vie

• Charge plus élevée → durée de vie plus courte, sauf si le roulement est surspécifié.
• Vitesse plus élevée → chaleur plus élevée, dégradation du lubrifiant.
• Mauvaise lubrification ou mauvais alignement → durée de vie considérablement réduite.

4.3 Comparaison des performances de durée de vie des roulements à billes et à rouleaux

Étant donné que les roulements à rouleaux supportent mieux la charge, sous forte charge, leur durée de vie peut dépasser celle des roulements à billes lorsque la vitesse est modérée. Mais à haute vitesse/charge légère, les roulements à billes peuvent avoir une durée de vie plus longue.

4.4 Tableau : Comparaison durée de vie/maintenance

5. Scénarios d'application : roulement à rouleaux vs roulement à billes pour les charges radiales lourdes

5.1 Scénarios de charges radiales élevées

Dans des secteurs tels que l'exploitation minière, la construction ou les grandes boîtes de vitesses, les charges sont lourdes et les vitesses modérées : c'est là que les roulements à rouleaux brillent généralement.

5.2 Scénarios haute vitesse/charge légère

Les applications telles que les moteurs électriques, les entraînements et les petites machines imposent souvent des régimes élevés mais des charges modérées ou légères, ce qui rend les roulements à billes mieux adaptés.

5.3 Comment décider – combiner les critères de charge, de vitesse et de durée de vie

• Si paramètre primaire = charge radiale importante & vitesse modérée → privilégier le roulement à rouleaux.
• Si paramètre principal = vitesse élevée & charge modérée/légère → privilégier le roulement à billes.
• Si l'application impose à la fois des charges lourdes, une vitesse élevée et une longue durée de vie → un compromis minutieux est nécessaire, éventuellement une conception de roulement spécialisée ou une personnalisation.

5.4 Aperçu de l'entreprise : avantage de sélection de Société de roulements et de transmissions Shanghai Yinin

Depuis 1999, Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company a servi d'agent d'exportation de roulements de marque nationale. Grâce à des efforts continus, elle a créé Shanghai Yinin Bearing Co., Ltd. et Jiangsu Dahua Bearing Manufacturing Co., Ltd., et a réalisé en 2016 une entreprise intégrée de l'industrie et du commerce couvrant la conception, la production, la vente et le service. Avec environ 80 employés et 12 techniciens, l'entreprise met l'accent sur la qualité comme base, le service d'abord, la technologie comme base, et continue de fournir des roulements de la plus haute qualité (y compris des roulements à billes, des roulements en acier inoxydable, des roulements de broche, des roulements de moteur et des roulements haut de gamme non standard personnalisés). Pour la sélection de roulements entre les types de rouleaux et de billes, la capacité complète de conception et de service de l'entreprise garantit une adéquation correcte des exigences de charge, de vitesse et de durée de vie pour une large gamme d'applications industrielles.

6.Conclusion

En résumé, en comparant roulement à rouleaux vs roulement à billes , la clé est d'évaluer les trois piliers : capacité de charge, vitesse de fonctionnement et durée de vie/maintenance attendue. Les roulements à rouleaux dominent lorsque des charges lourdes ou des chocs sont présents et que la vitesse est modérée. Les roulements à billes dominent lorsque des vitesses de rotation élevées et des charges plus légères prédominent. Un choix équilibré et spécifique à l'application, soutenu par des spécifications approfondies et une lubrification/installation correcte, conduira à des performances et une durée de vie optimales. Faire appel à un fournisseur de roulements expérimenté comme Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company garantit que le bon type de roulement est sélectionné et pris en charge.

7. FAQ

• T1 : Quels types de charges privilégient les roulements à rouleaux par rapport aux roulements à billes ?
  R : Les lourdes charges radiales, les charges de choc et les endroits où le contact linéaire aide à répartir la charge font des roulements à rouleaux le choix préféré.
• T2 : Les roulements à billes peuvent-ils supporter des charges radiales élevées ?
  R : Oui, dans les limites de conception, mais ils peuvent avoir une durée de vie plus courte que les roulements à rouleaux s'ils sont soumis à des charges lourdes au-delà de leur valeur nominale.
• T3 : Pourquoi les roulements à rouleaux ne sont-ils pas toujours utilisés dans les applications à grande vitesse ?
  R : Parce que les roulements à rouleaux ont tendance à avoir une friction plus élevée et une plus grande surface de contact, ce qui limite la vitesse de pointe et augmente la génération de chaleur par rapport aux roulements à billes.
• T4 : En quoi l'entretien diffère-t-il entre les roulements à rouleaux et à billes ?
  R : Les roulements à rouleaux soumis à de lourdes charges peuvent nécessiter une inspection/un entretien plus fréquent, notamment en cas de choc ou de mauvais alignement ; les roulements à billes soumis à des charges/vitesses modérées peuvent avoir un régime de maintenance plus simple s'ils sont correctement installés et lubrifiés.
• Q5 : Quand dois-je consulter un fournisseur de roulements comme Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company pour la sélection du type de roulement ?
  R : Chaque fois que votre application implique des compromis complexes entre charge/vitesse/durée de vie, des conditions non standard (roulements haut de gamme personnalisés), ou que vous souhaitez une assistance complète en matière de conception/production/vente/service de la part d'un fournisseur de confiance, faire appel à un spécialiste dès le début permet de garantir une sélection optimale des roulements et une longue durée de vie.