Capacité de charge axiale dynamique

Les roulements à rouleaux cylindriques à deux rangées avec épaulements sur les bagues intérieure et extérieure peuvent supporter des charges axiales en plus des charges radiales. Leur capacité de charge axiale dépend principalement de la capacité de charge des surfaces de glissement au niveau du contact extrémité de rouleau/épaulement. Les facteurs les plus déterminants concernant cette capacité sont le lubrifiant, la température de fonctionnement et l'évacuation de la chaleur à l'extérieur du roulement.

Calcul de la capacité de charge axiale dynamique

Dans des conditions de fonctionnement normales, la capacité de charge axiale dynamique peut être estimée à l'aide des équations ci-dessous. Conditions types d'un fonctionnement normal d'un roulement :
  • une certaine température
    Différence de 60 °C entre la température de fonctionnement du roulement et la température ambiante.
  • une perte de chaleur spécifique du roulement
    Dégagement de 0,5 mW/mm2 °C ; en référence au diamètre extérieur des roulements (A = π D B).
  • une lubrification adéquate
    Un rapport de viscosité κ ≥ 2 est requis (voir la section Conditions de lubrification - le rapport de viscosité κ). Dans le cas d'une lubrification à la graisse, on utilisera la viscosité de l'huile de base. Si κ est inférieur à 2, le frottement et l'usure augmenteront. Ces effets peuvent être réduits à faible vitesse en utilisant, par exemple, des lubrifiants avec additifs AW (anti-usure) ou EP (extrême pression). Dans les applications lubrifiées à la graisse où des charges axiales s'exercent pendant de longues périodes, les roulements doivent être relubrifiés fréquemment avec une graisse offrant de bonnes propriétés de ressuage de l'huile à une température de fonctionnement normale (> 3 % conformément à DIN 51 817).
  • une charge radiale suffisante
    La valeur de la charge radiale doit être au moins égale à deux fois la valeur de la charge axiale. Il est possible d'utiliser un rapport inférieur (charge axiale par rapport à charge radiale), mais ce dernier doit toutefois être vérifié par le service applications SKF.
  • un défaut d'alignement limité
    Lorsque le défaut d'alignement entre les bagues intérieure et extérieure est supérieur à 1 minute, l'action exercée par la charge sur l'épaulement varie considérablement. Les coefficients de sécurité inclus dans les valeurs de principe peuvent ainsi s'avérer inappropriés. Dans ce cas, veuillez contacter le service Applications techniques SKF.
Pour les roulements avec une zone de surface émettrice de chaleur de référence Ar ≤ 50 000 mm2, la charge axiale admissible peut être calculée avec une précision suffisante d'après

Pour les roulements avec une zone de surface émettrice de chaleur de référence Ar > 50 000 mm2, la charge axiale admissible peut être calculée avec une précision suffisante d'après

Lorsque la lubrification par circulation d'huile permet un refroidissement efficace, la charge axiale admissible peut être augmentée selon

ΔFap = k1 ΔTs Vs 15 × 104 / (n (d + D))



Ar=zone de surface émettrice de chaleur de référence conformément à ISO 15312:2003
=π B (D + d) [mm2]
Fap=charge axiale admissible [kN]
ΔFap=augmentation de la charge axiale admissible en raison du refroidissement [kN]
C0=charge statique de base [kN]
Fr=charge radiale effective [kN]
n =vitesse de rotation [tr/min]
d=diamètre d'alésage du roulement [mm]
D=diamètre extérieur du roulement [mm]
B=largeur du roulement [mm]
ΔTs=différence de température entre l'entrée et la sortie de l'huile [°C]
Vs
débit d'huile dans le roulement [l/min]
k1=coefficient a
= 0,5 pour la lubrification à l'huile
= 0,3 pour la lubrification à la graisse
k2=coefficient a
= 0,05 pour la lubrification à l'huile
= 0,03 pour la lubrification à la graisse
Les valeurs de la charge admissible Fap obtenues à partir des équations sont valables pour une charge axiale constante et continue à condition d'avoir un approvisionnement adéquat de lubrifiant à l'extrémité du rouleau/aux points de contact avec l'épaulement. Lorsque les charges axiales sont de courte durée, les valeurs peuvent être multipliées par 2. Lorsqu'il s'agit de chocs, les valeurs peuvent être multipliées par 3, à condition de ne pas dépasser les limites ci-dessous relatives à la résistance de l'épaulement. Une courte période peut durer de quelques secondes à quelques minutes. Elle se caractérise par une crête de température ne dépassant pas 5 ºC après laquelle le roulement revient à une température de fonctionnement normale. En règle générale, une courte période correspond au temps que met le roulement à effectuer 1000 tours. Les valeurs calculées selon les équations ci-dessus ne constituent pas des limites strictes. Si une capacité de charge axiale supérieure à celle calculée est nécessaire, contactez le service applications SKF pour réaliser une analyse détaillée.

Limite de charge axiale relative à la résistance de l'épaulement

Pour éviter tout risque de rupture de l'épaulement, la charge axiale s'exerçant de façon permanente sur les roulements ne doit jamais dépasser

Famax = 0,0023 D1,7



Famax=limite de la charge axiale permanente [kN]
D=diamètre extérieur du roulement [mm]
Lorsque les charges axiales sont de courte durée, les valeurs pour Famax peuvent être multipliées par 2. Lorsqu'il s'agit de charges par chocs, les valeurs peuvent être multipliées par 3.

Exigences pour les surfaces d'appui

Dans les applications où les roulements à rouleaux cylindriques à deux rangées sont soumis à de fortes charges axiales, le battement axial et la taille des surfaces d'appui des composants adjacents peuvent affecter la charge exercée sur l'épaulement ainsi que la précision de rotation. Afin d'obtenir une charge uniforme sur le roulement et garantir une rotation précise, utilisez les valeurs fournies dans le tableau. En ce qui concerne le diamètre des surfaces d'appui, SKF recommande d'appuyer la bague intérieure à une hauteur équivalant à la moitié de la hauteur de l'épaulement (fig 1).
das = 0,5 (d1 + F)



das=diamètre d'appui de l'arbre [mm]
d1=diamètre de l'épaulement de la bague intérieure [mm]
F=diamètre du chemin de roulement de la bague intérieure [mm]
SKF logo