Calcul des charges dynamiques

Les lois de la mécanique permettent de connaître ou de calculer les charges qui agissent sur un roulement à condition de connaître ou de pouvoir calculer les forces extérieures (par exemple les forces dérivées de la puissance transmise et du travail effectué ou les forces d'inertie). Lors du calcul des composantes de charge pour un roulement simple, l'arbre est considéré comme une poutre reposant sur des appuis rigides, exempts de couple. Les déformations élastiques dans le roulement, le palier ou le bâti de la machine ne sont pas prises en compte, pas plus que les couples s'exerçant sur le roulement du fait de la flexion de l'arbre.
Ces simplifications sont nécessaires si l'on doit calculer un montage de roulements en s'aidant simplement de calculatrices de poche, par exemple. Les méthodes normalisées pour le calcul des charges de base et des charges équivalentes reposent sur des hypothèses similaires.
Il est possible de calculer les charges des roulements d'après la théorie de l'élasticité sans faire les simplifications ci-dessus, mais cela exige l'utilisation de programmes informatiques complexes. Ces programmes considèrent les roulements, arbres et paliers comme les composants élastiques d'un système mécanique.
Les forces extérieures, qui résultent par exemple du poids de l'arbre et des éléments qu'il supporte, ou du poids d'un véhicule, ainsi que les autres forces d'inertie, sont connues ou peuvent être calculées. Cependant, pour déterminer les efforts engendrés par le travail de la machine (efforts de laminage, efforts de coupe dans les machines-outils, etc.), les efforts dus aux chocs, et les efforts dynamiques additionnels découlant par exemple d'un balourd, il est souvent nécessaire d'avoir recours à l'expérience acquise avec des machines ou montages semblables.

Trains d'engrenages

Avec un train d'engrenages les efforts théoriques à la denture peuvent être calculés à partir de la puissance transmise et des caractéristiques de la denture. Cependant, des efforts dynamiques supplémentaires se produisent soit dans l'engrenage lui-même, soit du fait des machines liées au train d'engrenages. Les premiers résultent des erreurs de profil des dents et du balourd des éléments tournants. Les exigences en matière de fonctionnement silencieux imposent des niveaux de précision élevés pour les engrenages, et ces forces sont généralement si faibles qu'elles peuvent être négligées pour effectuer les calculs de roulements.
Les seconds sont fonction du type et du mode de fonctionnement des machines auxquelles sont accouplés les trains d'engrenages ; ils ne peuvent être déterminés que si l'on connaît ces conditions de fonctionnement. Leur influence sur la durée nominale des roulements est prise en considération à l'aide d'un coefficient de « fonctionnement » qui tient compte des chocs et du rendement de l'engrenage. Les valeurs de ce coefficient pour différentes conditions de fonctionnement peuvent être trouvées dans la documentation publiée par le constructeur de l'engrenage concerné.

Entraînements par courroies

Dans le cas des entraînements par courroie, lors du calcul des charges agissant sur les roulements, il est nécessaire de tenir compte de la traction effective de la courroie (effort tangentiel), qui dépend du couple transmis. L'effort tangentiel doit être multiplié par un coefficient qui est fonction du type, de la précharge et de la tension initiale de la courroie, ainsi que des efforts dynamiques additionnels. Les valeurs admises pour ce coefficient sont généralement publiées par les fabricants de courroies. En l'absence d'informations, on peut utiliser les valeurs suivantes :
courroies dentées1,1 à 1,3
courroies trapézoïdales1,2 à 2,5
courroies plates1,5 à 4,5

Les valeurs plus élevées s'appliquent en cas d'entraxe réduit des poulies motrice et réceptrice, de conditions de fonctionnement difficiles ou de chocs, ou de forte tension de la courroie.
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