Charges dynamiques et durée

Les informations générales concernant le calcul de la durée de vie des roulements et les charges de base fournies dans Sélection des dimensions du roulement sont également valables pour les roulements de Super Précision. À noter que tous les calculs de durée de vie basés sur la norme ISO 281:2007 sont valables pour des vitesses normales. Pour les applications avec un facteur de vitesse A ≥ 500 000 mm/min, contactez le service Applications SKF.

A = n dm

avec
A=coefficient de vitesse [mm/min]
dm=diamètre moyen du roulement [mm] = 0,5 (d + D)
n=vitesse de rotation [tr/min]
La durée nominale du roulement peut être calculée pour les conditions de fatigue en fonction d'hypothèses statistiques. Pour obtenir des informations détaillées, reportez-vous à la section Durée nominale.
Charges dynamiques de base

La charge dynamique de base C est utilisée pour les calculs de durée pour des roulements soumis à des contraintes dynamiques, c'est-à-dire des roulements tournant sous une certaine charge. Elle exprime la charge qui donnera une durée nominale L10 ISO 281:2007 de 1 000 000 de tours. Il est supposé que la charge est constante en intensité et en direction, et qu'elle est radiale pour les roulements radiaux et axiale et centrée pour les butées.

Les valeurs de la charge dynamique de base C sont données dans les tableaux de produits.

Charge dynamique équivalente

Pour calculer la durée nominale d'un roulement à partir des charges dynamiques de base, il est nécessaire de convertir les charges dynamiques réelles en une charge de roulement dynamique équivalente. La charge de roulement dynamique équivalente P est définie en tant que charge hypothétique, constante en intensité et direction, et qui agit dans le sens radial sur les roulements radiaux et de manière axiale et centrée sur les butées. Une fois appliquée, cette charge hypothétique doit avoir la même influence sur la durée du roulement que les charges réelles auxquelles est soumis le roulement.

Les informations et les données nécessaires pour calculer la charge dynamique équivalente sont fournies dans chaque section de produit.

Durée nominale
La durée nominale d'un roulement conformément à ISO 281:2007 est


Réaliser le calcul

Lorsque la vitesse est constante, il est généralement préférable d'exprimer la durée nominale en heures de fonctionnement avec



avec
L10=durée nominale (à 90 % de fiabilité) [million de tours]
L10h=durée de service nominale (à 90 % de fiabilité) [heures de fonctionnement]
C=charge dynamique de base [N]
P=charge dynamique équivalente [kN]
n=vitesse de rotation [tr/min]
p=exposant de la formule de durée
= 3 pour les roulements à billes
= 10/3 pour les roulements à rouleaux
Durée de vie pour les roulements hybrides

Les valeurs de durée des roulements à éléments roulants en acier peuvent être utilisées pour calculer la durée de vie des roulements hybrides. Les éléments roulants en céramique des roulements hybrides sont beaucoup plus durs et rigides que ceux en acier. Bien que ce niveau plus élevé de dureté et de rigidité crée un niveau plus élevé de contrainte de contact entre les éléments roulants en céramique et la piste en acier, l'expérience sur le terrain et les essais en laboratoire indiquent que les mêmes durées de vie nominales peuvent être utilisées pour les deux types de roulement.

L'expérience approfondie et les essais complets indiquent que dans les applications de machines-outils types, la durée de service d'un roulement hybride est considérablement plus longue que la durée de service d'un roulement équipé d'éléments roulants en acier. La durée de service allongée des roulements hybrides est due à la dureté, la faible densité et la finition de surface de leurs éléments roulants. La faible densité minimise les charges internes dues aux forces centrifuges et d'inertie, tandis que la dureté élevée rend les éléments roulants moins sensibles à l'usure. Leur finition de surface permet au roulement d'optimiser les effets du lubrifiant.

Charge minimale requise
Dans les roulements qui fonctionnent à haute vitesse ou sont soumis à des accélérations rapides dans le sens de la charge, les forces d'inertie des éléments roulants et les frottements dans le lubrifiant peuvent avoir un effet négatif sur les conditions de roulement dans le montage de roulement et entraîner des mouvements de patinage créant des dégâts entre les éléments roulants et les pistes. Pour fonctionner de façon satisfaisante, un roulement doit toujours être soumis à une charge minimale donnée. La règle générale indique que des charges minimales de 0,01 C doivent s'exercer sur les roulements à billes et de 0,02 C sur les roulements à rouleaux.
Calcul de la durée dans des conditions de fonctionnement variables

Dans certaines applications, les conditions de fonctionnement, par exemple l'intensité et la direction des charges, les vitesses, les températures et les conditions de lubrification, varient continuellement. Dans ces types d'applications, la durée nominale du roulement ne peut pas être calculée sans commencer par réduire le spectre de charge ou le cycle de travail de l'application à un nombre limité de cas de charges simplifiés.

Dans le cas de charges variant en continu, chaque niveau de charge peut être cumulé et le spectre de charges ramené à un histogramme de blocs à charge constante (diagramme 1). Chaque bloc caractérise un pourcentage donné ou une fraction temporelle du fonctionnement de l'application. Notez bien que les charges élevées et normales consomment plus rapidement la durée de service d'un roulement que les charges plus légères. C'est pourquoi il est essentiel de bien représenter les charges de chocs et de pointe sur le diagramme de charges, même si elles surviennent assez rarement et ne durent que quelques tours.

Dans chaque intervalle de fonctionnement, la charge et les conditions de fonctionnement du roulement peuvent être ramenées à une valeur moyenne constante. Le nombre d'heures de fonctionnement ou de tours prévus pour chaque intervalle de fonctionnement, montrant la fraction de durée requise pour cette condition de charge spécifique, doit également être inclus. Par conséquent, si N1 est égal au nombre de tours requis dans la condition de charge P1 et N est le nombre de tours requis pour l'exécution de tous les cycles de chargement variables, la fraction de cycle U1 = N1/N est utilisée par la condition de charge P1, qui a une durée calculée de L10 1. Lorsque les conditions de fonctionnement sont variables, la durée peut être calculée selon


L10=durée nominale (à 90 % de fiabilité) [million de tours]
L10 1, L10 2, ...
 =durées nominales (à 90 % de fiabilité) dans les conditions constantes 1, 2, ... [million de tours]
U1, U2, ...=fraction de cycle de vie dans les conditions 1, 2, ...
Remarque : U1 + U2 + ... + Un = 1

L'utilisation de cette méthode de calcul dépend fortement de la disponibilité de diagrammes de charges représentatifs de l'application. Notez bien qu'un tel historique des charges peut également être déduit d'un type d'application similaire.
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