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Charge dynamique équivalente, P

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Lors du calcul de la durée nominale du roulement, une valeur de charge dynamique équivalente est requise pour les équations de durée L10 et de durée SKF.
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 efforts extérieurs (par exemple les forces dérivées de la puissance transmise et du travail effectué, les forces gravitationnelles ou les forces d'inertie).
Dans des conditions réelles, les charges agissant sur un roulement peuvent ne pas être constantes, peuvent agir radialement et axialement et sont soumises à d'autres facteurs nécessitant la modification ou, dans certains cas, la simplification des calculs de charge.

Calcul de la charge dynamique équivalente
La valeur de charge, P, utilisée dans les équations de durée nominale est la charge dynamique équivalente du roulement. La charge dynamique équivalente du roulement est définie comme : une charge hypothétique, constante en intensité et direction, 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 (fig. 1).

Si un roulement est chargé avec simultanément une charge radiale Fr et une charge axiale Fa qui sont constantes en intensité et en direction, la charge dynamique équivalente P peut être calculée à l'aide de l'équation générale

Equivalent dynamic bearing load
Réaliser le calcul


Pcharge dynamique équivalente [kN]
Frcharge radiale effective [kN]
Facharge axiale effective [kN]
Xcoefficient de charge radiale du roulement
Ycoefficient de charge axiale du roulement


Une charge axiale n'a d'influence sur la charge dynamique équivalente P pour un roulement radial à une rangée que si le rapport Fa/Fr dépasse un certain facteur limite e. Avec des roulements à deux rangées, même de légères charges axiales affectent la charge équivalente et doivent être prises en compte.

La même formule générale est applicable aux butées à rotule sur rouleaux qui peuvent supporter des charges axiales et radiales.

Certaines butées, telles que les butées à billes, à aiguilles et à rouleaux cylindriques, ne peuvent supporter que des charges purement axiales. Pour ces butées, si la charge est centrée, l'équation est simplifiée à

P = Fra

Les informations et les données nécessaires pour calculer la charge dynamique équivalente pour différents types de roulements sont fournies dans les sections des produits en question.

Charge équivalente
D'autres charges peuvent varier avec le temps. Dans ces situations, il faut calculer une charge moyenne équivalente.

Charge moyenne pendant un intervalle de fonctionnement

Pendant une période donnée, les conditions de fonctionnement peuvent s'écarter légèrement de la valeur nominale. En supposant que les conditions de fonctionnement (par exemple, la vitesse de rotation et la direction de la charge) sont à peu près constantes et que l'amplitude de la charge varie de manière constante entre une valeur minimale Fmin. et une valeur maximale Fmax. (diagramme 1), la charge moyenne peut être obtenue avec :

Fm Mean load

Charge tournante

Si, comme illustré dans le diagramme 2, la charge agissant sur le roulement est constituée d'une charge F1, constante en intensité et en direction, par exemple le poids d'un rotor, et d'une charge constante tournante F2, par exemple un balourd, la charge moyenne peut être obtenue avec

Fm = fm (F1 + F2)

Les valeurs du coefficient fm sont indiquées dans le diagramme 3.

Charge de pointe

Des charges élevées agissant pendant de courtes durées (diagramme 4) peuvent ne pas affecter la charge moyenne utilisée dans un calcul de résistance à la fatigue. Évaluez de telles charges de pointe par rapport à la charge statique de base C0, en utilisant un coefficient de sécurité statique approprié s0. → Sélection de la taille à partir de la charge statique 

Points à prendre en compte lors du calcul de la charge dynamique équivalente
Pour simplifier, lors du calcul des composantes de charge pour des roulements supportant un arbre, l'arbre est considéré comme une poutre statiquement déterminée 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 sans recourir à un logiciel. 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 (→ SKF SimPro Quick et SKF SimPro Expert). Ces programmes considèrent les roulements, arbres et paliers comme les composants élastiques d'un système mécanique.

Si les efforts extérieurs et les charges telles que les forces d'inertie ou les charges résultant du poids de l'arbre et de ses composants ne sont pas connus, ils peuvent être calculés. Cependant, pour déterminer les efforts engendrés par le travail de la machine et les charges (par ex. efforts de laminage, charges de couple, charges non équilibrées et chocs), il peut être nécessaire d'avoir recours à des estimations basées sur l'expérience avec des machines et comprenant des montages de roulements similaires.

Trains d’engrenages

Avec un train d’engrenages, les forces théoriques de la denture peuvent être calculées à partir de la puissance transmise et des caractéristiques de la denture. Cependant, des forces dynamiques supplémentaires apparaissent, produites par l'engrenage ou par l'arbre d'entrée ou l'arbre de sortie. Les forces dynamiques supplémentaires provenant des engrenages peuvent être dues à des erreurs de pas ou de profil de la denture et au balourd des éléments en rotation. Les forces supplémentaires qui pourraient provenir des engrenages de précision sont en principe négligeables. Pour les engrenages moins précis, utilisez les facteurs de correction pour les charges sur les engrenages suivants :

  • erreurs de pas et de profil < 0,02 mm : 1,05 à 1,1
  • erreurs de pas et de profil 0,02 à 0,1 mm : 1,1 à 1,3
Les forces supplémentaires dues au fonctionnement des machines accouplées à la transmission ne peuvent être déterminées que si l’on connaît les conditions de fonctionnement, l'inertie de la transmission et le comportement des accouplements ou autres connecteurs. Leur influence sur la durée nominale des roulements est incluse dans l'utilisation d'un coefficient de « fonctionnement » qui tient compte des effets dynamiques du système.

Entraînements par courroies

Il faut prendre en compte les forces de traction des courroies pour le calcul des efforts sur les roulements. La traction de la courroie est une charge périphérique qui dépend de la valeur du couple transmis. Elle doit être multipliée par un coefficient dont la valeur dépend du type et de la tension des courroies, ainsi que des forces dynamiques supplémentaires éventuelles. Les valeurs admises pour ce coefficient sont généralement publiées par les fabricants de courroies. Cependant, si ces données ne sont pas disponibles, les valeurs suivantes peuvent être utilisées :

  • courroies crantées = 1,1 à 1,3
  • courroies trapézoïdales = 1,2 à 2,5
  • courroies plates = 1,5 à 4,5

Les valeurs plus grandes sont applicables :

  • lorsque la distance entre les arbres est courte
  • pour le service sous des charges élevées ou de pointe

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