Roulements

Contenu:

• Commande, structure et syntaxe des calculs.
• Information sur le projet.
• Théorie - Principes fondamentaux.
• Processus de calcul.
• Choix du type de roulement, charges du roulement.
• Choix des dimensions du roulement.
• Paramètres de fonctionnement, durée de vie ajustée du roulement.
• Calculs auxiliaires.
• Charge variable du roulement.
• Calcul des roulements de contact angulaire.
• Résultat graphique, systèmes de DAO.
• Arrangement des calculs, changement de langue.
• Modifications du cahier de travail(calcul).

Roulements

Ce document peut être utilisé pour le choix, le calcul et le contrôle des roulements de type INA/FAG. Ce programme apporte des solutions aux problèmes suivants:

1. Choix et contrôle du roulement approprié. Le document inclut une base de données d'approximativement. 5.000 roulements de type INA/FAG de tous les types et conceptions de base.
2. Calcul des paramètres de base du roulement (durée de vie, sûreté statique, etc.).
3. Calcul de la durée de vie ajustée du roulement selon la nouvelle méthodologie de OIN 281.
4. Calcul de charge avec respectivement une paire de roulements à rouleaux coniques ou une paire de roulements à billes de contact angulaire.
5. Support des systèmes de DAO 2D et 3D.

En plus des calculs de base donnés ci-dessus, le document inclut également plusieurs autres calculs auxiliaires (par exemple le calcul de la viscosité opérationnelle de lubrifiant, calcul des charges moyennes pour des roulements sous l'action des charges variables, etc.).

Le programme utilise des données, des procédures, des algorithmes et autre information de la littérature spécialisée, des catalogues des roulements de roulement INA/FAG, des normes ISO, ANSI, SAE et d'autres sources.

Normes relatives: ISO 15, ISO 76, ISO 104, ISO 281, ISO 355, ISO 1132, ISO 5593, ISO 5753, ISO 3448, ISO 15312, DIN 615, DIN 620, DIN 625, DIN 628, DIN 630, DIN 635, DIN 711, DIN 715, DIN 720, DIN 722, DIN 728, BS 290, BS 292, BS 3134

Conseil: En choisissant un type approprié de roulement, vous pouvez utiliser le document de comparaison " choix d'un roulement ".

 L’interface d’utilisateur.

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 Tarif, Achat.
 

Commande, structure et syntaxe des calculs.

L'information sur la syntaxe et la commande du calcul peut être trouvée dans le document "Commande, structure et syntaxe des calculs".

Information sur le projet.

L'information sur le but, l'usage et la commande du paragraphe "Information sur le projet" peut être trouvée dans le document "Information sur le projet".

Théorie - Principes fondamentaux.

Les roulements sont produits dans plusieures conceptions et dimensions différentes. Ils se composent souvent de deux anneaux, des éléments roulants et d'une cage. Les roulements sont repartis en plusieurs types de base selon leur conception intérieure, la forme des corps de roulement et des directions des forces qui peuvent être supportées. Une comparaison de différents types de roulements peut être trouvée dans le document " choix d'un roulement ".

Les types de base des roulements sont internationalement normalisés. Dans chaque type, les roulements sont produits en diverses conceptions dont les propriétés peuvent différer de la conception de base. Les paramètres techniques détaillés des roulements sont donnés dans les catalogues de différents producteurs.

Calcul des roulements.

Le choix des dimensions appropriées du roulement est déterminé par l'intensité, la direction et le type de charge agissant sur le roulement et sa vitesse. Selon le type de charge agissant sur le roulement en fonction, les roulements peuvent être divisés en deux groupes de calcul:

• Roulements dynamiquement chargés.
  En cas de charge dynamique, le roulement chargé tourne et le choix du roulement approprié est déterminé par sa longévité par rapport à la fatigue de contact du matériel.
• Roulements statiquement chargés.
  En cas de charge statique, le roulement est chargé au repos, en rotation très lente ou en oscillations lentes. Le choix du roulement approprié est déterminé par sa capacité de charge statique.

Durée de vie de base du roulement.

La longévité d'un roulement est comprise comme le nombre de ses révolutions (ou de sa période d'opération à la vitesse donnée) jusqu'au moment où les premières traces de la fatigue du matériel apparaissent sur des éléments roulants ou des orbites. Les testes pratiques prouvent que la longévité des roulements identiques diffère dans les mêmes conditions de fonctionnement. Afin d'évaluer la durée de vie des roulements dans ces conditions, la mesure de la durée de vie de base a été introduite.

La durée de vie de base des roulements est la durée de vie qui est atteinte ou excédée par 90% de roulements identiques dans les mêmes conditions de fonctionnement à condition que les matériaux généralement utilisés aient été employés, la qualité habituelle de production réalisée et les roulements sont utilisés dans des conditions de fonctionnement normales. La durée de vie de base est définie par l'équation:

Où:
C ... Capacité de charge dynamique de base du roulement [N, lb]
P ... Charge dynamique équivalente du roulement [N, lb]
n ... Fréquence de rotation du roulement [1/min]
p ... exposant (p=3 pour les roulements à billes, p=10/3 pour les autres roulements)

La capacité de charge dynamique de base du roulement est définie comme une charge constante non variable à laquelle le roulement atteint la durée de vie de base de 1 million de révolutions. Les valeurs des capacités de charge dynamiques sont données pour chaque roulement dans le catalogue respectif.

La charge dynamique équivalente du roulement est définie exclusivement comme charge radiale (pour les roulements radiaux) ou charge axiale (pour les roulements axiaux), à laquelle tous les roulements de même type ont une même durée de vie atteinte dans des conditions de charge réelles. La valeur de la charge équivalente est décrite dans la relation:

Où:
F_r ... Composante radiale de la charge réelle [N, lb]
F_a ... Composante axiale de la charge réelle [N, lb]
X ... coefficient de la charge dynamique radiale
Y ... coefficient de la charge dynamique axiale

Les valeurs des coefficients X, Y dépendent du type, de la conception et des dimensions du roulement; Pour certains types de roulement X et Y dépendent également de la direction et de l'intensité de la charge réelle. Ces valeurs sont données pour chaque roulement dans le catalogue respectif.

Conseil: Des valeurs indicatives de la durée de vie peuvent être trouvées dans le par. [1.13].

Durée de vie ajustée du roulement.

La durée de vie de base évalue la longévité du roulement seulement en raison des charges actives et ne tient pas compte d'autres effets tels que les conditions de fonctionnement, la qualité de production ou les caractéristiques du matériel utilisé. Les efforts d'amélioration de la qualité et de la fiabilité de la conception mènent à la nécessité de calculer la durée de vie du roulement avec plus de précision ainsi les normes OIN ont introduit une équation modifiée de la durée de vie:

Où:
a₁ ... coefficient de la durée de vie pour la fiabilité requise (voir le tableau ci-dessous)
a₂ ... coefficient de la durée de vie pour les caractéristiques du matériel données et le niveau de la technologie de production
a₃ ... coefficient de la durée de vie pour les conditions de fonctionnement données.

Valeurs du coefficient a₁

En raison de la dépendance mutuelle des coefficients a₂ et a₃ les producteurs des roulements utilisent souvent la valeur commune a23. La valeur de ce coefficient dépendra surtout de la qualité de la lubrification et suivant les recommandations des normes OIN 281 elle est déterminée par rapport au type de roulement en utilisant le diagramme respectif (voir l'image).

Valeurs du coefficient a₂₃ pour les roulements à rouleaux radiaux

Où:
k ... rapport de viscosité (donne le rapport entre les viscosités opérationnelle et évaluée du lubrifiant k=n/n1 - voir le chapitre sur la lubrification des roulements)
h... coefficient du niveau de contamination du lubrifiant (voir par. [3.10])
P ... charge dynamique équivalente
P_U ... charge de fatigue limite (donnée pour chaque roulement dans le catalogue respectif)

Au cas où le producteur ne donnait pas les valeurs des charges de fatigue limites avec les roulements, vous pouvez utiliser les valeurs approximatives dans les calculs comme données dans les relations théoriques suivantes:

        ... pour les roulements à billes

    ... pour les roulements à billes auto dressants

       ... pour les autres roulements

Charge du roulement.

Le système externe des forces agissant sur les surfaces de contact doit être décomposé dans le calcul du roulement en forces agissant dans les directions radiale et axiale. L'intersection des lignes normales aux points de contact des élémens roulants et des orbites avec l'axe du roulement (voir l'illustration) est considérée comme centre d'action des forces.

Les forces dynamiques additionnelles (vibrations et chocs) qui intensifient la charge des roulements se produisent d'habitude dans les machines en opération. Souvent ces forces additionnelles ne peuvent pas être calculées ou mesurées avec précision. Leurs effets sont ainsi exprimés par divers facteurs empiriques qui multiplient les forces radiales et axiales calculées. En cas de transmission par roues dentées, la valeur de ces forces additionnelles dépend de la précision de la denture et en cas de machines reliées par courroies, elle dépend du type de courroie et de sa précontrainte. D'habitude les valeurs des coefficients respectifs sont données dans les documents des producteurs des courroies et des engrenages. Des valeurs d'orientation peuvent être trouvées dans le par. [1.15].

Charge d'intensité variable.

Les calculs de la durée de vie des roulements mentionnés ci-dessus sont basés sur la supposition que le roulement fonctionne dans des conditions non-variables. Cependant, en pratique cette supposition n'est souvent pas accomplie. Dans les cas où l'intensité ou la direction de la charge avec en fonction du temps ou éventuellement la vitesse, la température, les conditions de lubrification ou le niveau de contamination varient en fonction du temps, Il n'est pas possible de déterminer la durée de vie du roulement directement. Dans ces cas il est nécessaire de diviser le cycle de fonctionnement du roulement en plusieures périodes de temps où les conditions de fonctionnement sont approximativement constantes (voir image)

Il est nécessaire de calculer la durée de vie du roulement séparément pour chaque période. La durée de vie totale du roulement peut être déterminée en utilisant la relation:

Où:
L_mhi ... durée de vie partielle de roulement pendant différentes périodes de temps dans des conditions de fonctionnement constantes [h]
t_i ....... portions de temps de différentes périodes du cycle de fonctionnement total du roulement [%]

Dans l'effort d'accélerer la conception d'un roulement, en pratique on utilise souvent une méthode simplifiée du calcul de la durée de vie de roulement pour certains types de charges. Dans ce calcul la charge externe du roulement est remplacée par une charge permanente moyenne virtuelle qui produit les mêmes effets sur le roulement que la charge variable réelle. Les procédures pour la détermination de la charge moyenne pour certains types de charges courants sont données dans le tableau.

Calcul de la charge moyenne F_m du roulement

Charge d'intensité variable avec variation linéaire de l'intensité, à une vitesse constante
Charge d'intensité variable avec parcours sinusoïdal, à une vitesse constante
Charge rotative, à une vitesse constante
Charge d'intensité variable, à une vitesse constante
Charge d'intensité variable, à une vitesse variable
	avec la vitesse moyenne:
Mouvement oscillatoire
	Le mouvement oscillatoire est remplacé par une rotation virtuelle avec vitesse égale à la fréquence d'oscillation:
Où: Fi ... Charge partielle non variable [N, lb] ni ... vitesse constante pendant l'action des charges partielles [1/min] ti ... portions de temps des charges partielles dans le cycle de fonctionnement total du roulement [%] p ...exposant (p=3 pour roulements à billes, p=10/3 pour les autres roulements)

Note: La méthode de calcul simplifiée donne des résultats assez précis de la durée de vie de base tant qu'une charge variable de direction constante est appliquée. L'usage du calcul simplifié n'est pas approprié en cas de charge de valeur et de direction variables et pour les calculs de la durée de vie ajustée.

Effets de la température sur la capacité de charge du roulement..

Les roulements généralement produits sont conçus pour les températures opérationnelles jusque 120 °C (100 °C pour les roulements scellés). En cas d'usage d'un roulement aux températures élevées de façon permanente, il est nécessaire de le modifier pendant la production pour assurer sa stabilité dimensionnelle. Les roulements pour usage aux températures élevées subissent un traitement thermique, souvent avec des jeux plus grands et une cage différemment conçue, des fois avec l'usage des matériaux spéciaux.

Les conditions pour l'usage, la production et la livraison des roulements stabilisés doivent souvent être consultées avec le producteur, où vous pouvez trouver les paramètres techniques détaillés du roulement. Pour une conception préliminaire il est possible d'utiliser le tableau d'orientation ci-dessous.

Estimation approximative de charge des roulements stabilisés en comparaison avec les roulements habituels de mêmes dimensions.

Sûreté des roulements à la charge statique.

Un roulement statiquement chargé est sous l'action des forces au repos, à une vitesse très réduite ou en mouvements d'oscillation lents. La capacité de charge du roulement est déterminée par les déformations permanentes permises des orbites et des corps roulants. Le coefficient de sûreté s0 exprime le niveau de sûreté des roulements statiquement chargés et est défini par la relation suivante:

Où:
C₀ ... Capacité de charge statique de base du roulement [N, lb]
P₀ ... Capacité de charge statique équivalente du roulement [N, lb]

La capacité de charge statique de base du roulement est définie comme charge externe qui cause une déformation permanente de 0.0001 du diamètre du corps roulant au point de contact du corps roulant le plus chargé. Cette déformation permanente n'a souvent aucun effet négatif sur le fonctionnement du roulement. Les valeurs des capacités de charge statique pour chaque roulement sont indiquées dans les catalogues respectifs.

La capacité de charge statique équivalente du roulement est définie exclusivement comme charge radiale (pour roulements radiaux) et axiale (pour roulements axiaux) respectivement, ce qui cause une déformation permanente dans le roulement et cette déformation est de même grandeur que dans les conditions réelles de chargement. La Valeur de la charge équivalente est donnée par la relation:

Où:
F_r  ... composante radiale de la charge réelle [N, lb]
F_a  ... composante axiale de la charge réelle [N, lb]
X₀ ... coefficient de la charge statique radiale
Y₀ ... coefficient de la charge statique axiale

Les valeurs des coefficients X0,Y0 dépendent du type, de la conception et de la dimension du roulement. Ces valeurs sont données dans les catalogues respectifs de chaque roulement.

Conseil: Les valeurs indicatives du coefficient de sûreté peuvent être trouvées dans le par. [1.14].

Frottement et chauffage des roulements.

Le moment de frottement des roulements dépend de plusieurs facteurs (conception du roulement, méthode de lubrification, vitesse , etc.) et est très difficile à déterminer avec précision. En pratique, les calculs utilisent un modèle simplifié avec un coefficient de frottement estimé. Dans des conditions de fonctionnement normales et avec une bonne lubrification, le moment de frottement approximatif peut être calculé pour des roulements fonctionnant à la vitesse moyenne à l'aide de l'équation

Où:
P ... charge dynamique équivalente du roulement [N]
d ... diamètre du trou du roulement [mm]
f ... coefficient de frottement (selon le type de roulement, f=<0.0010...0.0050>)

Pour les roulements scellés, le moment de frottement du cachetage doit être ajouté au moment de frottement calculé. Le moment de frottement résultant exprime la perte de puissance NR qui est égale à la chaleur produite dans l'ajustement:

Où:
n ... vitesse du roulement [1/min]

Calcul des roulements de contact angulaire

Au cas où l'arbre serait posé dans deux roulements à billes de contact angulaire simples ou dans des deux roulements à rouleaux coniques, une force axiale intérieure se produit dans les roulements due à la charge radiale. Cette force affectera naturellement la capacité de charge du roulement et doit donc être incluse dans le calcul. La grandeur de la charge axiale d'un roulement dépend de l'angle de contact et de l'arrangement de tous les deux roulements, de l'intensité des forces radiales F_rA, F_rB et de la direction et de l'intensité de la force axiale externe K_a.

Pendant le calcul, il est nécessaire de considérer le montage comme un ensemble et concevoir les deux roulements simultanément.

Conditions de fonctionnement.

Charge minimale requise du roulement.

Des vitesses plus élevées dans les roulements non chargés créent un danger de glissement des éléments roulants entre les orbites des anneaux dus aux forces centrifuges. Ce fait peut accentuer l'usure du roulement et réduire ainsi sa durée de vie. Un roulement en fonctionnement devrait être sous l'action d'une certaine force minimale pour assurer un roulement correct. L'intensité et l'orientation de cette force dépend du type, de la conception et des dimensions du roulement et des conditions de fonctionnement. Les relations pour déterminer la charge minimale sont d'habitude données dans les catalogues de différents producteurs.

Température de fonctionnement.

La chaleur qui est produite par frottement doit être absorbée pour atteindre l'équilibre thermique. La température de fonctionnement dépend de plusieurs facteurs; son calcul est très compliqué et mène à un système d'équations non linéaires. La relation suivante peut être utilisée pour une orientation rapide:

Où:
t₀ ..... Température ambiante [°C]
N_R .... Perte de puissance [W]
W_S ... coefficient de refroidissement [W/°C]

Le coefficient de refroidissement donne la quantité de chaleur absorbée dans l'air ambiant pour une baisse de température de 1 °C. Pour des roulements posés dans des machines d'armature il peut être déterminé approximativement à l'aide de la relation

Où:
D ... diamètre extérieur du roulement [mm]
v ... vitesse de l'air [m/s] (v~1-2 pour des roulements à l'intérieur des bâtiments, v~2-4 pour des roulements en plein air)

Vitesse limite.

La vitesse des roulements ne peut pas monter sans aucune limitation. Les forces centrifuges du roulement accroissent sa charge, l'inexactitude de son fonctionnement cause des vibrations et le frottement dans le roulement cause le chauffage. La vitesse limite dépend du type, de la conception et des dimensions du roulement, de sa précision, et de la conception de la cage, des jeux intérieurs et des conditions de fonctionnement dans son ajustement et, surtout, la plus haute température permise du lubrifiant.

Aucune limite de vitesse spécifique permise et généralement applicable ne peut être déterminée avec précision pour les roulements. Les producteurs donnent dans leurs tableaux de dimensions leurs valeurs indicatives pour différents roulements afin de permettre une orientation rapide. Ces valeurs sont basées sur l'expérience pratique et sont applicables pour des roulements avec des jeux normaux et produits avec des niveaux de précision normaux étant donné qu'ils fonctionnent dans des conditions normales et avec le refroidissement habituel. Les vitesses limites indiquées peuvent être dépassées dans certains cas particuliers. Il est cependant recommandé de consulter le producteur.

En plus des vitesses limites, certains producteurs énoncent également dans leurs catalogues des roulements les valeurs des soit-disant révolutions thermiques de référence. La vitesse de référence donne la vitesse limite permise du roulement dans des conditions exactement définies et sert de valeur initiale pour la détermination de la vitesse permise du roulement pour les conditions de fonctionnement données.

Où:
n_r ... vitesse de référence [1/min]
f_p ... coefficient de correction pour le type donné, la dimension et la charge du roulement
f_v ... coefficient de correction pour les conditions de lubrification choisies

La méthode de la détermination des coefficients de correction est décrite dans les catalogues de différents producteurs ou dans OIN 15312. Les vitesses de référence indiquées dans les tableaux des dimensions sont définies pour les conditions de fonctionnement suivantes:

• température du roulement 70 °C
• température ambiante 20 °C
• charge P=0.05*C0
• Viscosité cinématique du lubrifiant

n = 12 [mm2/s] ... roulements radiaux lubrifiés par huile
n = 24 [mm2/s] ... roulements axiaux lubrifiés par huile
n₄₀ = 100-200 [mm2/s] ... lubrification par graisse

Lubrification des roulements.

La lubrification des roulements a pour but de créer un film portant de lubrification sur les contacts entre les corps de roulement et les orbites des anneaux. En plus, le lubrifiant protège le roulement contre la corrosion, améliore son cachetage, produit des effets de refroidissement et lubrifie les surfaces du roulement avec le frottement glissant.

Les roulements peuvent être lubrifiés par les lubrifiants plastiques ou liquides. Le choix d'un lubrifiant approprié est déterminé, surtout, par la vitesse, la température opérationnelle, la position des axes, le concept général de l'ajustement et économie du fonctionnement. Si les conditions de fonctionnement le permettent, il est préférable d'utiliser les graisses pour les roulements.

Lubrification par graisse.

La lubrification par graisse est préférentielle en particulier en ce qui concerne le fonctionnement, l'économie et la protection facile des roulements contre la saleté et l'humidité. Elle permet un arrangement simple de l'ajustement et est mieux approprié aux charges élevées et de choc. Les graisses doivent faire preuve de bonnes capacités de lubrification et de stabilité chimique, thermique et mécanique élevée. Le marché offre une large variété de graisses appropriées. En plus, la plupart des producteurs des roulements offrent leurs propres gammes de lubrifiants.

Graisses FAG (ARCANOL)

Graisses INA

La graisse a une durée de vie limitée dans le roulement. La raison en est sa fuite du roulement et l'affaiblissement de ses propriétés dans le temps. Par conséquent, il est nécessaire de remplir ou remplacer le lubrifiant dans certains intervalles de temps. Les intervalles de remplissage dépendront du type et des dimensions du roulement et des conditions de fonctionnement. Les périodes de remplissage recommandées sont indiquées pour différents roulements dans les catalogues des producteurs.

Lubrification par huile.

• La vitesse du roulement est si élevée que les intervalles de remplissage pour la lubrification par la graisse seraient trop courts
• La température de fonctionnement est supérieure à la température permise pour les graisses
• Les pièces avoisinantes sont lubrifiées par huile
• La lubrification par écoulement d'huile est exigée pour le refroidissement intensif du roulement
• Lubrification des roulements à rouleaux sphériques

Différents types de lubrification des roulements par huile sont utilisés selon les conditions de fonctionnement et la conception désirée de l'ajustement (bain d'huile, circulation d'huile, pulvérisation d'huile, vapeur d'huile). Les roulements sont habituellement lubrifiés par les huiles minérales. La viscosité cinématique est la caractéristique décisive de l'huile; elle diminue avec la hausse de la température. L'expérience pratique prouve que pour un ajustement ordinaire, la viscosité de l'huile ne devrait pas être inférieure à 12 mm2/s aux températures de fonctionnement. La viscosité évaluée qui est déterminée par rapport au diamètre moyen et à la vitesse du roulement est le facteur de guide pour le choix de l'huile avec la viscosité opérationnelle appropriée.

Viscosité évaluée n₁

Le niveau de la qualité de lubrification des roulements est donné dans le rapport de viscosité:

Où:
n  .... Viscosité du lubrifiant aux températures opérationnelles [mm2/s]
n₁ ... viscosité estimée [mm2/s]

Pour le rapport de viscosité k<1 il est recommandé d'utiliser une huile à haute pression avec des additifs EP. Une longue résistance à la fatigue peut être atteinte à k=3..4.

Viscosité des huiles minérales n40 à la température de référence 40 °C (~100 °F).

Conseil: Le calcul auxiliaire dans le par. [4.1] peut être utilisé pour la détermination rapide de la viscosité du lubrifiant.

Précision de la production et ajustement des roulements.

Précision des dimensions et du fonctionnement.

Par la précision des roulements on comprend l'exactitude de leur dimensions, forme et fonctionnement (déportement radial et axial des anneaux). Les roulements sont généralement produits avec un exactitude normale, qui n'est pas indiquée dans le nom du roulement. La précision des roulements est normalisée internationalement, et les indications de différents niveaux de précision peuvent être trouvées dans le tableau:

L'information détaillée peut être trouvée dans les catalogues des roulements respectifs.

Jeu du roulement.

Le jeu du roulement est la valeur du déplacement d'un anneau par rapport à l'autre d'une position extrême à l'autre. Le fonctionnement correct du roulement est influencé, surtout, par son jeu radial. Les roulements avec un jeu radial normal, C0, qui n'est pas indiqué dans le nom du roulement, sont conçus pour des conditions de fonctionnement normales. De plus petits jeux, C2, ou de plus grands jeux, C3, C4, C5, sont choisis pour des conditions de fonctionnement sensiblement différentes.

L'information détaillée peut être trouvée dans les catalogues des roulements respectifs.

Ajustement des roulements.

Le choix d'un ajustement correcte des anneaux du roulement sur l'arbre et dans le corps a une grande importance quant à la longévité du roulement.

Pendant le choix des tolérances appropriées, les conditions suivantes sont critiques:

• Intensité et mode de chargement
• Dilatation des pièces montées
• Conditions thermiques dans le roulement
• Conditions sur la précision, le montage et le démontage des roulements
• Matériel et rigidité des pièces

Les valeurs d'orientation pour le choix des tolérances peuvent être trouvées dans les tableaux suivants; les données exactes pour différents types et dimensions des roulements peuvent être trouvées dans les catalogues respectifs.

Tolérances des diamètres des arbres pour les roulements radiaux.

Tolérances des diamètres des trous pour les roulements radiaux

Tolérances des diamètres des arbres et des trous des corps pour les roulements axiaux

Processus de calcul.

Le choix, le calcul et le contrôle d'un roulement comprennent les étapes suivantes:

1. Déterminez les unités de calcul désirées (SI/Impérial). [1.1]
2. Choisissez le type de roulement désiré sur la liste [1.2]. Dans le choix du type de roulement approprié, vous pouvez utiliser le document de comparaison "Choix du roulement".
3. Étant donné que le type de roulement est produit dans diverses conceptions, choisissez la conception appropriée sur les listes dans le paragraphe [1.3].
4. Dans le paragraphe [1.7] inscrivez les paramètres de chargement du roulement. En cas de roulements sous l'action des charges variables, utilisez le calcul auxiliaire [5] pour déterminer la charge moyenne.
5. Pour un roulement sous l'action des forces dynamiques additionnelles, définissez les coefficients respectifs dans le paragraphe [1.15].
6. Entrez la durée de vie désirée du roulement [1.13] et la sûreté nécessaire pour la charge statique du roulement [1.14].
7. Lancez la recherche automatique du roulement approprié en appuyant sur le bouton "Trouver d'abord" dans la rangée [2.1]. Au cas où le calcul ne trouverait aucun roulement approprié, choisissez un autre type [1.2] ou une autre conception du roulement [1.3] et répéter le calcul. Avertissement: Pour les arbres posés dans une paire de roulements à rouleaux coniques ou de roulements à billes de contact angulaire, utilisez le calcul spécial dans le chapitre [6] pour le choix des roulements.
8. Contrôlez les paramètres du roulement conçu dans le paragraphe [2]; effectuez un calcul additionnel, si nécessaire, pour atteindre la durée de vie modifiée du roulement dans le paragraphe [3] pour des paramètres opérationnels connus. Au cas où quelques valeurs recommandées seraient dépassées pour le roulement conçu ou le roulement ne répond pas à vos exigences, utilisez le bouton "Trouver après" pour trouver un autre roulement. Un roulement approprié peut également être choisi manuellement sur la liste [2.1].
9. Sauvegardez le cahier avec la solution appropriée sous un nouveau nom.

Choix du type de roulement, charges du roulement. [1]

Dans ce paragraphe choisissez le type et la conception du roulement désirés, définissez son chargement et inscrivez les propriétés physiques désirées du roulement.

1.1 Unités de calcul.

Choisissez les unités de calcul désirées sur la liste. Après conversion d'unités, toutes les valeurs seront recalculées immédiatement.

Avertissement: Si vous choisissez des unités différentes de celles utilisées dans le catalogue du producteur des roulements, les paramètres respectifs du tableau du roulement seront arrondis pendant le calcul.

1.2 Type de roulement.

Choisissez le type de roulement désiré sur la liste. Une comparaison des types de base de roulements peut être trouvée dans le document "Choix du roulement".

Avertissement: Au cas où l'arbre serait posé dans deux roulements à billes de contact angulaire simple ou dans des deux roulements à rouleaux coniques, utilisez le calcul auxiliaire dans le paragraphe [6] pour le choix et le contrôle des roulements.

1.3 Conception du roulement.

Choisissez le producteur du roulement désiré sur la liste [1,4]. Pour une meilleure orientation, la liste contient les gammes des diamètres intérieurs des roulements fournis par les différents producteurs.

Dans la marge de chaque type, les roulements peuvent être produits dans une conception avec quelques caractéristiques différentes de la conception de base. Au cas où le producteur fournirait diverses conceptions du type choisi [1.2], le programme offre les listes de choix respectives dans les rangées [1.4 .. 1.6]. Déterminez la conception désirée du roulement sur ces listes.

Conseil: Vous pouvez trouver l'information sur l'interchangeabilité des roulements de dimensions identiques produits par différents fabricants dans les tableaux de comparaison dans le dernier chapitre du fichier d'aide.

1.7 Charge du roulement.

Dans ce paragraphe écrivez les composantes radiale et axiale des charges externes du roulement et la fréquence de sa rotation dans des conditions de fonctionnement invariables.

Conseil: Si la charge réelle du roulement varie, utilisez le calcul auxiliaire dans le par. [5] pour déterminer la charge moyenne invariable. L'information détaillée sur les calculs des roulements fonctionnant dans des conditions de fonctionnement variables peut être trouvée dans la section théorique de l'aide.

1.12 Paramètres requis du roulement.

Dans ce paragraphe inscrivez les propriétés physiques requises du roulement. En cas de roulements dynamiquement chargés, leur durée de vie sera critique; en cas de roulements statiquement chargés leur coefficient de sûreté sera critique.

1.13 Durée de vie du roulement.

Inscrivez la durée de vie désirée du roulement.

Valeurs indicatives de la vie des roulements de roulement

En cas de véhicules roulés, leur vie est habituellement exprimée en millions de kilomètres parcourus.

Pour le calcul utilisez la relation suivante:

Où:
n ... fréquence de rotation du roulement [1/min]
D ... diamètre de la roue du véhicule [m]

1.14 Facteur de sûreté statique.

Entrez la sûreté désirée pour le chargement statique du roulement.

Valeurs minimales permises du coefficient de sécurité statique

Note: En cas de roulements axiaux à rouleaux sphériques il est recommandé d'utiliser la valeur minimale du coefficient s0=4.

1.15 Forces dynamiques additionnelles.

Les forces dynamiques additionnelles (vibrations et chocs) qui intensifient la charge sur les roulements se produisent d'habitude dans les machines en fonctionnement. D'habitude ces forces additionnelles ne peuvent pas être calculées ou mesurées avec précision. Leurs effets sont donc exprimés par les divers facteurs empiriques qui multiplient les forces radiales et axiales calculées.

Dans ce paragraphe définissez chaque facteur selon le type de machine utilisé. Le facteur résultant des forces additionnelles est en plus calculé dans [1.11].

1.17 Forces additionnelles des transmissions adaptées.

En cas de transmissions par roues dentées l'intensité de forces additionnelles dépendra de la précision de la denture et des machines reliées à la transmission.

Le facteur des forces additionnelles fk, résultant de l'imprécision de la denture, devrait être entré dans la rangée [1.19]. Les valeurs recommandées pour le type de denture choisi [1,18] sont indiquées dans le domaine en vert.

Le facteur des forces additionnelles des machines reliées fd devrait être entré dans la rangée [1.21]. Les valeurs recommandées pour le type de machine choisi [1,20] sont indiquées dans le domaine en vert.

Note: En cochant les cases [1.19, 1.21] le calcul introduit automatiquement les valeurs moyennes des facteurs.

1.22 Forces additionnelles des transmissions par courroie.

En cas de transmissions par courroie, l'intensité de forces additionnelles dépendra du type de courroie et de sa précontrainte. Le facteur des forces additionnelles fp devrait être entré dans la rangée [1.24]. Les données sur sa grandeur sont d'habitude données dans les matériaux des producteurs des courroies. Si les données ne sont pas disponibles, utilisez les valeurs recommandées qui sont indiquées pour le type de courroie choisi [1.23] dans le domaine en vert. Des valeurs plus élevées dans la gamme indiquée devraient être utilisées pour les arbres de courtes longueurs, des charges de choc ou une grande précontrainte des courroies.

Note: En cochant la case [1.24] le calcul introduit automatiquement la valeur moyenne du facteur.

Choix des dimensions du roulement. [2]

Ce paragraphe sert au choix d'un roulement de dimensions appropriées. Les dimensions du roulement devrait être choisies dans le paragraphe [2.1]. Les propriétés physiques, les paramètres dimensionels et fonctionnels du roulement choisi sont calculés dans le paragraphe [2.2] en temps réel.

Conseil: Le programme comprend la fonction de recherche automatique d'un roulement de dimensions appropriées pour faciliter la conception. Le choix automatique du roulement peut être activé à l'aide des boutons dans la rangée [2.1].

2.1 Choix des dimensions du roulement.

Sur la liste, choisissez un roulement avec les dimensions désirées. Différents roulements sont énumérés dans l'ordre croissant selon le diamètre intérieur. Les paramètres du tableau du roulement sont arrangés dans les colonnes dans l'ordre suivant:

- Dimensions principales du roulement (diamètres intérieur et extérieur, largeur du roulement)
- Estimation de charge dynamique et statique de base du roulement (C, C0)
- Vitesse limite du roulement avec la lubrification par huile et la lubrification par graisse (nO, nG)
- Indication du roulement

Choix automatique du roulement

Le programme contient une fonction de recherche automatique d'un roulement de dimensions appropriées pour faciliter la conception. En appuyant sur le bouton "Trouver d'abord" le programme trouvera le premier roulement qui répond aux exigences sur la durée de vie et la sûreté statique telles que définies dans le paragraphe [1.12]. Au cas où certaines valeurs recommandées seraient dépassées pour le roulement proposé ou ce roulement ne répondrait pas à vos exigences, utilisez le bouton "trouver après" pour trouver un autre roulement.

En recherchant un roulement approprié, le programme vérifie également le dépassement possible de la charge autorisée [2.9, 2.10]. Au cas où le calcul ne trouverait pas un roulement approprié, choisissez un autre type [1.2] ou une autre conception du roulement [1.3] et répétez le calcul.

Note: Pour certains types de roulements, le fabricant n’indique que la valeur du nombre limite de tours du roulement pour une lubrification à l’huile ou à la graisse (nO, nG).

2.2 Paramètres du roulement choisi.

Les paramètres de base du roulement choisi sont en plus calculés dans ce paragraphe en temps réel. Les propriétés physiques et les paramètres opérationnels du roulement sont donnés dans la partie gauche, ses dimensions dans la partie droite.

Conseil: La signification et la description détaillée de différents paramètres peuvent être trouvées dans la section théorique de l'aide.

2.3 Charge dynamique de base.

Après avoir coché le bouton à cocher de cette ligne, vous pouvez entrer vos propres valeurs de la capacité de charge de base du roulement dans le calcul. De cette manière, il est possible d'effectuer un calcul de durée de vie comparatif et approximatif pour un palier équivalent d'un autre fabricant.

Avertissement: Le calcul est effectué selon la méthodologie spécifiée par le fabricant pour le palier primaire. Pour un palier équivalent d'un autre fabricant, la conformité de la procédure de calcul prescrite ne peut pas être garantie.

2.9, 2.10 Charge radiale ou axiale permise.

Pas tous les types de roulements peuvent supporter les charges combinées. Certains types sont conçus pour supporter seulement les forces radiales, d'autres pour les forces axiales; certains types peuvent supporter seulement les charges limitées dans une direction donnée. Les valeurs recommandées de charges autorisées sont prescrites pour les types indiqués par les producteurs et calculées en plus pour le roulement choisi respectivement dans la rangée [2.9] ou [2.10].

Note: Au cas où le producteur ne donnerait aucune limitation sur le support des charges combinées pour le type et la conception donnés d'un roulement, aucune valeur ne sera indiquée dans les rangées [2.9, 2.10].

2.13 Perte de puissance

Valeur indicative, valable pour un type et une taille de roulement donnés dans des conditions d’exploitation normales, pour une charge P/C≈0.1 et pour un type de lubrification adapté.

Conseil: Pour la conception, le mode de lubrification et la charge du roulement choisis, une valeur plus précise est calculée à la ligne [4.13].

Paramètres de fonctionnement, durée de vie ajustée du roulement. [3]

La durée de vie ajustée [3.12] est en plus calculée pour les paramètres de fonctionnement donnés (lubrification) du roulement choisi dans ce paragraphe.

3.1 Viscosité cinématique du lubrifiant.

Dans la rangée [3.3] écrivez la viscosité cinématique du lubrifiant utilisé à la température de fonctionnement. En cas de lubrifiants en plastique, la viscosité cinématique de la composante de son huile de base est donnée.

L'expérience pratique prouve que pour le montage habituel, la viscosité d'huile ne devrait pas tomber en dessous de 12 mm2/s aux températures de fonctionnement. La viscosité évaluée [3.2] qui est déterminée par rapport au diamètre moyen et à la vitesse du roulement est le facteur de guide pour le choix de l'huile avec la viscosité de fonctionnement appropriée. Le niveau de la qualité de lubrification des roulements de roulement est donné dans le rapport de viscosité [3.4]. Pour le rapport de viscosité k<1 il est recommandé d'utiliser une huile à haute pression avec des additifs EP. Une très longue vie de fatigue peut être réalisée à k=3..4.

Conseil: Utilisez le calcul auxiliaire [4.1] pour déterminer la viscosité opérationnelle du lubrifiant.

Avertissement: Les roulements généralement produits et utilisés sont conçus pour les températures opérationnelles jusqu'à 120 °C (100 °C pour les roulements scellés).

Note: L'information détaillée sur la lubrification des roulements peut être trouvée dans la section théorique l'aide et dans les catalogues des producteurs.

3.5 Charge minimale requise.

Des vitesses plus élevées dans les roulements non chargés créent un danger de glissement des éléments roulants entre les orbites des anneaux dus aux forces centrifuges. Ce fait peut accentuer l'usure du roulement et réduire ainsi sa durée de vie. Un roulement en fonctionnement devrait être sous l'action d'une certaine force minimale pour assurer un roulement correct. L'intensité et l'orientation de cette force dépend du type, de la conception et des dimensions du roulement et des conditions de fonctionnement. La valeur recommandée de la charge minimale est en plus calculée pour le roulement indiqué dans la rangée [3.6].

Note: Si le fabricant n’indique pas de valeur minimale de charge pour le type et la conception de roulement donnés, alors aucune valeur ne sera indiquée à la ligne [3.6].

3.7 Calcul de la durée de vie ajustée.

La longévité de base [2.5] évalue la durée de vie du roulement seulement en raison des charges actives et ne tient compte d'aucun autre effet tel que les conditions de fonctionnement, la qualité de la production ou les propriétés du matiériel utilisé. Ce paragraphe contient la vie ajustée du roulement choisi calculée pour la charge donnée, la fiabilité désirée et la viscosité de fonctionnement supposée et le niveau de contamination du lubrifiant.

Note: Le calcul de la vie ajustée est effectué selon la méthodologie de OIN 281.

Conseil: L'information détaillée sur le calcul de la vie ajustée des roulements peut être trouvée dans la section théorique de l'aide.

3.8 Charge de fatigue limite.

Après avoir coché le bouton à cocher de cette ligne, vous pouvez entrer votre propre valeur de la charge de fatigue limite du palier dans le calcul. De cette manière, il est possible d'effectuer un calcul de durée de vie comparatif et approximatif pour un palier équivalent d'un autre fabricant.

Avertissement: Le calcul est effectué selon la méthodologie spécifiée par le fabricant pour le palier primaire. Pour un palier équivalent d'un autre fabricant, la conformité de la procédure de calcul prescrite ne peut pas être garantie.

3.9 Fiabilité requise.

Choisissez la fiabilité désirée sur la liste.

La fiabilité donne la part en pourcentage d'un roulement faisant partie d'un groupe de roulements identiques fonctionnant dans les mêmes conditions et qui atteignent la durée de vie calculée. La durée de vie de base des roulements [2.5] est déterminée pour une fiabilité de 90%.

3.10 Contamination du lubrifiant.

Dans la rangée [3.1 ] écrivez le facteur du niveau de contamination du lubrifiant. Sa valeur change dans l'intervalle de <0..1>; les valeurs recommandées pour le niveau de contamination choisi [ 3.10 ] sont indiquées dans le domaine en vert.

Le niveau de contamination du lubrifiant est divisé en plusieures catégories:

• Propreté extrême - conditions de laboratoire (h=1)
• Propreté élevée - Huile filtré à l'aide d'un filtre extrêmement fin; typique pour les graisses pour les roulements scellés
• Propreté normale - Huile filtré à l'aide d'un filtre fin; typique pour les graisses dans des roulements bouclés des deux côtés
• Légère contamination - Lubrifiant légèrement souillé
• Contamination typique - Conditions typiques pour des roulements sans cachetage intégré; le filtre d'huile brut, lubrifiant souillé par des particules des pièces frottées des machines avoisinantes
• Contamination grave - Environnement ambiant fortement souillé; arrangement des roulements avec cachetage insuffisant
• Contamination très grave - h=0

Note: En cochant la case [3.11] le calcul introduit automatiquement la valeur moyenne du coefficient selon le niveau de contamination du lubrifiant choisi [3.10].

Calculs auxiliaires. [4]

Ce paragraphe donne quelques calculs auxiliaires pour la détermination approximative de certains paramètres de fonctionnement des roulements (viscosité de fonctionnement du lubrifiant, longueur des intervalles de lubrification, écoulement d'huile désiré, etc.).

4.1 Calcul de la viscosité de fonctionnement.

Ce paragraphe sert à déterminer la viscosité cinématique approximative du lubrifiant choisi à la température de fonctionnement [4.2]. Le calcul est divisé en deux parties:

• Détermination de la viscosité de fonctionnement des huiles minérales [4.3]
  Le calcul de la viscosité de fonctionnement est basé sur la viscosité connue de l'huile [4.5] à la température de référence 40 °C (~100 °F).
• Détermination de la viscosité de fonctionnement d'autres lubrifiants [4.7]
  Le calcul de la viscosité de fonctionnement est basé sur deux valeurs connues de la viscosité cinématique du lubrifiant [4.9] aux diverses températures [4.8].

Note: Les valeurs exactes de la viscosité de fonctionnement peuvent être trouvées dans les feuilles matérielles des lubrifiants respectifs.

4.11 Lubrification du roulement.

L'écoulement d'huile désiré [ 4.14 ] ou la longueur de l'intervalle de lubrification resp. [4.15] sont en plus calculés pour le roulement choisi [2.1] et pour la méthode de lubrification choisie [4.12].

4.14 Ecoulement d'huile désiré.

L'écoulement d'huile nécessaire pour refroidir le roulement avec la lubrification circulatoire est déterminé pour le chauffage donné du roulement (perte de puissance [4.13]) dans cette rangée. L'écoulement d'huile calculé est une valeur théorique tabulaire qui est déterminée pour la différence de température à l'entrée et à la sortie de l'huile, DT=10 °C.

Note: Le calcul ne tient pas compte du refroidissement externe du roulement dû à la conduction, au rayonnement ou à la convection de la chaleur. L'expérience pratique prouve que dans les conditions normales de refroidissement, un écoulement d'huile approx. de 20-40% inférieur sera suffisant, dans les conditions de refroidissement très bonnes jusqu'à 70% inférieur.

4.15 Intervalle de lubrification.

La longueur recommandée de l'intervalle de lubrification est déterminée pour la charge et la vitesse indiquées du roulement choisi. La valeur donnée est valide pour les charges C/P>3, conditions normales de lubrification et température de fonctionnement du lubrifiant jusqu'à 70°C (~160 °F). Pour les températures plus élevées, l'intervalle additionnel de lubrification est plus court.

4.16 Calcul de vitesse admissible.

Dans ce paragraphe, la vitesse admissible du roulement est déterminée pour la charge, la méthode de lubrification [4.12] et la viscosité du lubrifiant [3.3] données.

4.18 Différence de températures entre le roulement et l’environnement.

Saisissez la différence entre la température moyenne du roulement et la température de l’environnement.

4.19 Différence de température de l’huile (entrée/sortie).

Indiquez la différence entre la température de l’huile à l’entrée et à la sortie du roulement.

Charge variable du roulement. [5]

Les calculs de la durée de vie des roulements utilisés sont basés sur la supposition que le roulement fonctionne dans des conditions invariables. Cependant, en pratique cette supposition n'est souvent pas valable.

Le calcul auxiliaire dans ce paragraphe sert à déterminer la charge moyenne invariable dans les applications où le roulement est exposé à une charge d'intensité variable dans une direction constante à une vitesse constante ou variable.

Pour calculer la charge moyenne, procédez par les étapes suivantes:

1. Divisez le cycle de fonctionnement en plusieures périodes de temps où les conditions de fonctionnement sont approximativement constantes (voir l'image).
2. Sur la liste [5.1] déterminez le nombre de ces périodes.
3. Dans le tableau d'insertion [5.2] définissez les conditions de fonctionnement pendant les différentes périodes de temps.
4. La charge moyenne invariable est en plus calculé dans le paragraphe [5.3]. A l'aide du bouton "transfert" transférez les données sur la charge au calcul principal.

Avertissement: Ce calcul n'est qu'approximatif et donne des résultats suffisamment précis avec les calculs de la durée de vie de base à condition que la charge variable ait une direction constante. Pour les calculs d'une durée de vie ajustée (ou si le roulement est exposé à une charge d'intensité et de direction variables) il est plus approprié de choisir une méthode de calcul plus complexe de la durée de vie des roulements. L'information détaillée sur les calculs des roulements fonctionnant dans des conditions variables peut être trouvée dans la section théorique de l'aide.

Calcul des roulements de contact angulaire. [6]

Au cas où l'arbre serait posé dans deux roulements à billes de contact angulaire simples ou dans des deux roulements à rouleaux coniques, une force axiale intérieure se produit dans les roulements due à la charge radiale. Cette force affectera naturellement la capacité de charge du roulement et doit donc être incluse dans le calcul. La grandeur de la charge axiale d'un roulement dépend de l'angle de contact et de l'arrangement de tous les deux roulements, de l'intensité des forces radiales F_rA, F_rB et de la direction et de l'intensité de la force axiale externe K_a.

Pendant le calcul, il est nécessaire de considérer le montage comme un ensemble et concevoir les deux roulements simultanément. Pour la conception des roulements, procédez par les étapes suivantes:

1. Par l'activation du commutateur dans l'image [6.1] vous choisissez l'arrangement respectif des roulements et la direction de la force axiale externe. Le calcul suppose que la force externe agit sur l'axe de l'arbre. Au cas où la force axiale externe agirait sur le corps du roulement, il est nécessaiere de considérer les forces dans la direction opposée.
2. Sur la liste [6.2] choisissez le type de roulement désiré.
3. Entrez l'intensité de la force axiale externe [6.3].
4. Sur les listes instantanées [6.5, 6.13] choisissez les conceptions de tous les deux roulements.
5. Entrez les charges radiales respectives [6.6, 6.14] pour tous les deux roulements.
6. Dans l'étape suivante il est nécessaire de choisir les deux roulements point par point. Au cas où les données entrées seraient définies, le programme donne des recommandations respectivement dans les rangées [6.4] ou [6.12], pour lesquelles le roulement doit être conçu.
7. Activez la recherche automatique d'un roulement approprié à l'aide des boutons "Trouver d'abord" dans les rangées [6.7, 6.15]. La durée de vie de base de tous les deux roulements sera en plus calculée dans les rangées [6.10, 6.18].
8. À l'aide des boutons "Transfert" dans les rangées [6.11, 6.19] vous pouvez transférer les roulements choisis dans le calcul principal. Contrôlez les paramètres du roulement conçu dans le par. [2] et calculez en plus la durée de vie ajustée du roulement dans le par. [3] pour les paramètres opérationnels connus, si nécessaire.

Avertissement: Le calcul des roulements effectué ici fonctionne avec les données suivantes du paragraphe d'introduction:
- vitesse du roulement [1.8]
- durée de vie désirée [1.13]
- forces dynamiques additionnelles définies dans le paragraphe [1.15]
Il est donc nécessaire d'entrer ces données dans le paragraphe [1].

Résultat graphique, systèmes de DAO.

Les informations sur les options des résultats graphiques 2D et 3D et les informations sur la compatibilité entre les systèmes CAD 2D et 3D peuvent être trouvés dans le document "Résultat graphique, systèmes de DAO".

Arrangement des calculs, changement de langue.

L'information sur le réglage des paramètres de calcul et de la langue peut être trouvée dans le document "Réglage des calculs, changement de langue".

Modifications du cahier de travail(calcul).

Les informations générales sur la façon dont vous pouvez modifier et prolonger les cahiers de travail sont mentionnées dans le document "Modifications du cahier de travail (calcul)".