Guide des roulements à rouleaux coniques : principes et applications

Qu'est-ce qui permet aux poids lourds de supporter des charges massives et aux machines industrielles de fonctionner de manière fiable dans des conditions extrêmes ? La réponse réside dans les roulements à rouleaux coniques (TRC), les composants essentiels qui garantissent un fonctionnement en douceur dans les applications exigeantes. Cet article explore la structure, les principes de fonctionnement, les applications et les critères de sélection de ces éléments mécaniques essentiels.

Les roulements à rouleaux coniques sont des roulements à éléments roulants comportant des rouleaux coniques disposés entre des chemins de roulement annulaires intérieurs et extérieurs coniques. Cette conception unique leur permet de gérer simultanément les charges radiales et axiales unidirectionnelles. Largement utilisés dans les industries automobile, des équipements de construction, de la métallurgie et de l'exploitation minière, les TRC servent de composants indispensables dans les systèmes de transmission mécanique.

Les TRC sont constitués de quatre éléments principaux :

• Bague intérieure (cône) : S'adapte sur l'arbre avec une surface extérieure conique servant de chemin de roulement
• Bague extérieure (cuvette) : Se monte dans le logement avec un chemin de roulement intérieur conique
• Rouleaux coniques : Éléments roulants coniques tronqués qui transfèrent les charges
• Cage : Maintient l'espacement et l'alignement corrects des rouleaux pendant le fonctionnement

Le fonctionnement du roulement convertit le frottement de glissement en frottement de roulement. Lorsqu'ils sont chargés, les forces se transmettent à travers la bague extérieure vers les rouleaux, qui roulent entre les chemins de roulement. La géométrie conique assure un mouvement de roulement pur, les sommets théoriques de tous les composants convergeant en un point commun sur l'axe du roulement. Cette conception minimise le frottement de glissement tout en optimisant la répartition de la charge.

Les TRC sont classés par leur configuration et leurs attributs de performance :

La variante la plus courante gère les charges radiales et axiales unidirectionnelles combinées. Leur conception séparable facilite l'installation et la maintenance. Généralement utilisés par paires pour contrecarrer les forces axiales induites.

Comportant deux ensembles de cônes et de cuvettes, ceux-ci s'adaptent aux charges radiales plus lourdes et aux forces axiales bidirectionnelles, offrant une rigidité accrue pour les applications exigeantes.

Conçus pour des conditions de charge extrêmes comme les laminoirs, ceux-ci incorporent quatre rangées de rouleaux entre plusieurs cônes et cuvettes.

Roulements à haute capacité avec des rouleaux élargis (désignés par le suffixe "J") qui sont conformes aux normes ISO pour l'interchangeabilité internationale.

Les angles de contact standard, moyens et raides (désignés sans code, "C" et "D" respectivement dans les séries métriques) déterminent le rapport de capacité de charge axiale/radiale. Les angles plus raides privilégient la capacité de charge axiale.

• Capacité de charge élevée : Gère des charges radiales et axiales combinées importantes
• Séparabilité : Facilite l'installation et la maintenance
• Réglabilité : Permet des réglages précis du jeu/de la précharge
• Résistance aux chocs : Résiste aux chocs dans des environnements difficiles
• Rigidité : L'application de la précharge réduit la déflexion de l'arbre

Essentiel pour les moyeux de roues (gérant les forces radiales et axiales de la route), les différentiels (permettant la différenciation de la vitesse des essieux) et les transmissions (supportant les trains d'engrenages).

Composants essentiels dans les mécanismes d'orientation des excavatrices, les essieux moteurs des chargeuses et les systèmes de levage des grues.

Supportent les cages de laminoirs soumises à d'énormes forces de laminage lors du formage des métaux.

Résistent aux charges d'impact dans les concasseurs et les broyeurs traitant des matériaux abrasifs.

Une sélection appropriée des TRC nécessite d'évaluer :

• L'amplitude et la direction des charges appliquées
• Les exigences de vitesse de fonctionnement
• Les conditions de température ambiante
• La méthode de lubrification (graisse ou huile)
• L'espace d'installation disponible
• Le jeu interne requis
• Les normes de qualité du fabricant

• Nettoyer soigneusement les surfaces d'accouplement
• Vérifier les ajustements appropriés de l'arbre/du logement
• Appliquer la précharge correcte (si spécifié)
• Assurer un alignement précis

• Mettre en œuvre des calendriers de lubrification réguliers
• Surveiller la température et le bruit de fonctionnement
• Ajuster périodiquement le jeu
• Remplacer rapidement les composants usés

Fabriqués selon les spécifications ISO 355, les numéros de modèle des TRC indiquent :

• Désignation de base : Type, dimensions et caractéristiques de construction
• Codes de suffixe : Exigences spéciales (jeu, précision, etc.)

Bien que les deux gèrent les charges combinées, les TRC excellent en capacité de charge et en rigidité, tandis que les roulements à billes à contact oblique fonctionnent mieux dans les applications à grande vitesse. Le choix dépend des exigences opérationnelles spécifiques.