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GermanCapacité de charge axiale des roulements rigides à billes
En un coup d’œil
La capacité de charge axiale des roulements rigides à billes dépend de l’angle de contact qui se forme entre la bille et l’épaulement du chemin de roulement. La charge axiale admissible est typiquement de 0,25 à 0,50 fois C0 pour une poussée pure. En présence de charges combinées radiale et axiale, utilisez la formule de charge équivalente P = X · Fr + Y · Fa. Pour des charges axiales soutenues supérieures à 50 % de la charge radiale, les roulements à contact oblique offrent une durée de vie plus longue.
Ce que signifie la charge axiale pour un roulement rigide à billes
Un roulement rigide à billes supporte la charge axiale grâce à un angle de contact qui se forme entre la bille et le chemin de roulement. Sous charge radiale pure, la bille est en contact avec le chemin au point le plus profond de la gorge. Lorsqu’une force axiale est appliquée parallèlement à l’arbre, le point de contact remonte le long de la paroi de la gorge, créant un angle entre la ligne de contact bille-chemin et le plan radial.
Angle de contact
8° à 15°
Roulement rigide standard
Rapport axial/radial
0,25 à 0,50
Axial pur vs radial
Max admissible
0,5 × C0
Limite charge statique
Plus la gorge est profonde par rapport au diamètre de la bille, plus l’angle de contact potentiel est grand et plus la capacité axiale est élevée. Pour un roulement rigide à billes standard avec un jeu interne normal, le rapport charge axiale sur charge radiale est d’environ 0,25 à 0,50. Un roulement ayant une capacité de charge dynamique radiale de 10 kN peut typiquement supporter 2,5 à 5 kN de charge axiale pure. Ce rapport diminue lorsque des charges radiale et axiale sont présentes simultanément, ce qui nécessite un calcul de charge dynamique équivalente.
Quelle charge axiale un roulement rigide à billes peut-il supporter
Les fabricants de roulements publient deux valeurs de charge axiale : la limite de sécurité statique et la limite de fatigue dynamique. La charge statique de base (C0) définit la force qui produit une déformation permanente de 0,0001 fois le diamètre de la bille au point de contact le plus chargé. Dépasser C0 endommage le chemin de roulement de façon permanente.
Charge dynamique équivalente
P = X · Fr + Y · Fa
Fr = charge radiale (kN) | Fa = charge axiale (kN) | X, Y = facteurs du catalogue
Pour un roulement rigide à billes à une rangée, Y varie typiquement de 1,0 à 2,0 selon le rapport Fa/C0 et la classe de jeu interne.
Règle empirique
Lorsque Fa/Fr dépasse 0,5, la durée de vie du roulement chute plus rapidement que ne le prédisent les équations, car l’ellipse de contact se déplace vers le bord du chemin. À un rapport Fa/Fr supérieur à 1,0, le roulement fonctionne près de l’épaulement, où la concentration de contraintes et la dégradation de la lubrification accélèrent l’usure.
Pour les roulements de petit alésage (moins de 30 mm), la charge axiale admissible est souvent limitée par la résistance du circlip ou de l’épaulement plutôt que par la durée de vie en fatigue du chemin. Un roulement 6204 avec C0 = 6,55 kN peut avoir une limite axiale catalogue de 1,6 kN, bien en dessous de la règle 0,5 × C0, car la géométrie de l’épaulement la contraint.
Cinq facteurs qui influencent la capacité de charge axiale
1. Jeu interne
Les roulements avec jeu C3 ou C4 développent un angle de contact plus grand sous charge axiale car les billes ont plus d’espace pour se déplacer. Cela augmente la capacité axiale mais réduit la rigidité radiale et élève le bruit. Pour les applications avec des charges axiales dominantes, le jeu C3 est le point de départ standard.
2. Courbure du chemin (Osculation)
Le rapport entre le rayon du chemin et le diamètre de la bille varie généralement de 0,515 à 0,530. Un chemin plus serré (proche de 0,505) augmente la capacité axiale en offrant un angle de contact plus raide à l’épaulement, mais augmente le frottement et la génération de chaleur. Yuanhe utilise une osculation de 0,515 à 0,520 dans les roulements standards, équilibrant capacité axiale et température de fonctionnement.
3. Série du roulement
Les séries 62 et 63 supportent des charges axiales plus élevées que les séries 60 et 68 pour le même alésage. Un roulement 6304 supporte environ 40 % de charge axiale en plus qu’un roulement 6004 de même alésage, malgré des capacités radiales similaires. Le plus grand diamètre de bille par rapport à la section transversale produit un angle de contact plus élevé pour un déplacement axial donné.
4. Vitesse
La force centrifuge sur les billes réduit l’angle de contact à la bague intérieure lorsque la vitesse de rotation augmente. Au-delà de 50 % de la vitesse limite, la capacité axiale effective chute de 10 à 20 %. Pour les broches à grande vitesse, les roulements à contact oblique avec précharge sont le bon choix.
5. Lubrification
La charge axiale pousse l’ellipse de contact vers le bord du chemin de roulement, où l’épaisseur du film lubrifiant est plus faible. Une graisse avec additifs EP ou une viscosité d’huile de base plus élevée aide à maintenir la séparation. Pour des charges axiales supérieures à 0,3 × C0, la lubrification à l’huile est préférable à la graisse.
Quand passer aux roulements à contact oblique
Les roulements rigides à billes sont le choix par défaut pour les charges combinées lorsque les charges axiales sont modérées et intermittentes. Trois conditions font des roulements à contact oblique la meilleure option.
| Condition | Roulement rigide | Contact oblique |
|---|---|---|
| Fa/Fr constamment supérieur à 0,5 | Durée de vie chute rapidement | Conçu pour cette plage |
| Charge axiale pure dominante | Limité à 0,25 C0 | Capacité dynamique complète |
| Rigidité axiale élevée requise | Jeu axial inhérent | Précharge élimine le jeu |
Pour les applications OEM où la répartition des charges est incertaine pendant la phase de conception, les ingénieurs Yuanhe peuvent examiner les données d’application et recommander la bonne configuration de roulement. Envoyez le plan d’arbre et le cycle de service pour obtenir un rapport de sélection de roulements.
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FAQ
Un roulement rigide à billes peut-il supporter une charge axiale pure ? +
Quel est le facteur de charge axiale Y ? +
Le jeu C3 augmente-t-il la capacité de charge axiale ? +
Comment calculer la charge équivalente ? +
Que se passe-t-il si la charge axiale dépasse la capacité ? +
