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Créé le 09.15
Sélection des roulements pour réas de grue : Comment choisir le bon roulement pour les réas à service intensif
Sélection des roulements de poulie de grue : comment choisir le bon roulement pour les poulies à service intensif
Introduction
Les roulements sont des composants critiques dans les poulies de grue.
Bien que la poulie elle-même supporte le câble métallique, le système de roulements soutient la poulie en rotation et transfère les charges à l'arbre de poulie et à la structure environnante.
Dans les applications de levage à service intensif, une sélection incorrecte des roulements peut entraîner une surchauffe, un bruit anormal, un jeu excessif, un ballottement de la poulie, une usure inégale de la gorge de câble et une défaillance prématurée des roulements.
Pour cette raison, les roulements de poulie de grue ne doivent pas être sélectionnés uniquement en fonction du diamètre d'alésage ou de l'espace d'installation disponible.
La sélection réelle doit prendre en compte :
- charge radiale
- charge axiale possible
- vitesse de fonctionnement
- cycle de service
- charge d'impact
- diamètre de l'arbre
- dimensions du moyeu de la poulie
- méthode de lubrification
- exigences d'étanchéité
- précision d'installation
- environnement d'exploitation
Cet article explique comment sélectionner des roulements pour les poulies de grue et ce qu'il faut prendre en compte dans les applications à service intensif.
Quelle est la fonction d'un roulement de poulie de grue ?
Le roulement permet au réa de tourner autour de l'arbre du réa tout en supportant la charge transférée par le câble métallique.
Pendant le levage, la tension du câble métallique crée une charge sur le réa.
Cette charge est transférée à travers :
câble métallique → gorge du réa → corps du réa → moyeu → roulement → arbre → structure de la grue
Pour cette raison, le roulement est une partie importante du chemin de charge complet.
Un agencement de roulement fiable aide à :
- réduire la friction de rotation
- maintenir l'alignement du réa
- supporter la charge radiale
- contrôler le mouvement axial lorsque nécessaire
- réduire les vibrations
- améliorer la stabilité de la gorge de câble
- prolonger la durée de vie du réa
Pourquoi le choix des roulements est important
Un réa de grue fonctionne souvent dans des conditions différentes de celles des machines tournantes ordinaires.
Les caractéristiques typiques peuvent inclure :
- une vitesse de rotation relativement faible
- une charge radiale élevée
- des démarrages et arrêts répétés
- des charges de choc
- changement de tension de câble
- environnements poussiéreux ou extérieurs
- longues périodes de service
- accès de maintenance limité
Dans certains systèmes de levage, la charge du roulement peut changer continuellement lorsque la charge est levée ou abaissée.
Les applications à service intensif peuvent également subir des charges d'impact lorsque la tension du câble change soudainement.
Par conséquent, la capacité de charge du roulement et la résistance aux chocs sont souvent plus importantes que la simple sélection d'un roulement à grande vitesse.
Ne pas sélectionner un roulement uniquement par le diamètre d'alésage
L'une des erreurs les plus courantes est de choisir un roulement uniquement parce que son alésage correspond au diamètre de l'arbre.
Deux roulements ayant le même alésage peuvent avoir des caractéristiques très différentes :
- diamètres extérieurs
- largeurs
- charges dynamiques nominales
- charges statiques nominales
- dispositions de rouleaux
- charges axiales admissibles
- jeux internes
- capacités de désalignement
Un roulement doit être sélectionné en fonction de l'ensemble des conditions de fonctionnement.
Le diamètre de l'arbre n'est qu'un paramètre.
Charge radiale dans les poulies de grue
Les roulements de poulies de grue supportent principalement les charges radiales générées par la tension du câble.
La charge réelle du roulement dépend de :
- tension du câble
- angle du câble autour de la poulie
- diamètre de la poulie
- nombre de roulements
- espacement des roulements
- structure de la poulie
- capacité de levage
Lorsque la corde change de direction autour de la poulie, la force résultante agit sur la poulie et est transmise aux roulements.
Pour les poulies à service intensif, les calculs de charge des roulements doivent être effectués avant la sélection finale des roulements.
La charge statique est également importante
Les roulements de grue ne doivent pas être sélectionnés uniquement en fonction de la capacité de charge dynamique.
La capacité de charge statique est également importante, en particulier dans les applications avec :
- charges de levage élevées
- vitesses de rotation faibles
- charges d'impact
- démarrages et arrêts fréquents
- conditions de surcharge temporaire
Si le roulement est soumis à une charge statique excessive, les rouleaux et les chemins de roulement peuvent subir une déformation permanente.
Par conséquent, la capacité de charge dynamique et statique du roulement doit être prise en compte.
Roulements à rouleaux cylindriques pour poulies de grue
Les roulements à rouleaux cylindriques sont couramment utilisés dans de nombreuses applications de poulies de grue.
Leur contact linéaire entre les rouleaux et les chemins de roulement offre une bonne capacité de charge radiale.
Les avantages typiques incluent :
- capacité de charge radiale élevée
- friction relativement faible
- bonnes performances dans les applications à service intensif
- adapté aux agencements de roulements compacts
- différents modèles internes disponibles pour diverses exigences de positionnement axial
Cependant, différents modèles de roulements à rouleaux cylindriques ont des capacités différentes de charge axiale et de déplacement axial.
Pour cette raison, le type exact de roulement doit être sélectionné en fonction de l'agencement de l'arbre et du logement plutôt que de simplement choisir un roulement à rouleaux cylindriques de même taille.
Roulements à rouleaux sphériques pour poulies de grue
Les roulements à rouleaux sphériques peuvent être utilisés dans des applications où une capacité de charge élevée et une certaine tolérance au désalignement sont requises.
Leur conception interne permet au roulement de tolérer un certain degré de désalignement angulaire entre l'arbre et le logement.
Les avantages possibles incluent :
- haute capacité de charge radiale
- capacité à supporter des charges combinées dans des configurations appropriées
- tolérance à un certain désalignement de l'arbre ou du logement
- bonne aptitude pour les équipements industriels lourds
Cependant, les roulements à rouleaux sphériques ne sont pas automatiquement le meilleur choix pour chaque poulie de grue.
La sélection finale doit encore prendre en compte :
- espace disponible
- structure de l'arbre
- dimensions du moyeu
- vitesse de rotation
- direction de la charge
- lubrification
- précision d'installation
Roulement à rouleaux cylindriques vs roulement à rouleaux sphériques
Le bon choix dépend de l'application.
Roulement à rouleaux cylindriques
Peut être préféré lorsque :
- la charge radiale est dominante
- l'alignement est bien contrôlé
- un roulement compact à haute capacité de charge est nécessaire
- un faible frottement est important
- la disposition de l'arbre et du logement correspond à la conception du roulement
Roulement à rouleaux sphériques
Peut être préféré lorsque :
- une charge radiale importante est présente
- un certain désalignement peut se produire
- les charges combinées doivent être prises en compte
- la structure permet une géométrie de roulement plus grande
Aucun type n'est universellement meilleur.
La sélection des roulements doit suivre les calculs d'ingénierie et la structure réelle de la poulie.
Conception de réa à roulement unique
Certains réas plus petits ou spécialement conçus peuvent utiliser un roulement unique ou un ensemble à roulement unique.
Cette configuration peut offrir :
- structure simple
- dimensions compactes
- moins de composants
- assemblage plus facile
Cependant, un montage à roulement unique doit toujours fournir une capacité de charge et une stabilité suffisantes.
Pour les poulies plus grandes ou les charges lourdes, un roulement unique peut ne pas offrir la même stabilité de rotation qu'un montage à double roulement correctement conçu.
Conception de réa à double roulement
Les réas de grue à service intensif utilisent souvent deux roulements.
Un agencement à double roulement peut aider à :
- répartir la charge
- améliorer la stabilité de la poulie
- réduire l'inclinaison
- supporter des poulies plus grandes
- améliorer la précision de rotation
- augmenter la rigidité du système
Les deux roulements peuvent être positionnés avec une certaine distance entre eux à l'intérieur du moyeu de la poulie.
L'espacement des roulements peut influencer la répartition de la charge et la résistance à l'inclinaison.
Cependant, le simple ajout d'un second roulement ne crée pas automatiquement une meilleure conception.
L'arbre, le moyeu, les portées de roulement, l'espacement, la précharge ou l'agencement du jeu, et le positionnement axial doivent tous être conçus correctement.
Pourquoi l'espacement des roulements est important
Lorsque deux roulements sont utilisés, la distance entre eux affecte la stabilité de la poulie.
Si les roulements sont trop rapprochés, l'agencement peut offrir une moindre résistance aux moments d'inclinaison.
Un espacement des roulements correctement conçu peut améliorer :
- stabilité rotationnelle
- répartition de la charge
- support de l'arbre
- alignement des réas
Cependant, augmenter l'espacement des roulements augmente également la longueur du moyeu et peut affecter la largeur globale du réa.
La disposition finale doit équilibrer la résistance, la stabilité et l'espace d'installation.
Jeu interne des roulements
Le jeu interne des roulements est un paramètre important mais souvent négligé.
Lors de l'installation et de l'exploitation, le jeu des roulements peut changer en raison de :
- ajustements serrés
- dilatation de l'arbre
- dilatation du moyeu
- température de fonctionnement
- charge
Si le jeu restant devient trop faible, le roulement peut chauffer.
Si le jeu est trop important, la poulie peut subir des vibrations ou un mouvement excessif.
Pour cette raison, le jeu interne correct doit être sélectionné en fonction de :
- ajustement du roulement
- température de fonctionnement
- charge
- matériau de l'arbre et du logement
- recommandations du fabricant
Ajustement de l'arbre et du roulement
L'ajustement entre le roulement et l'arbre ou entre le roulement et le moyeu est critique.
Un ajustement incorrect peut causer :
- fluage du roulement
- surchauffe
- jeu excessif
- endommagement des chemins de roulement
- usure de l'arbre
- usure du moyeu
L'ajustement correct dépend de la bague de roulement qui tourne par rapport à la charge et de la façon dont le roulement est installé.
Pour les projets de poulies de grue, les sièges de roulement doivent être usinés conformément au roulement sélectionné et aux exigences d'ingénierie.
Conception du moyeu de poulie
Le moyeu de la poulie fournit l'emplacement d'installation pour les roulements.
Les paramètres importants du moyeu comprennent :
- diamètre du siège de roulement
- largeur du siège de roulement
- dimensions des épaulements
- distance entre les roulements
- structure de retenue
- passage de lubrification
- position du joint
Le moyeu doit avoir une résistance suffisante pour supporter les charges des roulements sans déformation excessive.
Pour les poulies soudées ou fabriquées, la liaison entre le moyeu et le corps de la poulie doit également être conçue et fabriquée avec soin.
Conception de l'arbre de poulie
L'arbre de poulie supporte les réactions des roulements et transmet la charge au crochet, à la poutre de levage ou à la structure de support.
Les paramètres importants de l'arbre comprennent :
- diamètre de l'arbre
- diamètre du siège de roulement
- espacement des roulements
- emplacement de l'épaulement
- méthode de retenue
- état de surface
- traitement thermique
- matériau
L'arbre doit avoir une résistance suffisante à :
- flexion
- cisaillement
- fatigue
- contrainte locale de roulement
Pour les applications de levage intensif, la résistance de l'arbre doit être vérifiée conjointement avec la charge du roulement.
Lubrification des roulements de poulies de grue
Une lubrification appropriée est essentielle pour la durée de vie des roulements.
Dans de nombreuses applications de poulies de grue, la lubrification à la graisse est couramment utilisée car :
- operating speeds are relatively low
- l'étanchéité peut être simplifiée
- la maintenance est pratique
- la graisse peut aider à empêcher les contaminants de pénétrer
Le système de lubrification peut inclure :
- raccords de graissage
- passages de graisse internes
- joints d'étanchéité
- couvercles de roulement
Le type de graisse correct et l'intervalle de lubrification dépendent des conditions de fonctionnement.
Que se passe-t-il si la lubrification est insuffisante ?
Une lubrification insuffisante peut causer :
- friction plus élevée
- élévation de la température du roulement
- bruit anormal
- usure des rouleaux et des chemins de roulement
- corrosion
- durée de vie réduite du roulement
- grippage dans les cas graves
Une lubrification régulière est particulièrement importante dans les environnements extérieurs, poussiéreux, humides ou à usage intensif.
Trop de graisse peut-elle causer des problèmes ?
Oui.
La sur-lubrification peut également créer des problèmes.
Un excès de graisse peut causer :
- une résistance accrue au brassage
- température de roulement plus élevée
- pression d'étanchéité
- fuite de graisse
L'objectif est de maintenir une lubrification suffisante sans remplir inutilement la cavité du roulement.
La maintenance doit suivre les exigences du roulement et de l'équipement.
Étanchéité des roulements
L'étanchéité aide à protéger les roulements contre :
- poussière
- eau
- calamine
- particules métalliques
- autres contaminants
La méthode d'étanchéité doit être choisie en fonction de l'environnement d'exploitation.
Pour les environnements intérieurs propres, les exigences d'étanchéité peuvent être relativement simples.
Pour les aciéries, les ports, les grues extérieures, les équipements miniers ou les applications marines, une protection plus robuste peut être nécessaire.
La conception de l'étanchéité doit également permettre la lubrification et la maintenance lorsque cela est nécessaire.
Couvercles de roulement
Les couvercles de roulement peuvent offrir une protection supplémentaire et un positionnement axial.
Selon la conception, les couvercles peuvent aider à :
- protéger les roulements
- retenir la lubrification
- empêcher les contaminants de pénétrer
- supporter les composants d'étanchéité
- contrôler la position d'assemblage axial
Pour les poulies personnalisées, la conception du couvercle doit correspondre au moyeu, à l'arbre et à la disposition des roulements.
Pourquoi une défaillance de roulement peut provoquer un balancement de la poulie
Lorsqu'un roulement s'use ou est endommagé, le jeu interne peut augmenter.
Cela peut permettre à la poulie de s'incliner ou de se déplacer par rapport à l'arbre.
Les symptômes possibles incluent :
- oscillation de la poulie
- bruit anormal
- vibration
- rotation irrégulière
- contact inégal avec la gorge de la corde
- usure anormale du câble
Si ces symptômes apparaissent, le roulement doit être inspecté avant que le réa ne soit remis en service.
Défaillance des roulements et usure de la gorge du câble
Les problèmes de roulement peuvent indirectement affecter la durée de vie du câble métallique.
Si une poulie ne tourne pas correctement ou se désaligne, le câble peut entrer en contact de manière inégale avec la gorge.
Cela peut entraîner :
- usure unilatérale de la gorge
- augmentation du frottement du câble
- flexion anormale du câble
- usure de la surface du câble
Par conséquent, une usure anormale de la gorge du câble n'est pas toujours causée par la gorge elle-même.
L'alignement du roulement, de l'arbre et de la poulie doit également être vérifié.
Causes courantes de défaillance des roulements de poulie
Les causes courantes incluent :
- capacité de charge insuffisante
- type de roulement incorrect
- lubrification insuffisante
- contamination
- ajustement incorrect
- désalignement
- déformation de l'arbre
- déformation du moyeu
- jeu excessif
- installation incorrecte
- charge d'impact
- surcharge à long terme
Lorsqu'un roulement tombe en panne prématurément, le simple fait de le remplacer par le même roulement peut ne pas résoudre la cause profonde.
L'ensemble complet de la poulie doit être examiné.
Que vérifier lors du remplacement d'un roulement de poulie usé
Avant de remplacer un roulement, vérifiez :
Roulement
- modèle de roulement
- état d'usure
- dommages internes
- condition de lubrification
Arbre
- usure du logement de roulement
- diamètre de l'arbre
- dommages de surface
- flexion
- état de l'épaulement
Moyeu de poulie
- diamètre du logement de roulement
- usure du logement
- déformation
- fissures
- passage de lubrification
Joints et couvercles
- usure
- dommage
- contamination
- fuite de graisse
Remplacer le roulement tout en laissant un arbre ou un moyeu endommagé peut entraîner une autre défaillance précoce.
Le roulement doit-il être remplacé en même temps que la poulie ?
Pas toujours.
Si le roulement est encore en bon état et que la nouvelle poulie utilise la même configuration de roulement, le roulement peut être réutilisé uniquement lorsque cela est techniquement acceptable.
Cependant, le remplacement peut être recommandé lorsque :
- le roulement a été en service pendant une longue période
- l'ancienne poulie a échoué en raison de problèmes de roulement
- le jeu du roulement est excessif
- un bruit de roulement est présent
- une contamination est visible
- le logement du roulement a été endommagé
- le client souhaite un ensemble complet prêt à installer
Pour les équipements de levage critiques, l'état des roulements doit être évalué avec soin avant toute réutilisation.
Sélection des roulements pour les poulies de grand diamètre
Les poulies de grand diamètre fonctionnent souvent sous une tension de câble élevée et une charge radiale importante.
Les considérations importantes incluent :
- capacité de charge dynamique du roulement
- capacité de charge statique du roulement
- rigidité de l'arbre
- espacement des roulements
- résistance du moyeu
- désalignement
- lubrification
- étanchéité
À mesure que la taille de la poulie et la charge augmentent, l'ensemble du système arbre-roulement-moyeu devient plus important.
Le plus grand roulement qui s'adapte physiquement n'est pas nécessairement le roulement correct.
Un calcul d'ingénierie est requis.
Calcul de la durée de vie du roulement
La durée de vie du roulement peut être estimée à l'aide des capacités de charge du fabricant de roulements et des méthodes standard de calcul de la durée de vie des roulements.
Le calcul doit prendre en compte :
- charge dynamique équivalente du roulement
- capacité de charge dynamique du roulement
- vitesse de rotation
- durée de vie requise
- conditions d'exploitation
Pour les applications de grues à charge lourde à basse vitesse, la sécurité statique et les charges de choc doivent également faire l'objet d'une attention particulière.
La durée de vie théorique du roulement doit être combinée à des considérations pratiques telles que la lubrification, la contamination, l'alignement et la maintenance.
Sélection des roulements pour les poulies de remplacement
Pour les projets de remplacement, le modèle de roulement d'origine est une information utile.
Cependant, il ne faut pas supposer automatiquement que le roulement d'origine reste le meilleur choix.
Si le réa existant a subi :
- défaillances répétées des roulements
- charge de grue accrue
- régime de travail modifié
- contamination sévère
- modification de l'arbre
- modifications de conception antérieures
le montage des roulements doit être revu avant la fabrication de la poulie de remplacement.
Informations requises pour la sélection des roulements de poulie de grue
Pour l'évaluation technique, les informations utiles comprennent :
- diamètre extérieur du réa
- diamètre de la gorge de câble
- diamètre du câble métallique
- capacité de levage
- tension du câble si disponible
- nombre de brins de câble
- diamètre de l'arbre de poulie
- modèle de roulement si connu
- quantité de roulements
- espacement des roulements
- dimensions du moyeu
- vitesse de fonctionnement
- régime de service
- environnement de fonctionnement
- méthode de lubrification
- exigence d'étanchéité
- plan d'installation
- photos de la poulie existante
Plus les informations sont complètes, plus la disposition des roulements peut être sélectionnée avec précision.
Erreurs courantes de sélection des roulements
Les erreurs courantes incluent :
- sélectionner uniquement en fonction du diamètre d'arbre
- ignorer la capacité de charge statique
- ignorer la charge d'impact
- utiliser un seul roulement là où la stabilité en exige deux
- supposer que les roulements doubles résolvent automatiquement tous les problèmes
- ignorer le jeu interne
- ignorer l'ajustement du roulement
- ignorer la rigidité de l'arbre
- ignorer la lubrification
- ignorer l'étanchéité
- remplacer les roulements sans vérifier le moyeu
- réutiliser des arbres endommagés
Un roulement de réa de grue doit toujours être sélectionné comme partie intégrante de l'ensemble du réa.
Comment prolonger la durée de vie des roulements de réa de grue
Les pratiques recommandées comprennent :
- sélectionner une capacité de roulement suffisante
- utiliser la configuration de roulement correcte
- maintenir des ajustements corrects
- contrôler la précision d'usinage de l'arbre et du moyeu
- utiliser une lubrification appropriée
- protéger les roulements contre la contamination
- inspecter la température des roulements
- surveiller les bruits anormaux
- inspecter le voile du réa
- maintenir le système de graissage
- vérifier l'état de l'arbre lors de la révision
- remplacer les joints endommagés
La performance fiable d'un roulement dépend d'une bonne conception, fabrication, installation et maintenance.
Conclusion
La sélection des roulements est l'un des aspects les plus importants de la conception des poulies de grue.
Un roulement approprié doit supporter la charge radiale requise, résister aux conditions de fonctionnement réelles, s'adapter correctement dans l'agencement arbre-moyeu et fournir un service fiable sous des cycles de levage répétés.
Les roulements à rouleaux cylindriques et les roulements à rouleaux sphériques peuvent tous deux être utilisés dans les applications de poulies de grue, mais leur adéquation dépend de la charge, de l'alignement, de l'espace et de l'agencement mécanique complet.
Pour les poulies à service intensif, les conceptions à double roulement peuvent améliorer la stabilité et la répartition de la charge lorsqu'elles sont correctement conçues.
La lubrification, l'étanchéité, le jeu de roulement, la précision de l'arbre et l'état du moyeu sont tout aussi importants.
Pour les projets de remplacement, le roulement ne doit pas être évalué séparément de la poulie, du moyeu et de l'arbre.
Un système de roulement correctement conçu aide à assurer une rotation fluide de la poulie, à réduire l'usure du câble métallique, à améliorer la fiabilité de levage et à prolonger la durée de vie de l'ensemble du système de levage.
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