Roulements à aiguilles

Les roulements à aiguilles sont des roulements à rouleaux dont les éléments roulants sont de forme cylindrique, mais présentent un diamètre très faible et un rapport longueur/diamètre particulièrement élevé.

1. Caractéristiques et types de roulements à aiguilles

Les roulements à aiguilles sont des roulements à rouleaux dont les éléments roulants sont de forme cylindrique, mais présentent un diamètre très faible et un rapport longueur/diamètre particulièrement élevé.

Les roulements à aiguilles présentent une faible hauteur de section transversale et, comparés aux autres types de roulements à rouleaux, offrent une capacité de charge et une rigidité supérieures par unité de surface de section. En outre, leur faible inertie les rend particulièrement adaptés aux mouvements oscillatoires. Le tableau ci‑dessous répertorie les différents types de roulements à aiguilles. Par ailleurs, ce catalogue comprend des tableaux de dimensions pour les modèles typiques indiqués en bleu dans le tableau ci‑dessous. Pour des informations détaillées sur les roulements à aiguilles, veuillez consulter le catalogue spécifique « Roulements à aiguilles (N° de catalogue 2300/C) ».

Type de roulement			Code de type	Diamètre de l’arbre mm	Page
Roulements à rouleaux radiaux	Ensembles d’aiguilles et de cages à rouleaux		K, K…T2, K…S, KMJ…S, K…ZW, KV…S, KV…ZWS, K…L1	3–285	Pages 595 à 608
	Rouleaux à aiguilles et cages pour bielles Assemblées		PK, KBK, GPK, KMJ…S, KBK, KV…S	——	——
	Roulements à aiguilles à bague extérieure embossée		HK, HMK, HK…ZWD, HMK…ZWD, BK, BK…ZWD, HK…L, HMK…L, HK…LL, HMK…LL, DCL, HCK	3–50	Pages 609 à 616
	Roulements à aiguilles à bague pleine		ARN48, ARN49, ARN49…R, ARN59, ARN69…R, NK, NK…R, NA48, NA49, NA49…R, NA59, NA69…R, NK+IR, NK…R+IR NA49…L, RNA49…., NA49…L, RNA49…L, MR, MR+MI, NKS, NKS+IR	5–440	Pages 617 à 638
	Roulements à aiguilles à bague pleine Type séparable		RNAO, RNAO…ZW, NAO, NAO…ZW	——	——
	Roulements à aiguilles à jeu réglable		ARN49…S, AN49…S	——	——
Roulements à rouleaux à poussée	Roulements à rouleaux cylindriques à poussée		811, 812, 893, K811, K812, K893 WS, GS, 874, K874	10–160	Pages 639–644
	Roulements à aiguilles à poussée		AXK11, AS, WS, GS	10–160	Pages 645 à 648
Roulements assemblés	Roulements assemblés		NKX, NKX…Z, NKXR, NKXR…Z, NKX+IR, NKX…Z+IR, NKXR+IR, NKXR…Z+IR, NKIA, NKIB, AXN, ARN	——	——
Rouleaux	Rouleaux de type boulon Roulements à aiguilles		KR…(F), KR…(F)LL, KRV…(F), KRV…(F)LL, KR…(F)H, KRV…(F)H, KRT, KRT…L, KRVT, KRVT…LL, KRVU, KRVU…LL, CR, CR…L, CRV, CRV…LL, CR…H, CRV…·H, NUKR, NUKRT, NUKRU	3–64 (Diamètre du boulon)	Pages 649 à 666
	Rouleaux de type bague de retenue Roulements à aiguilles		RNAB2, NAB2, RNA22…LL, NA22…L, NATR, NATR…LL, NATV, NACV, NATV…LL, NACV…LL, NUTR, NUTW	5–50	Pages 667–674
Composants	Bague intérieure, rouleaux à aiguilles, bague de retenue, sceau		IR, MI, F, WR, BR, G, GD, LEG, LEGD	——	Pages 581 à 584
Paliers à mouvement linéaire	Roulements à billes linéaires		KLM, KH, KD, RLM, FF, FF…ZW, RF, BF	——	——
Roulements pour machines textiles	Roulements pour tendeurs de rouleaux inférieurs		JPU…S, FRIS, FR	——	——

2. Précautions concernant le fonctionnement et la précision des roulements à aiguilles

Précision et dureté de surface requises des pistes des roulements à aiguilles

Les roulements à aiguilles utilisent généralement le diamètre extérieur de l’arbre ou le diamètre intérieur du logement du roulement ou de l’engrenage comme surface de piste. Afin de maintenir le jeu radial du roulement à aiguilles dans la tolérance spécifiée après l’installation et d’obtenir une haute précision de rotation, les exigences en matière de précision, de rugosité de surface et de dureté de surface des surfaces de piste sont indiquées au tableau 1. La dureté de surface des surfaces de piste doit être comprise entre HRC 58 et 64. Pour garantir une capacité portante suffisante, les matériaux listés au tableau 2 doivent être employés après un traitement thermique approprié.

Selon les conditions de fonctionnement, les exigences fonctionnelles du roulement peuvent ne pas être satisfaites, même lorsque les valeurs recommandées ci‑dessous sont respectées. Dans ce cas, veuillez consulter BOX.

Tableau 1 : Précision de la surface du chemin de roulement (recommandée)

Remarque : Les informations entre parenthèses () s’appliquent aux applications nécessitant une grande précision de rotation.

Tableau 2 : Matériaux utilisés pour les surfaces des canalisations

Lorsque l’acier est durci en surface par des procédés tels que la cémentation suivie d’une trempe, ou la carbonitruration suivie d’une trempe, la norme JIS définit la couche de durcissement effective comme la profondeur mesurée à partir de la surface jusqu’à une valeur de 550 HV. La profondeur minimale de la couche de durcissement effective est approximativement donnée par l’équation (1).

Eht min ≥ 0,8Dw(0,1 + 0,002Dw)…… (1)

Où,

Eht min : Profondeur minimale effective de la couche durcie, en mm

Dw : diamètre du rouleau, mm

Dans les roulements à aiguilles, le rapport relativement élevé entre la longueur et le diamètre des rouleaux entraîne un angle d’inclinaison maximal du roulement faible. En règle générale, cet angle d’inclinaison doit être maintenu inférieur aux valeurs indiquées dans le tableau 3.

Tableau 3 : Angles d’inclinaison maximaux pour les roulements à aiguilles

Les dimensions doivent être définies de telle sorte que la surface de roulement du rouleau ne soit pas en contact avec la gorge de jeu de l’arbre ni avec la zone chanfreinée de la piste de roulement du roulement. Si la dimension Amin (fig. 1) est requise, veuillez consulter BOX.

Ensembles d’aiguilles et de cages à rouleaux

Les ensembles de rouleaux à aiguilles et de cages se composent de rouleaux à aiguilles et d’une cage qui les guide et les soutient. L’arbre ou le logement du roulement peut être utilisé directement comme surface de chemin de roulement, sans nécessiter de bagues intérieure ou extérieure, ce qui confère une conception compacte et légère.

Les ajustements recommandés pour les roulements à aiguilles et les cages sont indiqués au tableau 4, tandis que les tolérances de diamètre et les classes de précision des aiguilles sont présentées au tableau 5. En outre, veuillez vous référer à la section 2.1 pour connaître les exigences en matière de précision et de dureté de surface lorsque les arbres et les logements de roulement sont utilisés comme pistes de roulement pour les roulements à aiguilles et les cages.

La variation de diamètre entre les rouleaux à aiguilles individuels montés sur la même cage est inférieure à 2 μm. Sauf indication contraire, les ensembles sont fournis conformément aux classifications standard figurant au tableau 5. Lorsque deux ou plusieurs roulements identiques sont utilisés en parallèle, il convient d’employer des ensembles contenant des rouleaux à aiguilles appartenant à la même catégorie et marqués de la même couleur d’étiquette, afin d’assurer une répartition uniforme des charges.

En outre, pour les roulements à aiguilles et ensembles cage utilisés dans les bielles des moteurs à pistons alternatifs de petite et moyenne puissance, veuillez consulter le catalogue spécifique « Roulements à aiguilles (N° de catalogue 2300/C) ».

Tableau 4 : Jeux recommandés pour les roulements à aiguilles et les ensembles cage‑aiguilles

Tableau 5 : Tolérances et classification des diamètres des roulettes à aiguilles

Lorsqu’un ensemble aiguille‑cage est guidé axialement directement sur l’épaulement d’un arbre (fig. 2), les surfaces de contact situées sur les flancs de la cage doivent être usinées et exemptes de bavures ou d’autres défauts. En fonctionnement à haute vitesse ou sous de fortes charges, ces surfaces de contact doivent être trempées et rectifiées. Lorsque l’on utilise un anneau de butée pour guider la cage axialement (fig. 2), un anneau de butée doit être interposé entre la cage et l’anneau de butée, afin que la partie découpée de l’anneau de butée n’entre pas en contact direct avec la cage.

Roulements à aiguilles à bague extérieure embossée

La bague extérieure d’un roulement à aiguilles à bague extérieure emboutie est formée avec précision à partir d’une tôle d’acier mince et pressée dans un logement de roulement rigide selon un ajustement approprié, ce qui lui permet de conserver la précision nécessaire à l’exercice de sa fonction prévue.

Par conséquent, mesurer la précision dimensionnelle du roulement lui‑même avant l’assemblage par pression est dépourvu de sens. Après avoir monté le roulement dans une jauge annulaire de taille appropriée (avec une épaisseur de paroi égale ou supérieure à 20 mm), on utilise une jauge d’emmanchement ou une jauge conique pour mesurer le diamètre du cercle inscrit (Fw) des rouleaux, afin d’évaluer la précision du roulement.

Le tableau 6 présente les ajustements recommandés pour les roulements à aiguilles munis de bagues extérieures embouties,

Le tableau 7 présente les précisions des arbres et des logements de roulements, tandis que les tableaux 8.1 et 8.2 indiquent les tolérances dimensionnelles des diamètres intérieurs des calibres à bagues ainsi que du diamètre du cercle inscrit (Fw) des rouleaux, par rapport aux séries métriques standard HK et BK, ainsi qu’à la série HMK pour applications lourdes.

Lors de la mesure du diamètre du cercle inscrit du rouleau (F _w ) À l’aide d’un calibre à cône, la dimension du côté jeu doit correspondre à la limite inférieure de la tolérance dimensionnelle du diamètre du cercle inscrit du rouleau, et la dimension du côté interférence doit correspondre à la limite supérieure de cette même tolérance, augmentée de 2 μm.

L’anneau extérieur est constitué d’une tôle d’acier mince ; le coefficient de sécurité (S ₀ ) lors de l’utilisation, il faut s’assurer que le roulement est en position S ₀ ≥ 3 selon les spécifications standard,

et pour les spécifications concernant l’acier au carbone cémenté et trempé (telles que les roulements à aiguilles à bague extérieure emboutie de la Série Premium, de qualité ¹⁾ , Il faut donc veiller à ce que cela soit ≥ 2.

Note 1)

Roulements à aiguilles à bague emboutie de la série Premium

Pour plus de renseignements sur les « roulements à aiguilles à bague estampée de la série Premium », veuillez contacter BOX.

(Désigné par un « F » ajouté au code nominal)

Tableau 6 : Jeu entre le logement du roulement et l’arbre pour les roulements à aiguilles à bague extérieure emboutie

Tableau 7 : Précision de l’arbre et du logement du roulement (recommandée)

Remarque : Les valeurs entre parenthèses s’appliquent aux roulements d’une classe de précision égale ou supérieure à 5.

Tableau 8.1 Précision des roulements à aiguilles à bague extérieure estampée (1)

Tolérances dimensionnelles pour le diamètre du cercle inscrit des rouleaux (types HK et BK) Unité : mm

Tableau 8.2 Précision des roulements à aiguilles à bague extérieure estampée (2)

Tolérances dimensionnelles pour le diamètre du cercle intérieur des rouleaux (type HMK) Unité : mm

Roulements à aiguilles à rouleaux à boulon et roulements à aiguilles à rouleaux à bague de retenue

Dans les roulements à aiguilles à rouleaux de type boulon, des boulons remplacent la bague intérieure, tandis que la bague extérieure roule le long de la piste. Ils peuvent être utilisés dans des applications telles que les galets excentriques et les galets de guidage. La bague extérieure est proposée avec des diamètres extérieurs cylindriques ou sphériques, et la structure interne se décline généralement en deux types : à rouleaux pleins et à cage.

Lors de l’installation des roulements à aiguilles à rouleaux à boulon, ne frappez pas directement la bague de retenue avec un marteau ou d’autres outils. Une bague de retenue cassée entraînera une mauvaise rotation (fig. 5). En outre, le trou d’huile situé sur la surface de la piste du boulon (marqué « BOX » sur la bague de retenue du boulon) doit être positionné dans la zone non porteuse (côté non soumis à la charge) (fig. 6). Fixez les boulons et serrez les écrous. Un couple de serrage excessif peut entraîner la rupture de la partie filetée.

Les roulements à aiguilles à bague de retenue sont des roulements dans lesquels la bague extérieure roule sur le rouleau. À l’instar des roulements à aiguilles à boulon, le diamètre extérieur de la bague extérieure est proposé en versions cylindrique ou sphérique, et ils se déclinent en versions à complément complet et à cage. Ils peuvent être utilisés dans des rouleaux excentriques, des rouleaux de guidage, des rouleaux à bascule, des rouleaux à came, des rouleaux de pression, entre autres.

Lors de l’installation des roulements à aiguilles à bague d’arrêt, le trou d’huile de la bague intérieure doit être positionné dans la zone non soumise à la charge, car une installation du côté de la zone de charge réduit la durée de vie du roulement.

Le jeu radial interne des roulements à aiguilles à rouleaux boulonnés et des roulements à aiguilles à rouleaux à bague de retenue est indiqué au tableau 12. La précision dimensionnelle et les ajustements recommandés pour les roulements à aiguilles à rouleaux boulonnés sont présentés aux tableaux 13 et 14, tandis que les ajustements recommandés pour les roulements à aiguilles à rouleaux à bague de retenue figurent au tableau 15.

Tableau 12 Jeu radial interne des roulements à aiguilles à boulon et des roulements à aiguilles à cage

Unité : μm

Tableau 13 : Précision dimensionnelle des roulements à aiguilles à rouleaux de type boulon.

Unité : μm

Tableau 14 : Jeux recommandés pour les roulements à aiguilles à rouleaux boulonnés

Remarque : Sous l’effet de charges d’impact, il convient d’être particulièrement vigilant lors du montage afin d’éviter la formation d’un jeu.

Tableau 15 : Jeux recommandés pour les roulements à aiguilles à bague de retenue

La charge radiale statique maximale admissible sur la surface de contact entre le rail et le rouleau est appelée capacité de charge du rouleau, et sa valeur varie en fonction de la dureté du rouleau. Les capacités de charge indiquées dans les tableaux de dimensions sont des valeurs calculées pour une dureté HRC 40. Les capacités de charge à différents…

Les niveaux de dureté peuvent être obtenus en multipliant la capacité de charge des rouleaux indiquée dans les tableaux de dimensions par le facteur de correction G figurant au tableau 16. Toutefois, si la capacité de charge des rouleaux calculée dépasse la charge statique admissible de base du roulement Cor, cette capacité de charge est alors considérée égale à la charge statique admissible de base du roulement Cor.

Tableau 1.6 Coefficient de correction G

Les roulements à aiguilles à rouleaux de type boulon et les roulements à aiguilles à rouleaux à bague de retenue sont généralement montés en configuration cantilever. En fonctionnement continu, cela peut entraîner un relâchement du montage, provoquant une charge déséquilibrée sur le roulement (charge unilatérale). Afin d’assurer un fonctionnement stable de l’équipement, il convient d’accorder une attention particulière au phénomène de desserrage du montage.

En outre, une lubrification est nécessaire entre la surface du diamètre extérieur de la bague extérieure et les rouleaux. Même lorsqu’elle est correctement lubrifiée, une défaillance prématurée du roulement et des rouleaux peut survenir si un glissement se produit entre la surface du diamètre extérieur de la bague extérieure et les rouleaux, en raison de variations brusques de la charge radiale ou de la vitesse de rotation pendant le fonctionnement.

Pour plus de détails, veuillez consulter le catalogue spécifique « Roulements à aiguilles (N° de catalogue 2300/C) ».