Timken - Roulements à rouleaux cylindriques

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INGÉNIERIE

GÉNÉRATION ET DISSIPATION DE CHALEUR

GÉNÉRATION ET DISSIPATION

DE CHALEUR

La température de fonctionnement du roulement dépend d’un

certain nombre de facteurs, parmi lesquels la génération de

chaleur par toutes les sources mises à contribution, le gradient

de température entre les sources et la capacité du système

à dissiper la chaleur. Les sources de chaleur incluent des

éléments tels que les roulements, les joints, les engrenages, les

embrayages et l’alimentation en huile. La dissipation de chaleur

est affectée par de nombreux facteurs qui sont, entre autres,

les matériaux et la conception de l’arbre et du logement, la

circulation des lubrifiants et les conditions environnementales

extérieures. Ces facteurs, ainsi que d’autres, sont abordés dans

les sections suivantes.

GÉNÉRATION DE CHALEUR

Dans des conditions normales de fonctionnement, le couple et la

chaleur générée par le roulement dépendent en grande partie des

pertes élastohydrodynamiques aux contacts entre les rouleaux

et la bague.

La génération de chaleur est le produit du couple du roulement et

de la vitesse. L’équation suivante permet de calculer la chaleur

générée.

Q gen = k 4 n M

Si le roulement est conique, le couple peut être calculé à l’aide

de l’équation suivante.

Où :

M = k 1 G 1 (nμ) 0.62 (P eq ) 0.3

k 1

k 4

= constante du couple des roulements

= 2,56 x 10 -6 pour M en N-m

= 3,54 x 10 -5 pour M en lbf-po.

= 0,105 pour Q gen en W lorsque M en N-m

= 6,73 x 10 -4 pour Q gen en Btu/min lorsque M en lbf-po

Si le roulement n’est pas conique, les calculs de couples sont

indiqués dans les sections suivantes.

DISSIPATION DE CHALEUR

Le problème de la détermination de la circulation de chaleur

provoquée par un roulement au sein d’une application spécifique

est assez complexe. En général, on peut affirmer que, parmi les

facteurs qui agissent sur la dissipation de chaleur, on trouve :

1. Le gradient de température du roulement vers le logement.

Il est affecté par la taille du logement et par les éventuels

refroidissements externes tels que les ventilateurs, le

refroidissement par eau, ou l’effet ventilateur provoqué par les

composants en rotation.

2. Le gradient de température du roulement vers l’arbre. Les

autres sources de chaleur, telles que les engrenages et les

roulements supplémentaires, ainsi que leur proximité par rapport

au roulement étudié, influenceront la température de l’arbre.

3. La chaleur évacuée par un système de circulation d’huile.

Le degré de contrôle des gradients cités dans les paragraphes 1

et 2 varie en fonction de l’application. Les modes de dissipation de

chaleur comprennent la conduction dans le système, la convection

le long des surfaces intérieures et extérieures du système, ainsi

que l’échange par radiation avec les structures voisines. Dans de

nombreuses applications, la dissipation générale de chaleur peut

être divisée en deux catégories – la chaleur extraite par la circulation

d’huile et celle extraite dans la structure.

Dissipation de chaleur par circulation d’huile

Il est plus facile de contrôler le volume de chaleur extraite par

le lubrifiant. Dans un système de lubrification par barbotage,

des bobines de refroidissement peuvent servir à contrôler la

température de l’huile mélangée.

Le volume de chaleur extraite par le lubrifiant dans un système à

circulation d’huile peut être calculé approximativement à l’aide

des équations suivantes.

Où :

Q huile = k 6 C p f ( o - i )

k 6

= 1,67 x 10 -5 pour Q huile en W

= 1,67 x 10 -2 pour Q huile en Btu/min

Si le lubrifiant en circulation est une huile de pétrole, la chaleur

extraite est calculée approximativement par l’équation suivante :

Q huile = k 5 f ( o - i )

Les facteurs suivants s’appliquent aux équations de génération

et dissipation de chaleur de cette page.

Où :

k 5 = 28 pour Q huile en W quand f en L/min et en °C

= 0,42 pour Q huile en Btu/min quand f en U.S. pt/min

et en °F

CATALOGUE ROULEMENTS À ROULEAUX CYLINDRIQUES TIMKEN 37

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