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roulements de matériel roulant ferroviaire

Les roulements de matériel roulant ferroviaire désignent les roulements utilisés dans les locomotives et le matériel roulant. Sur une locomotive, on trouve notamment les roulements de boîte d'essieu, de moteur de traction, de transmission, de groupe motopropulseur et de système de refroidissement. Sur un véhicule, il s'agit principalement de roulements de boîte d'essieu ; les boîtes d'essieu des voitures particulières utilisent majoritairement des roulements à rouleaux cylindriques courts, tandis que celles des wagons de marchandises utilisent principalement des roulements à rouleaux coniques. La variété, la structure et les performances des roulements de véhicules sont globalement similaires à celles des roulements de boîte d'essieu des locomotives.

 

1.Roulement de boîte d'essieu

 

La roue de la locomotive est reliée au châssis par la boîte d'essieu, les ressorts et le bogie. Le palier de la boîte d'essieu supporte directement le poids de la locomotive et les impacts radiaux et axiaux du rail sur la roue. Il transmet également la force de traction et les charges supplémentaires qu'elle génère. Par conséquent, le palier de la boîte d'essieu doit présenter une capacité de charge élevée, résister aux chocs et aux vibrations, et offrir une longue durée de vie, une sécurité et une fiabilité optimales, tout en étant compact et de haute qualité. Il doit également être facile à inspecter et à entretenir. C'est pourquoi les roulements de locomotives utilisent souvent des séries non standard et répondent à des spécifications techniques particulières. Les roulements couramment utilisés se répartissent en trois catégories.

 

(1)Roulements à rouleaux cylindriquesLa plupart des essieux des locomotives diesel et électriques utilisentroulements à rouleaux cylindriquesIl existe deux types principaux.

 

1)Quatre rangées de roulements à rouleaux cylindriques

 

En Chine, les premiers roulements de boîte d'essieu utilisés dans les locomotives sont des roulements à rouleaux cylindriques à quatre rangées de type 972832, et le plus répandu. Ce roulement présente une capacité de charge élevée et une longue durée de vie, avec une charge dynamique nominale de 1 445 kN. Ne supportant que les charges radiales et non axiales, il est nécessaire de prévoir un dispositif de résistance aux efforts axiaux dans la boîte d'essieu.

 

2) roulements à rouleaux cylindriques à double rangée

 

Les boîtes d'essieu des locomotives chinoises Dongfanghong 2, 3, 5, 21 et Beijing utilisent toutes des roulements à rouleaux cylindriques à double rangée 982832T, qui supportent les forces radiales, et des roulements à billes à contact oblique 146132T supportent les charges axiales.

 

(2)Roulements à rouleaux sphériques

 

L'avantage des roulements à rouleaux sphériques réside dans l'absence de dispositif de compensation d'inclinaison entre la boîte d'essieu et le châssis du bogie. Le roulement de boîte d'essieu de la locomotive diesel ND2 est un roulement à rouleaux sphériques de type C. Son modèle est comparable au roulement chinois 3G4053736KT. Les rouleaux de ce type de roulement sont symétriques, la bague intérieure est dépourvue de flasque extérieure, la flasque intermédiaire est amovible, le rouleau est en contact direct avec la bague extérieure, la longueur utile du rouleau est plus importante et la durée de vie est légèrement supérieure à celle d'un roulement à rouleaux sphériques asymétrique de mêmes dimensions extérieures.

 

(3)Roulements à rouleaux coniques

 

Le type de roulement utilisé dans la boîte d'essieu de la locomotive est un roulement à rouleaux coniques à deux rangées. La locomotive diesel ND5 est équipée d'un roulement de type AP. Ce type de roulement, de dimension 1 pouce, est couramment utilisé dans les catégories B, C, D, E, F, G et autres, pour différents types d'essieux.

 

2.palier du moteur de traction

 

(1) Palier d'induit du moteur de traction

 

Le moteur de traction est l'équipement principal du système de transmission des locomotives électriques et des locomotives diesel à entraînement électrique, et le palier d'induit est l'un de ses principaux composants.

 

1)Roulements pour transmission unilatérale

 

L'induit est généralement supporté par deux points d'appui. L'extrémité de sortie de la roue dentée sert de support mobile, tandis que l'extrémité côté collecteur est un support de positionnement. Le palier de sortie, situé près de la roue dentée la plus sollicitée, est le palier principal de l'induit. Afin de réduire la charge, on utilise généralement un roulement à rouleaux cylindriques de type NU sans collerette. Côté collecteur, on utilise généralement un roulement à rouleaux cylindriques de type NUP à simple collerette, muni d'une bague de retenue plate sur la bague intérieure. Il existe également des roulements à rouleaux cylindriques à simple collerette, avec une collerette intérieure et une bague de retenue conique côté collecteur.

 

2) Roulements pour transmission à double face

 

Lorsque la puissance du moteur est élevée, si la transmission est unilatérale, la charge sur les roulements côté engrenage devient excessive. Il est alors difficile de sélectionner des roulements dont la charge dynamique nominale et la vitesse limite soient compatibles. Dans ce cas, une transmission bilatérale peut être envisagée, sous réserve des contraintes de conception du moteur. L'avantage de la transmission bilatérale réside dans l'utilisation d'engrenages cylindriques hélicoïdaux. Ainsi, les angles d'hélice des deux engrenages sont égaux et leur sens de rotation est opposé, ce qui permet d'obtenir une transmission relativement stable sans générer de charge axiale. Le roulement adapté est le roulement à rouleaux cylindriques de type NU sans collerette sur la bague intérieure. Si l'on utilise un engrenage cylindrique droit pour la transmission bilatérale, il convient de choisir un roulement capable de supporter une certaine force axiale ; le roulement à rouleaux cylindriques de type NJ, avec une collerette sur la bague intérieure, est généralement utilisé.

 

(2)palier d'arbre de moteur de traction

 

Les moteurs de traction montés sur l'essieu sont généralement supportés sur le bogie par une tige de réglage d'un côté, et sur l'essieu de l'autre côté par un palier d'arbre.Roulements à rouleaux cylindriques, roulements à rouleaux sphériquesetroulements à rouleaux coniquesont été utilisés.

 

Roulement à rouleaux cylindriquesLes roulements à rouleaux coniques sont adaptés aux locomotives à grande vitesse. Leurs intervalles de graissage sont longs et leur installation et maintenance sont relativement simples, notamment grâce à l'utilisation d'un carter monobloc, un avantage qui se manifeste pleinement. La rigidité d'installation des roulements à rouleaux coniques est bonne, ce qui contribue à assurer la précision d'engrènement des engrenages. Cependant, leur montage, leur démontage et le réglage du jeu axial sont difficiles. L'installation de deux jeux de roulements à rouleaux sphériques, en particulier leur démontage, est plus complexe que celle des roulements à rouleaux coniques, mais ils permettent de compenser la flexion de l'arbre. Le palier d'arbre du moteur de traction des locomotives électriques chinoises utilise un roulement à rouleaux sphériques, modèle 3G3053148T.

 

(3)paliers du générateur de traction

 

Le corps d'un générateur de traction diesel moderne à entraînement électrique est généralement installé sur la face d'extrémité du moteur diesel, côté sortie. Quelle que soit la méthode d'installation, l'entrée de l'induit est rarement munie de paliers ; l'induit est généralement supporté par le vilebrequin ou l'arbre de sortie du moteur diesel au moyen d'un accouplement élastique, ce qui permet de réduire l'encombrement du générateur.

 

L'extrémité extérieure de l'arbre d'induit peut généralement être utilisée avecroulements à rouleaux cylindriqueset parfois, pour faciliter l'alignement avec le moteur diesel lors de l'installation, des roulements à rouleaux sphériques peuvent également être utilisés.

 

3. Paliers du système de transmission hydraulique des locomotives diesel

 

Le système de transmission hydraulique d'une locomotive diesel comprend généralement trois parties : la boîte de vitesses hydraulique, l'arbre de transmission à cardan et le réducteur d'essieu. Les locomotives de manœuvre comportent parfois également un réducteur de service, équipé d'un nombre important de roulements.

 

(1) Palier de boîte de vitesses hydraulique

 

Le mode de fonctionnement de la boîte de transmission hydraulique consiste à convertir la puissance du moteur diesel en puissance motrice grâce au convertisseur de couple hydraulique lors de la traction du train. Lors du freinage, le frein hydraulique absorbe l'énergie cinétique des roues de la locomotive. La boîte de vitesses hydraulique comprend plusieurs arbres, chacun supporté par des roulements.　　

 

(2) Roulement de boîte de vitesses intermédiaire

 

Les principaux composants de la boîte de vitesses intermédiaire sont l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie, chacun comportant deux engrenages. L'un des engrenages est un engrenage de changement de vitesse. L'arbre et son engrenage sont dotés d'un mécanisme d'embrayage, permettant ainsi d'engager l'un des engrenages et de transmettre la puissance ; l'autre engrenage est alors au ralenti. L'engrenage de changement de vitesse et l'embrayage sont généralement placés sur l'arbre d'entrée, car le couple d'entrée y est faible, ce qui permet de réduire la taille de la cannelure d'embrayage et celle du roulement.

 

(3) Roulement de boîte de vitesses d'essieu

 

4. Palier de vilebrequin de moteur diesel

 

Les principaux avantages des paliers de vilebrequin à roulement pour moteurs diesel, limités aux moteurs diesel à grande vitesse, sont les suivants : faibles pertes par frottement, rendement mécanique élevé, fonctionnement fiable et longue durée de vie ; lubrification aisée, radiateur d’huile de petite taille, etc. Comparés aux paliers lisses, leurs principaux inconvénients sont : prix élevé, coût important, exigences techniques élevées pour l’assemblage des paliers et du vilebrequin, maintenance et remplacement complexes, et niveau sonore élevé.

 

Pour les vilebrequins de petits moteurs diesel monocylindres et bicylindres, on utilise généralement des roulements de classe 0 ; pour les vilebrequins de moteurs diesel à grande vitesse et à forte puissance, en raison de leurs charges importantes, seuls des roulements à rouleaux cylindriques sont généralement utilisés.