Roues industrielles 101 : Choisir le bon système de rail pour votre installation

Ce qu'il faut savoir pour votre système de rail et de roues industrielles

Les roues en acier industriel sont utilisées dans la fabrication, l'exploitation minière et le stockage pour faire circuler des chariots et d'autres équipements sur des rails. La production sur rails est ordonnée et prévisible. Les systèmes de rails permettent également d'économiser de l'énergie et de la maintenance par rapport aux véhicules sur roues. Avant de commander des roues, prenez le temps d'évaluer les besoins spécifiques de votre application.

À quoi ces roues vont-elles servir ?

Bien que les roues métalliques puissent sembler similaires, les roues à bas régime (low RPM) utilisées dans les applications industrielles ne sont pas les mêmes que les roues à haute capacité et haute vélocité employées par les trains, métros et tramways.

Les matériaux, procédés de fabrication, dimensions, profils de travail, charges de travail admissibles, ainsi que les bagues ou roulements utilisés dans les applications à haute vélocité diffèrent considérablement de ceux nécessaires pour les applications à bas régime. Un train en mouvement rapide doit gérer le freinage, les virages, la redistribution de charge et le transfert efficace de la puissance aux roues.

Les roues industrielles de Reliance Foundry sont conçues pour des vitesses de 5 km/h (3 mph) et inférieures.

Quel métal pour les roues industrielles ?

Différents alliages sont utilisés pour les roues à haute vitesse versus basse vitesse.

Tout équipement transportant des personnes suit généralement les normes des roues de train à haute vitesse, même à vitesse réduite, pour des raisons de sécurité. La norme ASTM A551 spécifie les alliages d'acier au carbone pour ces usages. Ces aciers doivent être traités thermiquement pour résister à la haute vélocité, aux régimes élevés, aux charges lourdes et aux freinages sévères. Dans certains cas, les aciers au carbone AISI 1060 ou 1070 sont spécifiés.

Les applications à basse vitesse n'exigent pas la même composition ni le même traitement thermique pour offrir une performance solide. Les roues industrielles en acier au carbone moulé pour basse vitesse doivent être robustes, conçues pour supporter la charge de travail assignée, mais n'ont pas besoin de la même tolérance au freinage ou à la friction. Nous utilisons généralement l'acier moulé ASTM A915, grade SC1040, et l'acier forgé ou usiné ASTM A29 grade 1045.

En savoir plus : Acier vs Fonte pour roues industrielles

Roues à simple ou double gorge ?

Les roues à simple gorge possèdent un rebord qui embrasse le rail d'un seul côté. Les roues à double gorge ont des rebords des deux côtés.

Les roues à simple gorge sont maintenues sur des rails précisément espacés grâce à leur essieu, qui positionne les gorges à la distance adéquate. Elles sont plus courantes sur les trains et rails à grande vitesse car ce sont les gorges simples qui permettent les aiguillages et cœurs de pointe — dispositifs permettant le passage d'une voie à l'autre — alors que les roues à double gorge sont idéales pour un parcours sur une seule voie. Les roues à double gorge offrent toutefois une sécurité accrue : en présence de débris ou de légers décalages du rail, elles limitent les risques de déraillement.

En savoir plus : Roues à simple et double gorge

Quelle est la charge de travail admissible (SWL) ?

Les roues industrielles sont assorties d'une charge de travail admissible (SWL), calculée selon leur matériau, dimensions et structure. Cette charge est établie pour des applications dynamiques, en mouvement.

Pour déterminer la charge admissible par roue, additionnez le poids du chariot et celui de la charge, puis multipliez par un coefficient de sécurité, souvent de 25 % :

Charge de travail totale = (Poids chariot + Poids charge) × 1,25

Consultez l'ingénieur de votre application pour valider ce coefficient.

Chaque roue doit avoir une SWL supérieure ou égale à la charge de travail totale divisée par le nombre de roues du chariot :

SWL par roue = Charge de travail totale / Nombre de roues

En savoir plus : Comment évaluer les charges de travail admissibles pour les roues

Quelle taille de roue industrielle choisir ?

Tout choix implique un compromis entre fonction et coût. Des roues plus grandes signifient moins de tours par minute, donc plus de distance parcourue par rotation : comme machine simple, une roue de chariot en acier plus grande offre un avantage mécanique. Cependant, une roue plus grande exige un couple supérieur, donc plus de puissance moteur.

La plupart des chariots industriels utilisent donc la plus petite roue possible. Des roues plus grandes peuvent être nécessaires si le châssis doit être assez haut pour franchir des débris ou objets sur le rail.

En savoir plus : La roue : une machine simple complexe

Quel profil de bande de roulement pour ma roue métallique ?

Les roues de chariot en acier peuvent avoir différents profils sur leur bande de roulement.

La surface de travail assure le maintien sur le rail, un passage efficace en courbe et la réduction de la friction. Sur rails courbes, un profil conique permet au train de négocier les virages. Un essieu rigide maintient les deux roues à distance fixe et au même régime, mais le cône fait en sorte qu'une roue parcourt plus de distance que l'autre, permettant le mouvement sur une trajectoire courbe.

La plupart des roues industrielles à double gorge ne gèrent pas de grandes courbes. Elles n'ont généralement pas de profil conique, mais plat ou en V, selon l'application. Pour une roue à double gorge, il est crucial de choisir une bande de roulement compatible avec la taille du rail. La double gorge doit pouvoir absorber les petits décalages du rail et les débris.

Quel alésage (diamètre intérieur) pour le moyeu de la roue ?

L'alésage d'une roue est le trou central où s'insère l'essieu.

Le diamètre intérieur de l'alésage correspond à l'ajustement de l'essieu. Consultez votre ingénieur pour la taille d'alésage appropriée : la tolérance est importante et varie selon l'usage. Ce qui convient dans un four chaud peut ne pas convenir dans un congélateur.

Ai-je besoin d'une bague (bushing) ?

Les bagues sont des manchons qui s'insèrent dans l'alésage de la roue et réduisent la friction dans le système roue-essieu. Remplaçables, elles préviennent l'usure de la roue et peuvent prolonger sa durée de vie. Parfois, elles sont présentes uniquement pour leur effet mécanique.

Les bagues fonctionnent différemment des roulements, l'autre montage courant pour l'alésage : une bague travaille par glissement de l'essieu sur sa surface, tandis qu'un roulement utilise de petits cylindres ou sphères rotatifs pour réduire la friction.

Lors du choix d'une bague, le diamètre intérieur (DI), le diamètre extérieur (DE) et la tolérance sont des détails d'ingénierie critiques. Le DE de la bague doit s'ajuster précisément dans l'alésage de la roue. Le DI définit le diamètre du trou central de la bague. La tolérance indique la précision requise pour ces mesures selon les exigences de l'application. Les systèmes mécaniques varient largement selon l'environnement et la charge ; ces spécifications doivent être précises lors de la commande.

Les bagues peuvent être préinstallées avant expédition ou livrées séparément pour installation sur site par les ingénieurs.

En savoir plus : Roulements ou bagues pour vos roues ?

Bagues en bronze vs nylon : laquelle choisir ?

De nombreux types de bagues sont disponibles. Pour les roues industrielles, les bagues en bronze (fritté ou moulé) et en nylon sont les plus courantes.

Les bagues en nylon sont économiques, à faible friction, et résistent bien au glissement sous charge. Elles peuvent contenir un lubrifiant intégré (ex. bagues Nyloil). Les bagues en bronze, surtout le bronze moulé, servent pour les charges très lourdes. Le bronze fritté, généralement imprégné d'huile, offre un compromis entre les deux.

Un lubrifiant est-il nécessaire ?

Certaines bagues fonctionnent sans lubrifiant. Le bronze est souvent choisi car il résiste au grippage — la tendance de métaux en contact glissant à s'abraser mutuellement, créant des dépôts de matière.

Certaines bagues (Nyloil, bronze fritté) intègrent un lubrifiant qui se libère à l'usure.

Pour d'autres applications, de l'huile est requise pour un fonctionnement fluide. Il faut alors une roue dotée d'un « zerk » ou « nipple » : un petit orifice dans l'alésage permettant l'injection d'huile. Certaines bagues intègrent un zerk et un canal de graisse, mais souvent ces roues s'utilisent sans bague.

Les roues de rail industrielles sont une excellente solution pour de nombreuses applications de stockage et de fabrication. Nos solutions de roues à bas régime sont disponibles en stock et sur mesure. Connaître les besoins de votre application est essentiel pour la sécurité et l'efficacité de votre usine : consultez un ingénieur pour commander exactement ce qu'il vous faut !