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RÉSUMÉ
Les différents types de roulements sont présentés : roulements à billes, butées à billes, roulements à rouleaux, butées à rouleaux, paliers intégrés. Leur codification, leurs propriétés et leurs variantes particulières sont présentés. Les règles de l'art concernant le montage, les jeux, les précharges, les ajustements et les réglages sont ensuite expliquées. On aborde ensuite les aspects lubrification, entretien et protection des roulements, aspects parfois négligés mais qui conditionnent fortement leur durée de vie opérationnelle.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel MORET : Ingénieur de l'École centrale lyonnaise - Master of science in mechanical engineering - Ingénieur d'applications à la société SNR Roulements
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Pascal GUAY : Ingénieur de l'Institut national des sciences appliquées de Lyon - Docteur ès sciences - Expert en tribologie chez EADS Astrium Satellites
INTRODUCTION
Le roulement assure à lui seul plusieurs fonctions principales : il permet une rotation rapide avec un minimum de frottement, en supportant des charges radiales ou axiales importantes, et assure aussi le positionnement précis de l'arbre, avec une capacité plus ou moins grande à reprendre les défauts d'alignement, selon le type de roulement utilisé. Pour répondre à toutes ces exigences, il existe plusieurs types de roulements, chaque type offrant plusieurs variantes (avec flasques, avec billes céramique, sans cage…).
Le roulement à billes offre un faible frottement grâce au contact ponctuel mais en revanche sa capacité de charge est limitée. Le roulement à rouleaux offre une forte capacité de charge grâce au contact linéaire mais son frottement est plus élevé. Le rouleau peut être de forme cylindrique, conique ou sphérique. Parmi ces trois formes, seul le rouleau conique peut être préchargé pour supprimer le jeu. Le roulement à rotule sur rouleaux utilise des rouleaux sphériques et offre à la fois une grande capacité de charge, une grande durée de vie et une capacité de rotulage dans un faible encombrement. C'est le type de roulement le plus élaboré et le plus onéreux.
Face à cette diversité, il n'est pas évident de choisir le bon roulement pour une application donnée, et de sélectionner ensuite le montage et les jeux les mieux adaptés aux conditions de fonctionnement du roulement (vitesse, température, propreté, vibrations…).
Cet article présente les différents types de roulements (sauf le roulement à aiguilles qui fait l'objet d'un article séparé), en détaillant leurs spécificités ainsi que les variantes de chaque type. Il expose ensuite les règles de conception et de montage, dont le calcul des jeux qui est un sujet difficile mais indispensable pour réaliser une conception saine.
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5. Montage avec précharge
Pour les applications particulières qui nécessitent, principalement pour des impératifs de précision de guidage, que le montage fonctionne sans jeu, on monte les roulements avec une précharge.
On rencontre systématiquement des montages préchargés dans les ponts de véhicules (pour assurer le meilleur rendement à l'engrènement des renvois à pignons coniques – figure 32), dans les broches de machines-outils (pour assurer la précision d'usinage – figure 16 b ), dans les roues avant motrices des voitures (pour mieux maîtriser les efforts transmis dans le frein à disques).
Il est impossible de précharger un seul roulement. Il faut associer au minimum deux roulements en opposition pour installer une précharge. L'association de roulements préchargés se dénomme appariement.
La précharge signifie suppression du jeu, ce qui n'est possible que s'il se forme un angle de contact oblique. C'est pourquoi on ne peut précharger que 3 types de roulements : les roulements à billes à contact oblique, les roulements à billes à contact radial (roulements rigides), et les roulements à rouleaux coniques.
Il existe trois types de précharge : la précharge par réglage, la précharge rigide et la précharge élastique.
5.1 Précharge rigide
Autre appellation : précharge fixe
La précharge rigide se réalise en pressant axialement les deux bagues internes de deux roulements montés dos-à-dos (ou les deux bagues externes de roulements montés face-à-face) afin de supprimer le jeu (figure 30). On installe donc un effort axial interne de compression lors du montage, effort qui restera en place après le montage.
Lors du montage, on met d'abord en contact axial les bagues pour supprimer le jeu. À ce moment, il se forme un angle de contact, mais il subsiste un écart e entre les deux bagues internes, écart défini par le fabricant pour obtenir la précharge finale désirée. Lors du serrage de l'écrou, les bagues internes viennent en contact, et la précharge se met en place par déformation élastique des billes et des pistes. Le jeu est supprimé, mais en contrepartie, l'appariement présente un couple de frottement...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SNR (Société Nouvelle du Roulement) - Le roulement de roue dans l'automobile. - Dossier technique SNR, no 021.
-
(2) - SNR (Société Nouvelle du Roulement) - Causes de détérioration prématurée des roulements. - Dossier technique SNR, no 010.
-
(3) - SKF (Svenska Kullager Fabriken – Fabrique suédoise de roulements à billes) - Catalogue général SKF. -
-
(4) - SNR (Société Nouvelle du Roulement) - Catalogue général Industrie SNR. - 692 p. Disponible en téléchargement sur le site http://www.ntn-snr.com/industry/fr/fr-fr/index.cfm?page= /industry/home/supports_vente
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
SNR : NTN-SNR Technique du roulement http://www.ntn-snr.com/group/fr/fr-fr/index.cfm?page=/group/home/technique_roulement [page consultée le 30 septembre 2012]
SKF : SKF Documentation http://www.skf.com/portal/skf_fr/home/documentation?contentId=055956〈=fr [page consultée le 30 septembre 2012]
UTBM : UTBM (Université de Technologie de Belfort-Montbéliard) Histoire de roulements https://www.utbm.fr [page consultée le 30 septembre 2012]
Fab : Roulements à billes – Comment c'est fait ? – Vidéo Dailymotion http://www.dailymotion.com/video/x5apy_roulements-a-billes-comment-c-est-f_tech# [page consultée le 11 décembre 2012]
Cette vidéo de 4 minutes montre comment sont fabriqués les roulements et les billes
Roller : Le point sur les roulements à billes de roller : description, anatomie https://www.rollerenligne.com/materiel-roller/point-complet-roulements-de-roller/
Informations techniques qui intéresseront les pratiquants de roller
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