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Matériaux employés (cliquez)

Type de roulement

Principaux types de roulements

Principaux types de roulements

Roulement à aiguilles

Butée à billes

Étude d’un montage

Fixation latérale

Montage particulier

MISE EN SITUATION

On appelle roulement un ensemble de pièces inséré entre deux organes mobiles l’un par rapport à l’autre et destiné à remplacer un glissement par un roulement.

Analyse fonctionnelle

Pièce à mettre

en rotation

Roulement

rotation Pièce mise

en rotation

Analyse matérielle

La puissance absorbée par la résistance au roulement est beaucoup plus faible que la puissance absorbée par la résistance au glissement

Moto-réducteur

à vitesse variableRoulement

L’acier au chrome à haute teneur en carbone est l’acier le plus généralement utilisé. Sa nuance la plus courante est l’acier 100 Cr6 (1% de carbone et 1,5 % de chrome ) dégazé sous vide, qui présente de nombreux avantages : propreté et endurance, aptitude à la trempe . On emploie aussi les aciers de cémentation ( 20 NCD2 ) ou bien les aciers dits «  rapides «  (80 DCV 40 )

MATERIAUX EMPLOYÉS

Pour bagues et éléments roulants

BAGUE EXTÉRIEUREBAGUE INTÉRIEURE

Cages en tôle emboutie, rivetée, soudée, agrafée : en acier doux, laiton.

Cages usinées : résine phénolique, alliages cuivreux, alliages d’aluminium.

Cages moulées : la matière la plus employée actuellement est le polyamide 6/6 chargé de fibre

de verre.

Pour cages

MATERIAUX EMPLOYÉS

CAGE

ÉLÉMENTS ROULANTS

BAGUE EXTÉRIEURE

Différentes cages

Cage rivetée

Ou soudée

Cage agrafée

Cage usinée

Cage moulée

(matière synthétique)

Cage moulée fermée (matières synthétique)

Un roulement est défini par deux caractéristiques essentielles : Le type et les dimensions.

CARACTÉRISTIQUES

LE TYPE DE ROULEMENT

Le type de roulement adopté dans un montage est fonction de ses aptitudes prédominantes aux :

Charges radiales : les roulements à billes à contact radial,les roulements à rouleaux cylindriques et à aiguilles.

Charge axiale : les butées à billes ou à rouleaux sphériques.

Charges combinées: (axiale + radiale) les roulements à billes à contact oblique et les roulements à rouleaux coniques.

Débattement angulaire : (axiale + radiale) les roulements à rotules sur billes ou les roulements à rouleaux sphériques.

CHARGES SUR LE ROULEMENT

Un roulement, dans le cadre de son travail peut subir des efforts (ou charges) axiaux (dans le sens de son axe)

Charges axiales

Charges axiales

CHARGES SUR LE ROULEMENT

Ou radiaux (dans le sens perpendiculaire à son axe)

Charges radiales

Charges radiales

Charges radiales

Charges radiales

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à une rangée

de billes, à contact radial.Représentation normale

Ces roulements supportent des charges radiales et axiales relativement importantes.

Ils exigent une bonne coaxialité des portées de l’arbre d’une part et des alésages d’autre part.

Représentation

conventionnelle

Bague intérieure

Bague extérieure

Roulement à une rangée de billes à contact radial.

Bague intérieure

Bague extérieure

Roulement à deux rangées de billes à contact radial.

Ces roulements supportent des charges radiales et axiales supérieures aux roulements à une rangée de billes

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à une rangée

de billes, à contact oblique.Représentation normale

Ces roulements supportent des charges axiales relativement élevées dans un seul sens ou des charges axiales et radiales combinées.

Ils demandent une bonne coaxialité des portées de l’arbre d’une part et des alésages des logements d’autre part. Ils conviennent pour de grandes fréquences de rotation.

Représentation

conventionnelle

Bague intérieure

Bague extérieure

Roulement à une rangée de billes à contact oblique

Bague intérieure

Bague extérieure

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à deux rangées

de billes, à contact oblique.Représentation normale

Ces roulements supportent des charges radiales assez importantes et des charges axiales alternées.

Ils demandent une très bonne coaxialité des portées de l’arbre d’une part et des alésages des logements d’autre part. Les fréquences de rotation admissibles sont plus faibles que celle des roulements à une rangée de billes.

Représentation

conventionnelle

Bague intérieure

Bague extérieure

Roulement à deux rangées de billes à contact oblique

Bague extérieure

Bagues intérieures

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à deux rangées de billes

à rotule dans la bague extérieure.Représentation normale

Ces roulements supportent des charges radiales moyennes et des charges axiales faibles.

Ils conviennent pour de grandes fréquences de rotation.

Ils autorisent un léger déversement de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure.

Les roulements dont la désignation comporte le suffixe K ont un alésage conique. Ceci permet notamment leur montage sur une portée conique, sur manchon de serrage, sur manchon de démontage. On évite ainsi l’épaulement d’appui sur l’arbre.

Représentation

conventionnelle

Déversement admissible : 1,5° à 3°

Bague intérieure

Bague extérieure

Roulement à deux rangées de billes

à rotule dans la bague extérieureBague extérieure

Bague intérieure

Roulements à alésage conique à deux rangées

de billes à rotule dans la bague extérieure.

Montage sur manchon de serrage .

Ensemble des éléments pour montage sur manchon de serrage .

Rondelle frein

Symbole HM

Manchon conique de serrage

Symbole HMB

Écrou à encoche

Symbole KM

Roulement à alésage conique

(Suffixe K)

Ensemble des éléments montés

Montage sur manchon de serrage .

Passage de l’arbre

Montage sur manchon de démontage.

Roulements à alésage conique à deux rangées

de rouleaux,à rotule dans la bague extérieure.

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à rouleaux cylindriques.Représentation normale

Ces roulements supportent des charges radiales très importantes mais aucune charge axiale (pour les types dont l’une des bagues ne comporte pas d’épaulements).

Ils conviennent pour de grandes fréquences de rotation.

Ils exigent une très bonne coaxialité des portées de l’arbre, d’une part, et des alésages des logements, d’autre part.

Représentation

conventionnelle

Bague extérieure à deux épaulements

Bague intérieure sans épaulement.

Bague intérieure

Bague extérieure

Roulement à rouleaux cylindrique

Bague extérieure à deux épaulements, bague intérieure sans épaulement.

Bague intérieure

Bague extérieure

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à rouleaux cylindriques.Représentation normale

Ces roulements comme les précédents résistent bien aux chocs.

Ils permettent un léger déplacement de l’arbre par rapport au logement.

Certains types comportent trois épaulements latéraux.Ils peuvent de ce fait supporter de légers efforts axiaux.

Ils sont éventuellement employés avec une bague d’épaulement séparée (symbole HJ).

Représentation

conventionnelle

Bague extérieure à deux épaulements

Bague intérieure à un épaulement.

Bague intérieure

Bague extérieure

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à rouleaux cylindriques.

Représentation normale

Autre variante de roulement à rouleaux cylindriques.

Ceci admettent un déversement admissible de 2’

Représentation

conventionnelle

Bague extérieure sans épaulement

Bague intérieure à deux épaulements.

Bague intérieure

Bague extérieure

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Les différentes variantes de roulements à rouleaux cylindriques.

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à deux rangées de rouleaux à rotule dans la bague extérieure.

Représentation normale

Ces roulements supportent des charges radiales très importantes et des charges radiales et axiales combinées.

Les fréquences de rotation admissibles sont plus faibles que celles des roulements à rotule sur deux rangées de billes.

Ils autorisent un léger déversement de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure.

Représentation

conventionnelle

Déversement admissible : 1,5° à 2,5°

Bague intérieure

Bague extérieure

Roulement à deux rangées de rouleaux à rotule dans la bague extérieure

Rouleaux

Bague extérieure

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à rouleaux coniques.Représentation normale

Ces roulements supportent des charges radiales et axiales très importantes.

Ne conviennent pas pour les grandes fréquences de rotation.

Demandent une bonne coaxialité des portées de l’arbre et aussi des alésages des logements.

Ces roulements sont habituellement utilisés par paire et montés en opposition. Ils permettent de régler le jeu de fonctionnement. La bague extérieure est séparable.

Représentation

conventionnelle

Déversement admissible : 2°

Bague intérieure

Bague extérieure

Roulement à rouleaux coniques

Bague intérieure

Bague extérieure

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à aiguilles.Représentation normale

Les roulements à aiguilles supportent des charges radiales importantes sous un encombrement relativement réduit. Comme pour les roulements à rouleaux cylindriques ils ne supportent aucune charge axiale.

Ils conviennent pour de grandes fréquences de rotation.

Ils exigent une très bonne coaxialité des portées de l’arbre et aussi des alésages des logements.

Représentation

conventionnelle

Avec bague lisse

Bague intérieure

Bague extérieure

Épaulements sur bague extérieure

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Roulements à aiguilles.Représentation normale

Ils résistent bien aux chocs.

Ils permettent un léger déplacement axial de l’arbre par rapport au logement.

La bague intérieure est séparable.

Ces roulements sont couramment utilisés : sans bague intérieure, sous forme de douilles à aiguilles, de cages à aiguilles,mais les surfaces de roulement doivent présenter une dureté et un état de surface suffisants (HRc = 57 Ra = 0,4 ).

Représentation

conventionnelle

Avec bague lisse

Bague intérieure

Bague extérieure

Épaulements sur bague intérieure

Douilles à aiguilles

ATTENTION ! ! Pour le montage de ces douilles aiguilles. En effet, la cage est en tôle non trempé, aucun choc ne peut être admis sur celle-ci. Le montage se fera par dilatation de la pièce qui reçoit la douille à aiguilles.

Gamme des roulements à aiguilles de la marque “ NADELLA“

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Butées à billes.Représentation normale

Les butées à billes ne supportent que des charges axiales, mais ces charges peuvent être très importantes. Les butées à simple effet ne supportent que des charges axiales dans un seul sens. Les butées à double effet sont conçues pour subir des charges axiales alternées.

L’action de la force centrifuge sur les billes limite leur emploi à de faibles fréquences de rotation.

Représentation

conventionnelle

Butées à billes à simple effet

PRINCIPAUX TYPES DE ROULEMENTS

Butées à billes.Représentation normale

Les butées à billes ne sont pas conçues pour guider un arbre en rotation. Ce guidage doit être assuré par d’autres types de roulements.

Représentation

conventionnelle

Butées à billes à double effet

Butées à billes

Butées à billes à simple effet

Butée à billes et butée à aiguilles dans le montage d’un coupleur

APPLICATION

Palier en deux parties

Le palier à roulements est un ensemble composé :

— D’un support logement, en fonte ou en tôle d’acier, en deux parties ou monobloc, étanche ou protégé, fixé sur le montage par des boulons.

— D’un roulement d’un type acceptant les défauts d’alignement et équipé d’un système de fixation rapide sur l’arbre.

Le palier évite au constructeur l’usinage d’un logement ainsi que celui de l’arbre.

LES ROULEMENTS COMBINÉS

Les roulements combinés “ Nadella“ peuvent supporter des charges radiales et axiales importantes.

Ils conviennent pour des grandes fréquences de rotation. L’arbre qui reçoit ce type de roulement doit subir un TTH , l’épaulement doit être rigide et perpendiculaire.

Les douilles à billes se composent essentiellement d’un manchon extérieur, de billes et de leur cage de guidage. Chaque cage constitue un circuit continu et indépendant comprenant un aller et retour des billes.Ces douilles remplacent avantageusement les bagues en bronze, elles n’admettent pas les mouvements de rotation, mais seulement les mouvements de translation.

DOUILLES À BILLES

VIS À BILLES

L’assemblage vis-écrou à billes permet de transformer un mouvement de rotation en mouvement linéaire et vice versa.

Pour assurer une circulation continue, les billes sont ramenées à leur point d’origine par un canal de transfert à l’intérieur de l’écrou. Les vis à billes s’imposent chaque fois qu’il est nécessaire d’améliorer le rendement; c’est le cas sur les systèmes d’axes à commande numérique.

ÉTUDE D’UN MONTAGE DE ROULEMENTS

Ajustements

Les ajustements nécessaires au montage correct d’un roulement sont obtenus en faisant varier les tolérances des portées et les alésages des roulements.

La bague tournante d’un roulement, par rapport à la direction de la charge doit être ajustée avec serrage.

En d’autre terme, lorsque l’arbre tourne (Ex : un moteur électrique) la bague intérieure du roulement sera montée avec du serrage sur celui-ci. En effet, le serrage est nécessaire pour éviter à la bague de tourner sur sa portée ou dans son logement. Ce phénomène est appelée “roulage“

La bague fixe d’un roulement, par rapport à la direction de la charge, doit être montée glissante.

Toujours en prenant exemple du moteur électrique, la bague extérieure sera montée avec un peu de jeu dans les alésages des flasques de celui-ci.

Les deux tableaux suivants donnent les tolérances pour les arbres et les alésages.

Tolérances pour les arbres

Conditions d’emploi Charge Tolérances Observations

Butée à billes Axiale j6

Bague intérieure fixe par rapport à la direction de la charge

Constante

Variable

g6

g6

La bague intérieure peut coulisser sur l’arbre

Bague intérieure tournante par rapport à la direction de la charge. Ou direction de la charge non définie.

Faible et

variable

Normale

Importante

Importante avec chocs

h5

J5 - j6

k5 - k6

m5 - m6

n6

p6

La bague intérieure est ajustée avec serrage sur l’arbre.

Tolérances pour les alésages

Conditions d’emploi Charge Tolérances Observations

Butée à billes Axiale H8

P7Bague extérieure tournante par rapport à la direction de la charge

Importante avec chocs

Normale ou importante

Faible et

variable

N7

M7

La bague extérieure ne peut pas coulisser dans l’alésage.

Importante ou normale

K7Direction de charge non définie

Bague extérieure fixe par rapport à la direction de la charge.

Importante avec chocs

Normale

J7

H7La bague extérieure peut coulisser dans l ’alésage.

Normale

(mécanique ordinaire)

H8

Fixation latérale

Afin d’éviter aux roulements d’une même ligne d’arbre une opposition mutuelle due aux tolérances de fabrication ou aux dilatations, un seul roulement appelé «  roulement fixe » assure la position axiale de l’arbre. Les autres roulements appelés «  roulements libres » prennent d’eux-mêmes leur place.

Conséquences :

— Le roulement fixe doit être maintenu latéralement à la fois dans son logement et sur sa portée.

— Si les roulements libres utilisés ne permettent pas le déplacement axial relatif de leurs bagues, la bague fixe par rapport à la direction de la charge doit être montée coulissante et non maintenue latéralement.

Exemple d’application

— Arbre tournant, charge de direction fixe

Nous pouvons constater que les deux bagues intérieures des roulements sont maintenues latéralement : par la rondelle de réglage, l’entretoise, et l’épaulement de l’arbre.

Un des roulements a sa bague extérieure coulissante afin de lui permettre de prendre librement sa place

Jeu = 0,1

rondelle de réglage

Bague extérieure non maintenue latéralement

Arbre tournantentretoise

Exemple d’application

— Logement tournant, charge de direction fixe

A l’inverse du cas précédent, ce sont les deux bagues extérieures qui sont maintenues latéralement. La bague intérieure (celle de droite) d’un des roulements est libre latéralement.

Jeu = 0,1

Bague intérieure non maintenue latéralement

entretoise Bague en

deux parties

Logement

tournant

Montage des roulements à une rangée de billes à contact oblique

Ils sont habituellement utilisés par paires et montés en opposition. La position axiale de l’arbre est déterminée par les deux roulements. Les conditions de montage obéissent à des règles particulières. Pour les cas courants, on distingue deux principaux types de montage :

— Le montage en X ( il est habituellement utilisé dans le cas d’un arbre tournant)

— Le montage en O (il est habituellement utilisé dans le cas d’un logement tournant)

Montage en O Montage en X

Montage des roulements à rouleaux coniques

Le montage de ces roulements est rigoureusement identique aux montages des roulements à une rangée de billes à contact oblique :

— Le montage en X ( il est habituellement utilisé dans le cas d’un arbre tournant)

— Le montage en O (il est habituellement utilisé dans le cas d’un logement tournant)

Montage en O Montage en X

Exemple d’application — Arbre “court“ tournant, charge de direction fixe

Le montage de ces roulements nécessite un réglage du jeu de fonctionnement. Il doit être effectué en agissant sur les bagues coulissantes des roulements. Ces roulements subissant des efforts axiaux et radiaux, la résultante de ceux-ci s’exercent perpendiculairement aux rouleaux. L’ensemble forme un montage dit “ en X “

Montage en X

Arbre tournant

Logement

fixeCale de réglage

Exemple d’application — Logement tournant, charge de direction fixe

Un réglage simple et précis est obtenu par écrou à encoches et rondelles frein. Ces roulements subissant des efforts axiaux et radiaux, la résultante de ceux-ci s’exercent perpendiculairement aux rouleaux. L’ensemble forme un montage dit “ en O “

Arbre fixe

Logement tournant

Montage en O