les Roulements.

1- Généralités

Fonction d’un roulement :

Le roulement est un organe qui a pour fonction d’assurer une liaison mobile entre
deux éléments d’une mécanisme en rotation. Les roulements sont soumis à des charges axiales,
radiales, une vitesse de rotation maximum et un défaut d’alignement entre l’arbre et son logement

(nous verrons ça un peu plus loin).

Pour plus de précision à propos des roulements, je vous recommande le Guide intéractif SKF .

Familiarisation avec un roulement

1 : Bague extérieure

2 : Corps roulants ( billes, rouleaux cylindriques, rouleaux coniques, aiguilles )

3 : Chemin de roulement

4 : Cage

5 : Bague intérieure

La normalisation

Les roulements, quelque soit la marque, ont des normes dimensionnelles.

1 : Tous types sauf roulements à rouleaux coniques et butées.

2 : Roulements à rouleaux coniques
3 : Butées

d : Alésage
D : Diamétre
B : Largeur
C : Largeur de la bague extérieure
T : Largeur totale d’encombrement
r : Rayon de l’arrondi
a : Angle de contact
 

- Les différents types

Je vais vous présenter ici les différents types de roulements avec les types de charge supportée.
Vous allez aussi découvrir leurs schématisation.

Grâce à ces quelques informations, vous pourrez déterminer quel type de roulement vous avez besoin suivant les contraintes imposées.

Différence entre charge radiale et axiale

Un schémas vaut mieux qu’un long discours.

1 : Charge radiale

2 : Charge axiale

Les roulements à 1 et 2 rangées de bille, contact radial :

Les roulements à 1 rangé de bille et à contact radial peuvent supporter une charge radiale élevée, par contre ils ne peuvent supporter
qu’une faible charge axiale.

Les roulements à 2 rangées de bille et à contact radial peuvent supporter une charge radiale plus élevée que ceux à 1 rangé de bille.

Les roulements à 1 et 2 rangées de bille, contact oblique :

Les roulements à 1 rangé de bille et à contact oblique peuvent supporter une charge radiale et une charge axiale élevée.

Les roulements à 2 rangées de bille et à contact oblique peuvent supporter une charge radiale et axiale plus élevée que ceux à 1 rangé de bille.

Les roulements à rouleaux cyclindriques :

Les roulements à rouleaux cylindriques peuvent supporter une charge radiale très élevée, par contre ils ne peuvent supporter qu’une très faible (voir nul) charge axiale.

Les roulements à rouleaux coniques :

Les roulements à rouleaux coniques peuvent supporter une charge radiale trés élevée, ainsi qu’une charge axiale élevée.

Les roulements à rotules sur billes :

Les roulements à rotules sur billes peuvent supporter une charge radiale élevée, par contre ils ne peuvent supporter qu’une faible charge axiale.
Ce type de roulement supporte un défaut d’alignement.

Les roulements à rotules sur rouleaux :

Les roulements à rotules sur rouleaux peuvent supporter une charge radiale trés élevée, par contre ils ne peuvent supporter qu’une charge axiale modéré.
Ce type de roulement supporte un défaut d’alignement.

Les butées à billes :

Les butées à billes peuvent supporter uniquement des charges axiales.

Les butée à rotule sur rouleaux :

Les butées à rotule sur rouleaux peuvent supporter uniquement des charges axiales plus élevées que celles à billes.
 

- Montage et démontage

Il éxiste plusieurs façon de monter ou de démonter des roulements, chacun à sa méthode, je vais vous présenter ici celles les plus utilisées.

Le montage

Voici quelques points importants à suivre avant chaque montage :

1 : Vérifier que vous avez le bon roulement à monter
2 : Préparer tout le matériel necessaire et vérifier leurs propreté
3 : Nettoyer l’environnement dans lequel le roulement va être monté
4 : Sortir le roulement au dernier moment de son emballage d’origine
5 : Monter le roulement avec la méthode la mieu apropriée
6 : Graisser le roulement
7 : Vérifier manuellement, avant mise en route, du bon fonctionnement du roulement

Le montage à froid

Pour un montage à froid, il faut ( dans l’idéal ) se munir d’un coffret de montage de roulement à froid.
Ce type de coffret comprend en général des bagues de frappe de différents diamétre, de douilles de frappe et un marteau antirebond.

- Dans le cas d’un montage d’un roulement sur un arbre uniquement, on peut utiliser une douille ( de coffret à douille ) de diamétre équivalent à la bague intérieure du roulement et utiliser un marteau ou maillet pour taper dessus.

- Dans le cas d’un montage d’un roulement sur un arbre et son logement, il faudra idéalement taper sur les 2 bagues à la fois ( c’est pour cela que le coffret de montage à froid est un achat presque indispensable )

Il faut en aucun cas taper sur la bague qui n’est pas une portée, cela causerais une usure prématurée au roulement.

On peut aussi utiliser une presse ou bien de l’azote liquide pour contracter l’arbre, mais tout le monde n’est pas ainsi équipé.

Le montage à chaud

Comme pour le montage à froid, il éxiste plusieurs méthode de montage à chaud:

- La plaque chauffante :

- Le chauffage à induction :

Image provenant du site de la société SKF.

A : Bobine d’induction à l’extérieur du socle : réduction du temps de chauffe et de la consommation d’énergie
B : Bras de support de roulement escamotables pour faciliter le chauffage des roulements de grand diamètre (< 300 mm)
C : Sonde thermique magnétique pour éviter toute surchauffe du roulement
D : Écran de contrôle convivial et écran LED intégrés dans une télécommande
E : Stockage interne des 3 barreaux pour limiter les risques de dommage et de perte
F : Poignée intégrée pour faciliter le transport

- Il existe aussi la méthode dite à “bain d’huile” qui consiste à plonger le roulement dans de l’huile chaude avant de le monter

D’autres techniques peuvent être utilisées pour le montage des roulements, les manchons de serrage pour les roulements à alésage conique, c’est ni plus ni moins
qu’un gros écrou qui vient pousser le roulement à sa place. Il faut une clé spéciale pour serrer ces écrous.

Il faut en aucun cas utiliser la flamme d’un chalumeau, elle chaufferait le roulement de façon inégale.

Le démontage

Comme pour le montage des roulements, il existe plusieurs techniques.
Pour le démontage, il faut faire très attention à ne pas endommager l’arbre et le logement.

Le démontage à froid

la technique la plus couramment utilisée est celle de l’extracteur, beaucoup de modèles existe sur le marché.
Certains permettent la prise sur la bague intérieure, d’autre sur la bague extérieure.

Plusieurs configurations possibles :

- Dans le cas d’un démontage d’un roulement monté uniquement dans un logement ( non sur arbre ) il conviendra de plaquer le logement sur un étau par exemple
et de pousser sur la bague extérieure.

- Dans le cas d’un roulement monté à la fois sur un arbre et dans un logement, il sera préférable de le sortir d’abord de son logement et ensuite de l’arbre a l’aide d’un extracteur.

- Dans le cas ou la bague intérieure n’est pas accessible par les mâchoires de l’extracteur (lorsque le roulement bute contre un épaulement plus haut que l’épaisseur de la bague ), on utilisera un décolleur.

On peut aussi pour le démontage à froid utilisé des outils hydraulique.
C’est souvent le cas pour les gros roulements coniques, en régle générale des orifices sont prévus pour injecter de l’huile en pression
entre la portée intèrieure et l’arbre. La bague intèrieure se dilate, ce qui libère le roulement.

Le démontage à chaud

Dans certain cas il est indispensable de chauffer le roulement pour pouvoir l’extraire.

Je ne vais pas m’étendre trop sur cette partie, mais il existe des outils permettant de chauffer les roulement pour le démontage , on peut utiliser le chalumeau en dernier lieu.

- Entretien

Analysons le camembert ci-dessous :

- On peut voir que 70% des causes d’usure sont dû à la mauvaise lubrification ( mauvais lubrifiant, mauvaise quantité et fréquence, ainsi que la façon de mettre en place la lubrification ).
- 10% à cause d’un montage incorrect ( jeu, ajustement, mauvais montage, trop chauffé ).
- 18% à cause de la pollution ( liquide, particules )
- 2% restants pour la corrosion par exemple

La lubrification

Comme on vient de le voir , la lubrification tient un rôle trés importante pour un roulement, pour la durée de vie et les performance de celui-ci.

L’huile

On utilisera de la lubrification à l’huile lorsque le roulement est déjà dans un système déjà lubrifié à l’huile tel que les réducteurs ou autres boîte de vitesse.

Les avantages de l’huile :

- Vitesse élevée possible
- Refroidissement du roulement
- Faible frottement
- durée de vie plus élevée

Les inconvénients :

- Le risque de pollution élevé

Le choix de l’huile se fait en fonction du roulement, en général on se renseigne auprès du fournisseur du roulement qui saura vous conseiller l’huile qu’il vous faut suivant un cahier des charges.

La graisse

On utilisera la graisse pour des roulements étanches ou bien graissé à vie.

Les avantages :

- Graissage automatique possible
- Facilité de mise en place
- Étanchéité
- Graissage à vie possible
- Peu de risque de pollution

Comme pour l’huile, renseignez vous auprès du fournisseur du roulement pour connaitre le type de graisse à utiliser pour votre roulement.

Il existe des graisseur automatique :

L’avantage de ces système c’est qu’ils ont un débit régulier,
temps entre les interventions rallongé, certains sont programmables (debit, arret et reprise possible).

- Stockage