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Bien choisir un roulement

À l’instar des paliers lisses, les roulements permettent de réduire les frottements dans un guidage en rotation entre deux pièces. Suivant l’orientation de l’effort, axial ou radial, on trouvera différentes familles de roulements. Les roulements sont composés d’éléments roulants, en général des billes, des rouleaux cylindriques ou coniques ou des aiguilles.

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  • Qu’est-ce qu’un roulement ?

    Roulements de la société TIMKEN
    Roulements de la société TIMKEN

    Un roulement est un composant mécanique dont la fonction est de guider un assemblage en rotation. Le roulement permet donc la rotation d’un élément par rapport à un autre.
    Les roulements sont donc des composants de haute précision qui permettent aux équipements de se
    déplacer à différents niveaux de vitesse en transportant avec efficacité des charges remarquables.
    Ils doivent offrir une précision et une durabilité élevées, ainsi que la possibilité de travailler à grande vitesse avec le minimum de bruit et vibration.

    Ce type de dispositif se trouve dans toutes les applications comme, par exemple, l’industrie automobile, le secteur aérospatial, les équipements de construction, les machines-outils etc.

    Il existe plusieurs typologies de roulements, les quatre types principaux sont : les roulements à billes, les roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à rouleaux coniques et les roulements à aiguilles.

    Même si les roulements à billes sont les mécanismes les plus répandus, chaque dispositif possède des avantages et des inconvénients. C’est pourquoi nous vous conseillons de comparer chacun de ces roulements afin de déterminer quel est le système idéal pour votre application.

    Typologies de roulements

    • roulements à billes
    • roulements à rouleaux cylindriques
    • roulements à rouleaux coniques
    • roulements à aiguilles
  • Comment choisir un roulement ?

    Pour choisir un roulement, vous devez prendre en considération plusieurs facteurs importants. Le premier facteur à prendre en compte concerne la charge que le roulement peut supporter. On distingue deux types de charges :

    – charge axiale : parallèle à l’axe de rotation
    – charge radiale : perpendiculaire à l’axe

    Chaque type de roulement est plus spécifiquement prévu pour supporter une charge axiale ou une charge radiale. Certains roulements peuvent même supporter les deux charges : on parle alors de charge combinée. Si vous devez supporter une charge combinée par exemple, nous vous conseillons de vous orienter vers un roulement à rouleaux coniques. S’il vous faut un roulement capable de supporter une charge radiale importante, alors nous vous conseillons un roulement à rouleaux cylindriques . En revanche, si votre roulement doit supporter des charges moins importantes un roulement à billes peut suffire, car souvent il est moins onéreux.

    La vitesse de rotation est un autre élément à prendre en compte. Certains roulements peuvent supporter des vitesses élevées. Ainsi, la présence d’une cage pour les roulements à rouleaux cylindriques et les roulements à aiguilles permet de plus grandes vitesses que les roulements ne possédant aucune cage. Cependant le choix d’une vitesse plus élevée se fait parfois au détriment de la charge.

    Vous devriez aussi considérer l’éventuelle présence de défauts d’alignement; certains roulements ne sont pas adaptés pour ce cas de figure, comme les roulements à billes à deux rangées. Il vous faudra donc être attentif à la construction du roulement : les roulements-insert et à rotule permettent de supporter aisément ces défauts d’alignement. Nous vous conseillons alors de vous orienter vers des roulements à alignement automatique qui permettent de corriger automatiquement ces défauts provoqués par une flexion de l’arbre ou par des erreurs d’installation.

    De même, les conditions d’utilisation ont une importance fondamentale dans le choix d’un roulement idéal. Il faut donc analyser l’environnement de votre application. Votre roulement peut être sujet à un certain nombre de contaminations. En effet, certaines applications peuvent être source de désagréments sonores, de chocs et / ou de vibrations. Votre roulement devra donc supporter ces chocs d’une part et ne pas constituer une gêne d’autre part.

    Autre élément essentiel à considérer, la durée de vie du roulement. Plusieurs facteurs, tels que la vitesse ou l’utilisation répétée, peuvent altérer la longévité d’un roulement.

    Le choix d’un dispositif d’étanchéité est primordial afin de garantir le fonctionnement correct et durable d’un roulement; il faut donc veiller à ce que le roulement soit toujours bien protégé des éventuels impuretés et agents externes, comme par exemple la poussière, l’eau, les fluides corrosifs ou encore un lubrifiant usagé. Ce choix dépend du type de lubrifiant, des conditions ambiantes (donc du type de contamination), la pression du fluide, et de la vitesse de rotation.
    Pour vous donner un premier angle d’attaque, la pression du fluide est un élément déterminant dans le choix de l’étanchéité. Si la pression est élevée ( de l’ordre de 2- 3 bar par exemple) une garniture mécanique est le dispositif idéal. Autrement, le choix sera directement lié au type de lubrifiant, graisse ou huile. Par exemple, pour une lubrification à la graisse les solutions plus utilisées sont : des déflecteurs ou rondelles, des passages étroits usinés ou avec rainures; en cas de lubrification à l’huile le dispositif d’étanchéité est souvent accompagné de la présence d’une gorge pour la récupération de l’huile.

    Les conditions d’utilisation peuvent aussi influencer votre choix, notamment en ce qui concerne le montage du roulement. La rigidité et la précision que requiert votre application doivent être prises en compte. Dans certains cas, vous pouvez prévoir l’application d’une précharge dans le montage de votre roulement afin d’augmenter sa rigidité. De plus, la précharge aura des effets positifs sur la durée de vie du roulement et sur le niveau de bruit de votre système. Attention, le choix de la précharge ( radiale ou axiale ) impose la connaissance de la rigidité de toutes les pièces à l’aide d’un logiciel ou de l’expérimentation.

    Dans vos critères de choix, vous devez également considérer la matière idéale pour votre roulement. Les roulements peuvent en effet être en métal, en plastique ou en céramique. Le matériau du roulement dépend de l’application que vous envisagez. Nous vous conseillons de choisir le roulement le plus résistant à la compression. Il faut savoir néanmoins que le matériau utilisé influe sur le prix du roulement.

    Critères de choix d’un roulement

    • charge
    • étanchéité
    • vitesse de rotation
    • durée de vie
    • rigidité
    • précision
    • vibrations et chocs
  • Pourquoi choisir un roulement à billes ?

    Roulement à billes de la société NTN SNR
    Roulement à billes de la société NTN SNR

    Les roulements à billes sont souvent optimisés pour un contact radial : cela signifie qu’ils seront très utiles si la force que vous désirez faire entrer en contact avec le roulement est perpendiculaire à son axe de rotation. Cependant, les roulements à billes à deux rangées sont optimisés pour un contact oblique. En outre, si vous désirez utiliser un roulement à billes pour une charge axiale, il faut savoir que ce dispositif ne supporte que des charges axiales modérées. Néanmoins, ce défaut peut être contourné grâce à une construction à deux rangées de billes. Peu onéreux, les roulements à billes sont également les plus compacts, ce qui en fait le type de roulement le plus utilisé.

    Nous vous conseillons vivement l’utilisation des roulements à billes pour de petits paliers qui fonctionnent à grande vitesse.

  • Pourquoi choisir un roulement à rouleaux cylindriques ?

    Roulement à rouleaux cylindriques de la société NTN SNR
    Roulement à rouleaux cylindriques de la société NTN SNR

    Les roulements à rouleaux cylindriques permettent de supporter des charges radiales importantes, voire très importantes. Il existe plusieurs types de roulements à rouleaux cylindriques. Ils varient selon le nombre de rangées de rouleaux (une, deux ou quatre) et la présence ou non d’une cage. Une cage permet au roulement de supporter des charges radiales importantes et une vitesse élevée. L’absence de cage permet au roulement d’avoir plus de rangées de rouleaux et par conséquent de supporter des charges radiales encore plus importantes. Seul inconvénient, les roulements à rouleaux cylindriques sans cage ne tolèrent pas des vitesses aussi élevées que les roulements avec une cage.

    Les roulements à rouleaux cylindriques sont également très robustes et ont une grande durée de vie. De plus, certains roulements peuvent également supporter une charge axiale, à condition de ne pas posséder d’épaulement sur les bagues extérieures et intérieures. Si c’est le cas, vous ne pourrez pas utiliser votre roulement pour supporter une charge axiale.

  • Pourquoi choisir un roulement à rouleaux coniques ?

    Roulement à rouleaux coniques de la société TIMKEN
    Roulement à rouleaux coniques de la société TIMKEN

    Les roulements à rouleaux coniques peuvent supporter des charges radiales, axiales et combinées (c’est-à-dire les deux en même temps). Les charges peuvent être très importantes, du fait de leur grande rigidité. Si vous hésitez entre un roulement à billes et un roulement à rouleaux coniques, sachez qu’à dimensions équivalentes un roulement à rouleaux coniques peut supporter des charges plus importantes.

    Nous vous conseillons donc ce type de roulement pour des applications telles que les broches de machine, les transmissions de véhicules (de la voiture au bateau, en passant par l’hélicoptère), ou encore le pivot des roues de voitures ou de camions.

  • Pourquoi choisir un roulement à aiguilles ?

    Roulement à aiguille de la société SCHAEFFLER
    Roulement à aiguille de la société SCHAEFFLER

    À l’instar des roulements à rouleaux cylindriques, les roulements à aiguilles peuvent se présenter avec ou sans cage. La présence d’une cage permet au roulement de supporter une vitesse très élevée, tandis qu’un roulement à aiguilles sans cage peut supporter une charge radiale ou axiale très importante. Notez également que ces roulements sont de petite dimension, donc d’un faible encombrement. Ils sont régulièrement utilisés dans les boîtes de vitesses, par exemple.

  • Quel type de montage choisir pour mon roulement ?

    Chaque type de roulement peut être rigide, à rotule ou à insert. Les roulements rigides sont les plus répandus. Les roulements à insert, quant à eux, sont des roulements rigides qui permettent, comme le roulement à rotule, de supporter efficacement les défauts d’alignement.

    Ils diffèrent des roulements à rotule sur billes ou rouleaux dans la mesure où ils ont un angle de rotulage moins important que ces derniers. Plus l’angle de rotulage est important, plus le roulement supporte les défauts d’alignement.

    Autre facteur à prendre en compte : suivant les applications, il vous faudra un arbre tournant (par exemple le roulement des roues motrices des voitures) ou un moyeu tournant (comme les roulements de machine à laver).

    Ensuite, il faudra veiller à la façon de monter les roulements. Si deux roulements sont trop rapprochés, vous devrez privilégier le montage en O pour que les roulements ne se gênent pas. Sinon, le montage en X conviendra parfaitement.

    Enfin, chaque roulement possède des dimensions spécifiques. Ces dimensions, exprimées en mm, font l’objet de normes internationales. Nous vous conseillons donc de prêter attention à l’alésage du roulement, c’est-à-dire au diamètre intérieur (toujours symbolisé par la lettre d), au diamètre extérieur (symbolisé par la lettre D) et à la largeur (symbolisée par la lettre B).

    Types de construction et dimensions d’un roulement

    • roulement rigide
    • roulement rotule
    • roulement insert
    • montage en X
    • montage en O
    • diamètre intérieur d (mm)
    • diamètre extérieur D (mm)
    • largeur B (mm)
  • Comment lubrifier mon roulement ?

    Exemple d'un roulement lubrifié à la graisse
    Exemple d'un roulement lubrifié à la graisse

    Le choix du lubrifiant est un facteur essentiel pour assurer le bon fonctionnement et une longue durée d’utilisation des roulements. En effet, le lubrifiant remplit les fonctions suivantes :

    • faciliter le mouvement
    • éviter l’usure et la fatigue prématurée
    • diminuer les frottements internes
    • garantir l’étanchéité des roulements contre les corps externes
    • réduire le bruit de fonctionnement
    • protéger le roulement contre la corrosion

    Vous avez 2 choix possibles : la graisse ou l’huile.
    En règle générale la lubrification à la graisse est sûrement le choix plus simple et efficace car elle assure toutes les fonctions citées et de plus elle permet un fonctionnement avec peu d’entretien. Toutefois, si votre roulement est intégré dans une machine lubrifiée à l’huile nous vous conseillons d’utiliser le même système lubrifiant.
    Dans tous les cas, le choix du lubrifiant dépendra de trois facteurs : la charge, le type de fonctionnement ( en continu ou intermittent ) , la vitesse de rotation.
    Si le roulement est sujet à fortes charges, le fonctionnement est en continue et la vitesse de rotation élevée, la lubrification à l’huile est la solution idéale pour garantir le bon fonctionnement de votre système roulant.
    En revanche, si les charges sont faibles et la vitesse limitée alors la graisse sera largement suffisante.

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