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Les roulements, tout le monde connait. Mais quel technologie choisir pour son projet? Roulement à billes, à rouleaux, à contact radial ou oblique, à une ou deux rangées? Les possibilités sont nombreuses...
Il faut savoir que la grande majorité des roulements vendus sont des roulements à billes à 1 rangée à contact radial, et ce pour diverses raisons :
Comme évoqué plus haut, ce type de roulement est (de loin) le plus utilisé. Il associe bonnes performances et coût modéré, fonctionne à basse ou haute vitesse, avec des charges radiales, axiales, ou combinées. De plus, il peut être livré sous différentes versions :
Attention cependant, ces roulements ne sont pas démontables. Lors de la conception, il est donc important de penser à la manière de mettre en place les roulements, mais également comment les extraire pour remplacement.
De plus, le désalignement entre deux roulements doit être réduit au maximum : cela dépend des références et fabricants, mais ces roulements tolèrent rarement un désalignement supérieur à 10'.
Ce type de roulement est moins utilisé que la variante à une seule rangée. Il permet d'encaisser des charges plus élevées tout en limitant l'encombrement, et en gardant de bonnes capacités de vitesse.
Par contre, ce type de roulement est livré sans option d'étanchéité et ne tolère pas de désalignement.
Les roulements à rotule sur billes permettent de réaliser des paliers avec un fort désalignement (jusquà 4° selon les fabricants et références). Ils tolèrent de bonnes charges radiales à vitesse élevée, mais des charges axiales assez limitées. Ils peuvent être livrés sous diffrentes variantes :
Ce type de roulement encaisse de bonnes charges radiales et axiales (mais dans une seule direction), et à grande vitesse.
Ces roulements sont systématiquement montés par paire, avec la réalisation d'un montage en O ou d'un montage en X, afin de pouvoir accepter des charges axiales dans les deux directions. D'ailleurs, ce type de montage permet d'obtenir une bonne rigidité du palier en créant une précharge lors du montage. Un montage en T (tandem) est également possible, mais plus rare.
Selon l'angle de contact (15°, 30°, 40°...), la charge axiale que peut accepter le roulement sera variable, et augmentera avec l'angle.
Enfin, ce type de roulement peut être livré avec une étanchéité par joints.
Ce type de roulement correspondrait à deux roulements montés en O, il encaisse donc de très bonnes charges radiales et axiales dans les deux directions. Le désalignement n'est pas permis, mais la rigidité est importante. D'ailleurs, ce type de roulement peut être utilisé seul sur des arbres courts!
Tout comme la version à une rangée, l'angle de contact (et donc la charge axiale admissible) peut varier.
Plusieurs variantes sont disponibles :
Les rouleaux, c'est du costaud! A dimension égale, les roulements à rouleaux encaissent des charges bien plus élevées que les roulements à billes. Il existe plusieurs versions de roulements à rouleaux cylindriques, mais peu acceptent des charges axiales (qui doivent rester assez faibles) :
Dans tous les cas, ces roulements sont livrés sans étanchéité. Cependant, certaines variantes (notamment celles à deux rangées) intègrent une rainure de lubrification dans les bagues.
Ensuite, ces roulements acceptent très mal le désalignement : 3' à 4' pour les roulements à une rangée, et rien pour ceux à 2 rangées (la coaxialité doit être parfaite). Certaines variantes existent également avec un alésage conique.
Ce type de roulement encaisse de fortes charges radiales et axiales (dans une seule direction), à vitesse modérée. Ils ont un excellent rapport "capacité de charge / encombrement / poids"
Ces roulements sont systématiquement montés par paire, avec la réalisation d'un montage en O ou (plus rarement) d'un montage en X, afin de pouvoir accepter des charges axiales dans les deux directions. D'ailleurs, ce type de montage permet d'obtenir une excellente rigidité du palier en créant une précharge lors du montage. De plus, la bague extérieure est dissociable, ce qui facilite le montage. Par contre, un désalignement maximum de 3' à 4' est toléré.
Enfin, ce type de roulement est livré sans étanchéité.
Ce type de roulement encaisse de fortes charges radiales et des charges axiales moyennes, à vitesse modérée. Ils existent en version une ou deux rangées, et leur rotulage permet d'accepter des défauts d'alignement importants (jusqu'à 4°).
Suivant la technologie et les dimensions, ils peuvent être livrés avec une étanchéité ou une rainure de lubrification.
Les roulements à aiguilles, en fait, c'est des roulements à rouleaux cylindriques mais avec des rouleaux fins et longs. En conséquence, on va retrouver des caractéristiques communes : charges radiales élevées, pas de charge axiale, disponibilité en version 1 ou 2 rangées, et bagues dissociables. Quelques différences notables cependant :
Les roulements à aiguilles vont accepter des vitesses de rotation importantes, mais ne vont pas tolérer les désalignements.
Avant tout, une butée à billes ne sert pas seule, car elle a une seule fonction : encaisser des charges axiales, qui pourront être élevées, mais dans une seule direction. Les charges radiales ne sont pas permises, le guidage en rotation devra donc être réalisé par un autre moyen.
Les deux bagues et le chemin de roulement sont dissociables, ce qui facilite grandement le montage. Cependant, à cause de la force centrifuge appliquée aux billes, les vitesses de rotation sont limitées et une précharge axiale est nécessaire.
Il existe des butées à billes simple effet et double effet, sur lesquelles l'élément tournant est pris "en sandwich" entre deux chemins de roulements (dans ce cas, les deux portées de la butée sont fixes, seul l'élément central est tournant). Il existe également des butées dont l'une des bagues intègre une rondelle à logement sphérique, permettant un rotulage de l'ensemble.
Tout comme les butées à billes, les butées à rouleaux cylindriques et les butées à aiguilles encaissent des charges axiales (fortes) dans une seule direction, et aucune charge radiale. Elles sont compactes et acceptent des vitesses de rotation plus importantes, mais une précharge est toujours nécessaire.
Tout comme les roulements à aiguilles, il est possible de monter uniquement les cages, si les surfaces d'appui sont suffisamment dures (mini 58 Hrc) et avec un bon état de surface (Ra< 0,5µm).
En intercalant deux cages à aiguilles (ou à rouleaux) avec trois rondelles, on peut réaliser une butée à double effet, qui acceptera des charges axiales dans les deux directions.
Les butées à rouleaux sphériques, aussi appelées "butées à rotule sur rouleaux" acceptent des charges axiales très élevées, mais également des charges radiales moyennes (environ la moitié de la charge axiale). De plus, elles permettent un rotulage <2°, mais doivent tourner à des vitesses modérées.
En général, ce type de butée est utilisé sur de la grosse machinerie où les charges axiales sont très importantes, en association avec un roulement à rouleaux sphériques.
| Type de roulement | | | | | | | | |
| Prix relatif | 1 | 2,5 | 2 | 2 | 3 | 2,5 | ||
| Tenue aux charges radiales | + | + | + | + | ++ | ++ | ++ | +++ |
| Tenue aux charges axiales | + | + | - | + | + | * | ++ | + |
| Tenue aux charges combinées | + | + | - | ++ | ++ | * | +++ | +++ |
| Grande vitesse de rotation | +++ | + | ++ | ++ | + | +++ | + | + |
| Exactitude de rotation | +++ | + | ++ | +++ | ++ | ++ | ++ | + |
| Rigidité | + | + | - | + | ++ | ++ | ++ | ++ |
| Tolérance aux défauts d'alignement | - | -- | +++ | - | -- | - | - | +++ |
| Fonctionnement silencieux | +++ | + | ++ | ++ | + | ++ | + | + |
| Faible frottement | +++ | ++ | ++ | ++ | + | ++ | + | + |
| Type de butée | | | | |
| Tenue aux charges axiales | + | +++ | ++ | ++ |
| Grande vitesse de rotation | + | ++ | - | ++ |
| Rigidité | + | ++ | ++ | ++ |
| Tolérance aux défauts d'alignement | -- | -- | ++ | -- |
Selon les applications, il peut être intéressant de réaliser des paliers composés de différentes technologies. Cela permet parfois de simplifier la conception ou le montage. Quelques exemples :
