3. Montage des roulements

Guidage en rotation par interposition d'éléments roulants


1. Guidage par éléments roulants ; Généralités


1.1. Roulement sans glissement : aspect géométrique

On considère ici que les différents éléments constitutifs d'un guidage par
roulement sont des solides indéformables.


Principe de réalisation d'un guidage par interposition d'éléments
roulants

[pic]


Nature géométrique du contact entre un élément roulant et un chemin de
roulement


En tout point de contact I il faut que la vitesse de glissement soit
nulle : [pic] il faut que [pic]
Le point I appartient donc à l'axe central du torseur cinématique[pic]
L'axe central d'un torseur est une droite donc l'ensemble des points de
contact I entre un élément roulant et un chemin de roulement doit être
compris sur une droite.







|[pic] |[pic] |[pic] |
|Exemple de contact |Contact linéique |Contact linéique |
|ponctuel de type sphère / |rectiligne entre les |rectiligne entre les |
|tore |génératrices de cylindres |génératrices de cône |


1.2. Résistance au roulement : modélisation simplifiée

|[pic] |[pic] |[pic] |
|Dans le cas d'une roue de | | |
|train, l'aire de la | |D'une manière |
|surface de contact entre | |générale, |
|la roue est le rail est de| |L'élément roulant |
|l'ordre de grandeur d'un | |soumis à une action|
|timbre poste. | |normale N exerce |
| | |une action |
| | |tangentielle sur le|
| | |chemin (2) : |
| | |[pic] |
| | |Cette relation est |
| | |similaire à celle |
| | |caractérisant le |
| | |frottement sec : |
| | |[pic] |


La distance ( (en mm) caractérise le frottement de roulement (c'est
l'équivalent du coefficient de frottement[pic])
Le terme [pic] est beaucoup plus faible que le coefficient de frottement de
glissement [pic]
Ordres de grandeur :
Acier/nylon :[pic] : plaquette ferrodo/disque de frein
[pic] est toujours inférieur à 0,001





1.3. Pression de contact

|L'effort est transmis selon la normale |[pic] |
|de contact. | |
| | |
|Pour diminuer la pression de contact il| |
|faut augmenter les rayons de courbure | |
|de l'élément roulant et du chemin de | |
|roulement en les rendant également très| |
|proches l'un de l'autre. | |
|[pic] | |
|En règle générale, la pression est plus| |
|faible dans un contact linéique que | |
|dans un contact ponctuel mais les | |
|roulements à rouleaux ou à aiguilles | |
|nécessitent de des usinages plus | |
|soignés : si la coaxialité des portées | |
|n'est pas bonne, cela peut entraîner | |
|une augmentation de la pression car ces| |
|roulements supportent peu de rotulage | |
|[pic] |[pic] |

Les roulements sont réalisés en acier faiblement allié de type 100 Cr 6,
trempé à l'huile, suivie d'un revenu à 200°C
La dureté des chemins de roulement est supérieure à 65 HRc.0


1.4. Modélisation cinématique

On modélise les roulements, à billes ou à rouleaux, par des liaisons
rotule.
L'angle maximal de rotulage dépend :
< Du type de roulement : à billes ou à rouleaux
< Du jeu interne : normal, augmenté ou réduit
< De la tolérance sur l'arbre ou sur l'alésage (du serrage plus ou moins
important de la bague montée serrée)

|[pic] |[pic] |


1.5. Jeux et défauts : cas d'un roulement à billes à contact radial

|[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|À la livraison, à |Après montage serré|Sous l'action d'une|Le jeu angulaire |
|l'état libre, le |sur l'arbre ou |charge axiale le |dépend du jeu |
|roulement possède |l'alésage le jeu |roulement à billes |initial et de |
|un jeu interne : |interne en |à contact radial se|l'importance du |
|Normal |fonctionnement est |comporte comme un |serrage. |
|Augmenté (pour des |inférieur au jeu à |roulement à billes | |
|montages |l'état libre. |à contact oblique | |
|particulièrement | |dont l'angle de | |
|serré) | |pression varie en | |
|Réduit (pour des | |fonction de la | |
|guidages de | |charge | |
|précision) | | | |


2. Choix des roulements


Quelques critères à prendre en compte


|Quelle est l'orientation de la charge supportée par le |[pic] |
|roulement ? | |
| | |
|Il faut que les normales de contact des éléments | |
|roulants supportant cet effort soient opposées à cet | |
|effort. | |
| | |
|Exemples | |
|Roulements à rouleaux cylindriques ou à aiguilles : | |
|charge uniquement radiale | |
| | |
|Roulement à billes à contact radial: charge | |
|essentiellement radiale | |
| | |
|Roulement à contact oblique : charge radiale et axiale | |
| | |
|Butées à billes : charge uniquement axiale | |


Quelle est l'intensité de la charge ?

Un contact linéique permet de supporter de plus grandes charges dans un
encombrement donné.
Certains roulements comportent plus d'éléments roulants que d'autres pour
des dimensions identiques


Quelle est la vitesse de rotation ?

Plus les éléments roulants sont légers moins les effets dynamiques sont
importants : plus les dimensions d'un roulement sont importantes, moins il
peut tourner vite.

Les roulements à aiguilles, notamment, permettent de grandes vitesses de
rotation.

L'emploi d'éléments roulants en céramique permet également de limiter les
effets dynamiques.

La vitesse de rotation conditionne également le type de lubrification. Par
ordre de possibilité de vitesse de rotation croissante : graisse, bain
d'huile, circulation et pulvérisation d'huile.


Le réglage du jeu dans la liaison doit-il être possible ?

Un jeu axial est-il admissible ?
Les roulements à contact oblique sont préférés lorsqu'un réglage du jeu (en
vue de son élimination) est nécessaire.


S'agit-il d'un arbre long ou d'un arbre court ?

Si l'arbre est long et s'il existe un différentiel de dilatation entre
l'arbre et l'alésage il faut en tenir compte.


Quel est le diamètre intérieur du roulement ?

Ce diamètre est parfais imposé par un calcul de RdM antérieur de l'arbre.


Quel est l'encombrement maximal autorisé pour le roulement ?




Principaux types de roulements


| | |Les butées ne supportent que des charges |
| | |axiales : il faut donc assurer |
| | |parallèlement le guidage en rotation |
| | |(roulement à rouleaux cylindriques par |
| | |exemple) |
|[pic] |[pic] | |[pic] |[pic] |[pic] |
|Roulement à |Roulement à billes| |Butée à billes |Butée à |Butée à |
|billes à |à quatre points de| |simple effet. |billes |rouleaux. |
|contact radial.|contact. | |L'effort de |double |Pour les |
| |Nécessitant un | |l'arbre sur