Guide pour la sélection et l'entretien des roulements pour des performances maximales

Les roulements, composants indispensables de l'ingénierie mécanique, servent de pierre angulaire pour supporter les éléments de machines rotatifs ou alternatifs tout en minimisant les frottements pendant le fonctionnement. Ces pièces critiques sont omniprésentes dans les machines allant des moteurs miniatures aux équipements industriels lourds. Les performances des roulements ont un impact direct sur l'efficacité opérationnelle, la précision, la durée de vie et la fiabilité globale des systèmes mécaniques. Une compréhension approfondie des types de roulements, des structures, des critères de sélection et des méthodes de maintenance est donc essentielle pour les ingénieurs en mécanique et les professionnels techniques.

Les roulements sont des composants mécaniques qui remplissent quatre fonctions principales :

1. Supporter des pièces rotatives ou alternatives :Grâce à des éléments roulants internes ou à des surfaces coulissantes, les roulements permettent un mouvement fluide des arbres, des moyeux ou d'autres composants mobiles.
2. Réduire les frictions :Leur conception spécialisée minimise la friction entre les pièces mobiles, améliorant ainsi l’efficacité mécanique tout en réduisant les pertes d’énergie et l’usure.
3. Transmission de charge :Les roulements transfèrent les charges des pièces mobiles aux structures de support, supportant des charges radiales, axiales ou combinées.
4. Positionnement de précision :Ils maintiennent un positionnement précis des composants mobiles dans les trajectoires et orientations désignées.

Les roulements sont classés en fonction de principes opérationnels et de caractéristiques structurelles :

• Roulements :Utilisez des éléments roulants (billes, rouleaux ou rouleaux coniques) entre les bagues intérieure et extérieure pour supporter des charges avec un frottement réduit. Idéal pour les applications à grande vitesse et de haute précision nécessitant une longue durée de vie.
• Paliers lisses :Utilisez des films lubrifiants entre les surfaces coulissantes, adaptés aux applications à faible vitesse et à charges lourdes avec des charges d'impact.

• Roulements à billes :Doté d'éléments roulants sphériques pour des performances à faible frottement dans les applications à grande vitesse et à faible charge. Les variantes courantes incluent les roulements à gorge profonde, à contact angulaire, à alignement automatique et à butée à billes.
• Roulements à rouleaux :Incorporez des rouleaux cylindriques, coniques, sphériques ou à aiguilles pour une capacité de charge supérieure dans les applications lourdes.

• Roulements radiaux :Résiste principalement aux charges perpendiculaires.
• Roulements axiaux :Manipuler des charges parallèles.
• Roulements combinés :Supporte les charges radiales et axiales.

• Roulements rigides :Nécessite une installation précise sans tolérance de désalignement.
• Roulements à alignement automatique :Compenser la déflexion de l'arbre ou les erreurs de montage.

Le type de roulement le plus répandu présente une construction simple avec des bagues intérieure/extérieure, des billes en acier et une cage. Avec un faible frottement et une capacité à grande vitesse, ils supportent principalement des charges radiales tout en supportant certaines charges axiales. Les applications incluent les moteurs, les boîtes de vitesses, les pompes et les ventilateurs.

Conçus avec des chemins de roulement inclinés pour gérer simultanément les charges radiales et axiales, ces roulements offrent une capacité de charge et une rigidité élevées pour les broches de machines-outils, les instruments de précision et les moteurs à grande vitesse.

Dotés de chemins de roulement à bague extérieure sphérique, ceux-ci compensent le désalignement des arbres dans les machines textiles, les équipements agricoles et les machines à bois, bien qu'avec une capacité de charge relativement inférieure.

Conçus exclusivement pour les charges axiales utilisant des anneaux et des billes en forme de rondelle, ils sont essentiels dans les grues, les perceuses et les tours.

Dotés d'éléments roulants cylindriques, ils excellent dans les applications à fortes charges radiales pour les laminoirs, les boîtes de vitesses et les machines lourdes.

La géométrie conique permet une manipulation combinée de charges radiales/axiales, en particulier dans les moyeux de roues automobiles, les broches de machines-outils et les laminoirs.

Les rouleaux en forme de tonneau et les chemins de roulement sphériques compensent le désalignement des équipements miniers, des machines à papier et des applications industrielles lourdes.

Les rouleaux minces minimisent les besoins en espace radial dans les transmissions automobiles, les moteurs de motos et les machines textiles.

La sélection des roulements nécessite une évaluation complète de :

1. Caractéristiques de la charge (type, ampleur, direction)
2. Vitesse opérationnelle
3. Exigences de précision
4. Besoins de rigidité
5. Durée de vie attendue
6. Conditions environnementales (température, humidité, corrosion)
7. Contraintes d’espace d’installation
8. Considérations budgétaires

L'identification des roulements implique le décodage des marques indiquant le type, les dimensions, la classe de précision et le jeu :

Les codes alphanumériques normalisés (ISO, DIN, JIS) spécifient les caractéristiques des roulements.

Exprimé sous forme de diamètre intérieur × diamètre extérieur × largeur (ID × OD × W).

Classé de P0 (normal) à P2 (ultra-précision), affectant la précision dimensionnelle et les performances de rotation.

Le jeu standard (CN) ou C3 (plus grand) a un impact sur la répartition de la charge et les caractéristiques opérationnelles.

Des boucliers (ZZ) ou des joints de contact (2RS) assurent une protection contre la contamination.

1. Maintenir une propreté scrupuleuse
2. Appliquer une lubrification appropriée
3. Utiliser des outils d'installation spécialisés
4. Contrôler les forces de montage
5. Assurer un alignement parfait

Une lubrification efficace réduit la friction, prévient l’usure, dissipe la chaleur et inhibe la corrosion :

Idéal pour les applications à faible vitesse et à forte charge avec une maintenance simplifiée.

Convient aux opérations à grande vitesse et à haute température nécessitant une dissipation thermique.

Les systèmes à brouillard d'huile et à air-huile assurent une lubrification précise pour les applications de précision à grande vitesse.

1. Surveillance régulière de l'état (bruit, vibrations, température)
2. Relubrification programmée
3. Remplacement du lubrifiant
4. Contrôle des contaminations
5. Remplacement rapide des unités endommagées

Les modes de défaillance courants incluent :

Causé par une lubrification inadéquate, une contamination ou une surcharge.

Résultant d'une charge cyclique excessive, de vitesses élevées ou d'une mauvaise lubrification.

Se produisant dans des environnements humides ou chimiquement agressifs.

En raison d'une surcharge extrême, de charges d'impact ou de défauts de matériaux.

1. Précision améliorée pour les machines avancées
2. Vitesses de rotation accrues
3. Durée de vie prolongée
4. Technologie de capteurs intégrée pour la surveillance des conditions
5. Matériaux et procédés respectueux de l'environnement

• SKF (Suède)
• FAG (Allemagne)
• NSK/NTN (Japon)
• Timken (États-Unis)
• IKO (Japon)

La sélection doit tenir compte des exigences de la candidature, des contraintes budgétaires et de la fiabilité du fournisseur.