Guidages en rotation par roulements

Guider en rotation - (Choix d'une architecture)

L'architecture d'un montage de roulement désigne:

L'étude cinématique d'un roulement à une rangée de billes conduit à modéliser ce composant par une liaison linéaire annulaire ou rotule. Les actions mécaniques transmissibles par les contacts entre les billes et les cages sont essentiellement radiales ou obliques et concourantes en un même point. Le torseur des actions mécaniques transmissibles par un roulement s'apparente donc à celui d'une liaison rotule si les bagues intérieures et extérieures sont bloquées axialement et à celui d'une liaison linéaire annulaire si au moins une bague est libre axialement.

La réalisation d'une liaison pivot à l'aide de roulements à une rangée de bille n'est donc possible que par l'association de deux (2) roulements. On cherchera autant que possible à mettre en position l'arbre par rapport à l'alésage en bloquant de manière isostatique tous les degrés de libertés excepté la rotation autour de l'axe de la liaison. Dans le cas d'une mise en position axiale hyperstatique, on prévoira des dispositifs de réglage du jeu axial.




II-A: Position des actions mécaniques ext. par rapport aux paliers

L'arbre d'entré d'un pont arrière de camion peut se modéliser comme suit:

Conséquences sur le chargement des paliers

Cas de la charge F en porte à faux

On minimise les efforts sur les paliers lorsque lambda est le plus proche possible de 1, c'est à dire lorsque le roulement B est le plus près possible de la charge.

Cas de la charge F centrée

On minimise les efforts sur les paliers lorsque lambda est égal à 1/2, c'est à dire lorsque la charge est centrée.

Conséquences sur la rigidité

L'architecture du montage à des conséquences importantes sur la déformation en flexion de l'arbre.


Conséquences sur le rotulage

La position relative des charges et des paliers influe sur la rotation des sections de l'arbre au droit des roulements (donc sur le rotulage).


II-B: Serrage radial

Règle: On monte toujours serrée la bague qui tourne par rapport à la direction de la charge.

Corrosion sous charge:
Quand un roulement est mis en charge, les forces résistantes des billes ont tendance à freiner la bague qui tourne par rapport à la direction de la charge. Si il existe un jeu entre cette bague et l'arbre ou le logement correspondant et qu'un mouvement relatif apparaît, il y a décollement de la couche d'oxydation. Les particules d'oxydes de fer (ou d'aluminium dans le cas de carter en alu) très abrasives viennent user l'arbre d'ou destruction rapide par prise de jeu:
Ce phénomène est appelé corrosion sous charge.

II-C: Montage

Blocage axial des bagues de roulements

Dans la plupart des montages, les bagues serrées radialement (tournantes par rapport à la direction de la charge) doivent aussi être bloquées axialement. Les épaulements servent à positionner (MIP) axialement le montage tandis que les chapeaux, anneaux élastiques etc. servent à maintenir le montage en position axialement.






Montages "arbre long"

En immobilisant axialement le roulement le plus proche du point d'application de la charge axiale, l'autre restant libre, le montage bénéficie des avantages suivants:
*libre dilatation de l'arbre;
*pas de risque de flambage si l'arbre est en compression;
*Cotation fonctionnelle à tolérances plus larges.

Ce type de montage est appelé "montage arbre long".

La position axiale de l'arbre peut être fixée avec suffisamment de précision en utilisant des cales de réglage (cales pelables). Il reste néamoins un jeu axial correspondant au jeu axial du roulement.

Le jeu radial du montage correspond au jeu radial des roulements après montage.
On essayera autant que possible de monter "libre" le roulement le moins chargé radialement.

Montages en "X" ou en "O"

Le montage en "X" est préféré dans les cas où les bagues intérieures sont montées sérrées, car le réglage du jeu axial se fait sur les bagues extérieures montées "glissantes". L'accès au réglage est facilité car en général il se fait à l'extérieur sur les logements qui sont fixes.
Il faut veiller à écarter le plus possible les roulements car ce type de montage en "X" conduit à rapprocher les centres d'appui des roulements et à diminuer la stabilité du guidage de l'arbre par rapport au logement.

Réglage du jeu:

  • par cale ou clinquant (cale pelable).
  • par filetage à pas fin.
  • Par ressort: rattrapage automatique du jeu et compensation automatique d'usure. Le ressort ne doit en aucun cas supporter la charge axiale extérieure.

Le montage en "O" est préféré dans les cas où les bagues extérieures sont montées sérrées, car le réglage du jeu axial se fait sur les bagues intérieures montées "glissantes". Néanmoins ce montage en "O" est aussi utilisé dans le cas où les bagues intérieures sont montées sérrées à cause de la grande stabilité du guidage. En effet, les centres d'appui des roulements se trouvent, rejetés à l'extérieur des roulement, nettement écartés. Ce montage assure une bonne sécurité en cas de trop forte dilatation de l'arbre sous l'effet de la chaleur en prennant du jeu.

Réglage du jeu:

  • par cale ou clinquant (cale pelable).
  • par filetage à pas fin.
  • Par écrou à encoche.

Montages combinés

Matthieu Barreau (janvier 2001)